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隨著表型分析和實驗設計的改進，大田作物的選擇性育種也在不斷發展?，F代化的表型分析技術已經將研究重點從單一植物性狀的手工測量或破壞性分析，擴展到該領域的非破壞性，整體性和高通量表型分析。高通量表型成像技術已經應用于各種作物如水稻、玉米、棉花、小麥、大麥的表型分析，可以針對不同處理的植物進行可見光（VIS）、近紅外（NIR）、紅外（IR）、葉綠素熒光（FLUO）成像以及數據分析，研究植物生長發育過程中的各種內在表型與外在表型的變化。
由于實驗設計與表型選擇的統計分析方面的差異，作物與觀賞性植物、蔬菜表型育種之間也存在很大的差異。觀賞性植物、蔬菜的表型育種中，判斷一個品種是否優于另一個品種仍然更依賴于育種者的經驗。之前我們已經對不同類型的作物表型研究，做了相應的歸納與整理，其表型研究的對象通常是整棵植株，這次我們要說說特定植物特定部位的表型研究方法。
我們都知道一棵完整的綠色開花植物的生殖器官包括花、果實、種子，而開花植物的最大家族是蘭花（蘭科），下面是結合AgriPheno現有的表型平臺，對蝴蝶蘭78個性狀做了表型成像的可行性分析（可見本文末附表）。我們發現除了花的香味，其余77個性狀都可以借助表型平臺或人工測量的方法來進行分析。其中，高通量表型成像系統能夠分析的指標占78%，這些指標中形態學指標和顏色指標是蝴蝶蘭表型研究的重點，如花瓣及萼片的長度、寬度、面積、顏色、顏色百分比等。除了蝴蝶蘭的花表型，葉片相關性狀（葉片長度、寬度、姿態等）也是蝴蝶蘭品種鑒定的可參考指標，下面的圖表是我們針對蝴蝶蘭的78個指標進行的可行性分析結果。
蝴蝶蘭各指標測量可行性分析
（注：表型平臺分析包括了LemnaTec的實驗室型及溫室型測量系統）
我們利用上述表型平臺對特定植物的特定部位進行了表型分析：
>> 花 卉 <<
按照上述蝴蝶蘭的可行性指標，我們知道花瓣的長度與寬度，幾乎是所有開花植物必須要測量的指標。我們利用實驗室型表型成像系統對開花植物——四季海棠，進行成像與處理，我們利用軟件中卡尺Y軸長度與卡尺X軸長度，分別代表花長度與花寬度，對15朵四季海棠的花進行批處理分析，其結果與游標卡尺測量結果做相關性分析，r2均在0.9以上。
四季海棠圖像處理及相關指標統計分析結果
以一種唇形科花卉為例，我們可建立如下花卉分析流程：1）圖片導入：可以是任何相機拍攝的圖片，支持jpg/tif等格式的圖片（需要一個光源穩定的拍攝環境以及附上可供參考的比例尺）；2）區分前景色/背景色：軟件可以將我們所要分析的植物從背景中區分出來；3）去除噪點；4）圖像格式轉換：自動轉換成我們軟件分析所需要的圖像格式；5）感興趣區域選擇：對于我們要單獨分析的某些個體，需要進行感興趣區域選擇；6）將感興趣區域與原圖結合：有不同的選擇項，能更加靈活而全面的對我們目標對象進行后續處理分析；7）輸出結果。
花卉分析流程及相應的分析界面
通過建立花卉分析的流程，我們可以從圖像中獲知花卉的相關表型信息，如上花瓣寬度、花冠寬度、下花瓣寬度、花冠高度、花冠長度、雌蕊長度、雄蕊長度等。如下圖。為一種唇形科植物的圖像處理示例。
一種唇形科花卉圖像處理結果
LemnaTec軟件中花卉分析流程圖
上述分析對象均處于離體的狀態，那么活體花卉我們是不是也可以利用表型成像系統進行分析呢？如下圖，我們需要選擇長勢良好，且成像角度佳的花朵，作為表型觀測對象，同樣按照上述分析流程，進行花瓣寬度、花冠寬度等表型信息的提取與分析。
活體花卉的表型圖像處理
>> 蔬菜——黃瓜 <<
通過對黃瓜花的正面和側面成像，正面圖像可以獲取花投影面積、直徑、顏色RGB值、分析花紋理的面積和顏色差異。側面成像可以獲取花的長度和花萼面積。其余類似結構的植物可以同樣分析。
黃瓜花的0°及90°圖像處理及花卉提取分析結果
為了更好的研究黃瓜果實的表型，我們將不同品種的黃瓜進行縱切及橫切，如下圖，觀察不同剖面的形態學指標，例如果柄長、果實縱徑、果實直徑、果腔面積、果腔比例等，這些指標均可以通過我們的表型軟件進行高通量的分析。
不同品種黃瓜的縱切及橫切圖像處理結果
>> 蔬菜——番茄 <<
對果實進行成像，這對于收獲高品質果實是非常重要的（比如可以減少因為大小，顏色或者形狀有問題而必須丟棄的果實的數量。）下圖是通過果實成像獲取的參數實例。下面為根據番茄的特定參數進行分類的實例。
基于番茄側面圖像進行的色彩分析，選擇多種顏色使重要性狀的差異表現出來
>> 總結 <<
利用表型成像系統與專業分析軟件，我們對花卉、果實進行了表型分析，同整株表型分析類似，所關注的參數同樣集中于形態學指標與顏色指標。
1）對于離體的花卉與果實，我們已經能夠做到非常精細的圖像處理及數據分析，建立了一套專門圖像及數據分析流程；利用此流程，我們可以對相似結構的花卉及果實進行高通量的表型分析；
2）對于花卉長度、寬度等常規性的指標，我們與游標卡尺等傳統測量工具所得結果，進行相關性分析，再次證明表型平臺所得數據的真實性與可靠性；
3）對于非離體狀態下的花卉，可以通過顏色等指標，將花分離出來。因為是基于成像技術，對活體狀態的花卉或果實的分析，難度主要在于選取合適的成像角度；
4）借助高通量的表型成像系統，能夠完整獲取植物不同角度/側面的圖像，是對活體狀態下花卉等目標對象進行表型研究的基礎條件；
5）上述所有的成像、圖像處理及分析、數據統計及輸出等過程，我們均可以利用表型成像系統來完成，對于常規格式的表型圖像，也可借由我們的專業軟件來完成后續的圖像處理及數據分析。
附表：蝴蝶蘭表型指標可行性分析結果
參考文獻：MolenaarH, Glawe M, Boehm R, Piepho HP. Selection for production-related traits in :improved design and analysis make all the difference. Hortic Res 2017 ;4 DOI 10.1038/hortres.2017.4
延伸閱讀：
Molecular Plant：營養敏感性視角的糧食作物育種
