曾幾何時，有這樣的故事講述著愛情的真諦：“有學生問蘇格拉底愛情是什么，蘇格拉底讓他去花園里邊找一朵最美的玫瑰，當時正直玫瑰花開，花園里的玫瑰看上去都非常美麗，實在難分高下，最后學生空手而歸！”

只可惜這個故事背景是發生在古希臘時期，如果發生在現在，我想說：“不管你想要什么樣的花，我都能給你找到！”

事實上，在我們討論如何幫蘇格拉底找到最美的花時，我們將進入一個關于植物表型組學的世界。

植物表型，即植物表現出來的形態，這是基因與環境相互作用下的表現?！伴偕茨蟿t為橘，生于淮北則為枳”，當晏子發出這樣感嘆時，你是否也曾有過疑問，“為什么同樣基因的橘在淮南淮北兩個不同的環境下卻生長出了不同的果實？”植物表型組學能夠幫您解答。

具體來說，植物表型組學是一門新興的交叉學科，用工程技術和科學方法來測量和分析植物的外在特征，比如形狀、顏色、大小、生長速度、抗病性等，然后找出這些特征和植物的基因、環境、管理等因素之間的關系。這樣可以幫助我們更好地了解植物的功能，提高農作物的產量、品質、抗性、資源利用效率等，保護植物多樣性，應對氣候變化等挑戰。

比如，為了快速而全面地了解植物的表型特征，我們可以利用現代科技的力量。借助高分辨率數碼相機，我們可以快速而全面地拍攝植物的照片，并捕捉到植物的形態、顏色、紋理等細節，了解植物生長規律，進而輔助品種選育。

**圖1.**高分辨率物聯網相機自動獲取不同小麥品種一生的寫真照

除了照片，我們還可以利用其他的高通量技術來獲取更多的表型數據。例如，通過激光雷達技術，我們可以獲取植物的立體結構，計算植株高度，寬度等信息。通過監測葉片的葉綠素熒光，我們可以研究植物的光合作用效率。通過監測氣孔閉合程度，我們可以研究植物的抗逆反應……

圖2. 激光雷達技術重建“數字大田”，獲得玉米（大豆、稻麥）等精細“身材”, 了解作物睡眠規律

圖3. 給葉片帶上手環，給每個氣孔發“身份證”，觀察其晝夜節律和逆境反應

對于玫瑰而言，通過將這些多維度的數據整合起來，我們可以建立起一個讓蘇格拉底中意的玫瑰美麗程度模型。然后使用人工智能的方法，進行目標檢測和統計分析。這樣，我們可以快速評估出花園所有玫瑰的美麗程度，進而挑選出最美麗的那朵玫瑰啦！

圖4. 基于深度學習技術自動識別不同品種的“領地”，即育種小區邊界識別

植物表型組學不僅可以幫助我們快速找到最美的花，還可以在其他許多方向上發揮作用。它可以為優異種質資源發掘、智能設計育種、生物多樣性保護、農業病害防治等提供科學依據和技術支持，為人類應對氣候變化、增加糧食產量、改善人類健康保駕護航，是一門具有廣泛應用前景的交叉學科。

通過植物表型組學，我們可以深入了解植物世界的奧秘，探索植物的多樣性和適應性。這樣的科學探索不僅能讓我們更加熱愛自然，也為人類的生活和未來提供了寶貴的知識和啟示。讓我們一起走進植物表型組學的世界，發現自然之美的無限可能！

來源: 南京農業大學