国际植物表型大会首次在我国举办，绘就全球作物表型研究“中国方案”

交汇点讯 你知道一棵大树一天的“身高变化”吗？你想给绿植们来个“组团体检”吗？植物表型研究或许会帮到你。10月23日，由南京农业大学、国际植物表型组织（IPPN）主办的第六届国际植物表型大会开幕，这是该学术盛会首次在中国举办。什么是植物表型研究？来自全球5大洲、22个国家的100余家研发机构的院士、专家、企业代表告诉你。

什么是植物表型研究？

在生命科学领域中，表型是指生物个体或群体在特定条件下所表现出的可观察的形态特征。“表型和基因型是一对相对概念，生物体的表型是基因型和环境因素相互影响的集合。”中国工程院院士、南京农业大学教授盖钧镒说，基因型是表型得以表达的内因，而环境是各类形态特征得以显现的外部条件。

植物表型研究始于20世纪末，其核心是获取高质量、可重复的形状数据，进而量化分析基因型和环境互作效应及其对产量、质量、抗逆等相关性状的影响。但植物表型是难以“看见”的。“作物的产量，得种下去、长出来才能看见；物种的抗病性，得发了病才能知道。”盖钧镒说，现代多层次表型采集技术，为解决这些问题提供了可能。事实上，为获取高质量、可重复的性状数据，世界上很多顶尖科研团队和商业机构开发了一系列高通量、高精度表型工具。

农作物表型和基因研究的深度和广度，直接影响到种质资源利用效率和现代种业的可持续发展。为加速现代农业发展，南京农业大学正在积极筹建作物表型组学重大科技基础设施项目。通过单一、多元、复合环境精准控制，兼容稻麦棉豆油玉米等主要农作物，利用高通量、高分辨、多尺度表型的实时动态精准分析，构建从基因组至表型组的作物多组学大数据高效解译。

其研究有什么价值和意义？

表型组学是突破未来作物学研究和应用的关键研究领域，通过表型分析来描述关键性状可以为育种、栽培和农业实践提供基于大数据的决策支持。

“表型组的研究对培育新品种、实时检测作物生长、精细化作物栽培管理贡献巨大。”澳大利亚联邦科学与工业研究组织高级首席科学家、昆士兰大学著名的育种家和田间表型专家Scott Chapman说，植物表型研究还可以节约资源。此外，从学科角度上讲，还可以检测到传统方式检测不到的参数，推动基础生物学科的发展。

近年来，随着高通量植物表型组学分析技术的不断发展，植物表型领域研究正受到国际广泛关注，美国、英国、法国、德国、荷兰、日本、澳大利亚等主要发达国家都在积极布局，相继出台国家级研究计划。

南京农业大学依据国际标准，构建成立了国内高校首个作物表型组学交叉研究中心，作为“学术特区”试点，创新体制机制，致力于在全球范围内组建跨学科研究团队，引领农业植物科学发展，保障国家粮食安全。

据南京农业大学副校长丁艳锋教授介绍，南京农业大学作物表型组学研究重大科技基础设施建设项目，目前已列入《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》。该设施建成后，具有从分子细胞到组织形态多层次、多生境和全生育期多尺度，对6种以上主要作物进行年百万株及日百亩大田表型精准采集与深度解析的能力。

未来会有什么样的发展趋势？

基于机器学习的方法是进行作物表型检测和计数的最有前景的方法。但这种基于深度学习的方法有一个显著的局限性——通常需要大量手工标记的图像来进行训练。“训练样本的生成需要耗费大量时间和人力。如何缩小训练样本的同时保持比较好的检测结果？这是我们目前研究的方向之一。”东京大学名誉教授、日本科学技术振兴机构超先端研究总负责人二宫正士说。

此外，没有针对性的全表型标记在植物研究领域中是没有太多实际意义的。因此，表型组研究需要明确的目标是，在快速筛选关键性状集的基础上，为针对性解决科学问题提供决策数据，体现研究的实际应用价值。

表型组学的巨大潜力，还体现在其与物理、计算机、工程、控制、植物学等多个学科的交叉发展上。“随着5G商用，高通量、低延时技术迅速发展，表型的时代到了！”丁艳锋说。

“作物表型组学的研究将会极大地促进功能基因组学、作物分子育种与高效栽培的进程，为农业插上科技的翅膀。”教育部科学技术司副司长李楠指出，教育部将和江苏省一起力争在农业科技原始创新能力方面取得更大突破。

据了解，植物表型组学大会（简称IPPS）是由国际植物表型组织（简称IPPN）发起的国际学术会议，在国际学术界享有崇高声誉，该会由五大洲轮回主办，每两年举办1次。大会还举行了教育部—江苏省共建作物表型组学研究设施揭牌仪式。

交汇点记者 王甜 王拓 通讯员 姜爱良 许天颖/文 王爽/摄

编辑: 王甜