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High-throughput field phenotyping of soybean: Spotting an ideotype
Remote Sensing of Environment ( IF 13.5 ) Pub Date : 2021-11-19 , DOI: 10.1016/j.rse.2021.112797
Lukas Roth 1 , Christoph Barendregt 2 , Claude-Alain Bétrix 3 , Andreas Hund 1 , Achim Walter 1
Affiliation  

Soybean is among the most important crops for food and feed production worldwide. Sustainable and local production in regions with marginal climates requires cold-adapted varieties that create high yield and protein content in a short vegetation period. Drone-based high-throughput field phenotyping methods allow monitoring the success and the developmental speed of genotypes in such target environments. This study exemplifies that such frequent and precise analyses of remotely sensed canopy growth traits can be used to derive the optimal genotype, a so-called ideotype, for a given mega-environment. For the case example of Switzerland, a country with a temperate oceanic climate, the results indicate that image-derived traits allow predicting yield and protein content from the dynamics of vegetative growth. Genotypes with early canopy cover produce high yield, whereas genotypes that show a prolonged duration until they have reached their final maximum of leaf area index are characterized by a high protein content. Analyses of early performance trial stage material indicate that there are genotypes that combine both features of growth dynamics. Whether these genotypes are then indeed successful in breeding programs remains to be investigated, since this also depends on disease resistance and other traits of those genotypes. Yet, overall, this study provides strong indications of the high value of high-throughput field phenotyping in the context of physiological and breeding-related analyses of crops.



中文翻译:

大豆的高通量田间表型:发现一个理想型

大豆是全球粮食和饲料生产中最重要的作物之一。气候边缘地区的可持续和本地生产需要适应寒冷的品种,在较短的植被期内创造高产量和蛋白质含量。基于无人机的高通量田间表型分析方法允许监测此类目标环境中基因型的成功和发展速度。这项研究表明,对遥感冠层生长性状进行如此频繁和精确的分析可用于为给定的大型环境推导出最佳基因型,即所谓的理想基因型。以瑞士这个温带海洋性气候国家为例,结果表明图像衍生的特征允许从营养生长的动态中预测产量和蛋白质含量。具有早期冠层覆盖的基因型产生高产量,而显示持续时间延长直至达到叶面积指数的最终最大值的基因型的特征在于高蛋白质含量。对早期性能试验阶段材料的分析表明,存在结合了生长动态的两种特征的基因型。这些基因型是否真的在育种计划中成功仍有待研究,因为这也取决于这些基因型的抗病性和其他特征。然而,总体而言,这项研究有力地表明了高通量田间表型在作物生理和育种相关分析背景下的高价值。而在达到叶面积指数的最终最大值之前显示延长持续时间的基因型的特点是蛋白质含量高。对早期性能试验阶段材料的分析表明,存在结合了生长动态的两种特征的基因型。这些基因型是否真的在育种计划中成功仍有待研究,因为这也取决于这些基因型的抗病性和其他特征。然而,总体而言,这项研究有力地表明了高通量田间表型在作物生理和育种相关分析背景下的高价值。而在达到叶面积指数的最终最大值之前显示延长持续时间的基因型的特点是蛋白质含量高。对早期性能试验阶段材料的分析表明,存在结合了生长动态的两种特征的基因型。这些基因型是否真的在育种计划中成功仍有待研究,因为这也取决于这些基因型的抗病性和其他特征。然而,总体而言,这项研究有力地表明了高通量田间表型在作物生理和育种相关分析背景下的高价值。这些基因型是否真的在育种计划中成功仍有待研究,因为这也取决于这些基因型的抗病性和其他特征。然而,总体而言,这项研究有力地表明了高通量田间表型在作物生理和育种相关分析背景下的高价值。这些基因型是否真的在育种计划中成功仍有待研究,因为这也取决于这些基因型的抗病性和其他特征。然而,总体而言,这项研究有力地表明了高通量田间表型在作物生理和育种相关分析背景下的高价值。

更新日期:2021-11-20
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