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「自動化外表型分析技術在植物表型體研究之應用」專題演講紀要

  • 作者:黃奕瑄、游蓁、杜金蓮/水產養殖組

本所於本(112)年10月18日邀請農業試驗所(以下簡稱農試所)遺傳資源及生物技術組林大鈞聘用副研究員進行就「自動化外表型分析技術在植物表型體研究之應用」進行專題演講。林副研究員背景為食品科學,進入農試所後,開始從事植物基因體學、作物分子遺傳及育種與植物生物技術等相關研究,近年基於研究需求及前瞻規劃,投入自動化外表型分析與技術平台的開發,同時主導建置國家植物表型體分析中心。
為育成高品質或高產量的品種,導入功能性基因體學、種原篩選及育種選拔的相關研究極其重要,以植物古典遺傳及數量性狀遺傳等特性為基礎,再分別以抗性表現進程、蛋白質體、轉錄體、QTLs等分析技術及次世代定序等,初步透過性狀與基因之關聯分析,進行基因定位與解碼。林副研究員以水稻白葉枯病之研究歷程為例,說明傳統外表型分析在數量性狀研究上的限制;他認為標準品系在育種過程中相當重要,因為標準品系係利用標準作業程序育成,和親代一樣具備穩定遺傳性狀,而育種過程中若無標準品系作為參照族群,將難以證明研究結果的正確性,故於各實驗室均保有各種目標作物之標準品系。育種過程中,平日的觀察與採樣均需耗費大量人力,破壞性檢測亦會消耗樣本導致觀測中斷;另外,分析結果也常因人為主觀判斷造成偏差,加上目標性狀不易完整描述等,都對育種選拔過程造成影響,故以自動化載具、多維度感測等系統進行表觀性狀研究為時勢所趨。
林副研究員列舉了目前應用在植物表型分析方面的多項設備與技術,例如光學(RGB) 感測器可用來偵測植物的生物量參數、生長趨勢與3D結構;螢光感測器可量測植物光合作用生理狀態;透過高光譜感測器來測量葉黃素、葉綠素、植被指數等,可應用於評估植物特定生理與機能性成分與病蟲害反應;斷層掃描儀可用來剖析根系、植物器官細部構造;以熱影像感測器測量冠層溫度及氣孔導度,可據以評估病害、乾旱反應;LIDAR感測器或雷射感測器則可用來量測作物的部分生理性狀。
種原篩選與育種選拔的過程,需要耗費大量的人力與時間,目前農業試驗所已規劃建置國家植物表型體分析中心,預計於今(112)年底竣工,其中環控溫室規劃設置搭載立體光學及3D雷射的自動化輸送帶,以測量植物與作物的生物量參數、結構、生長勢及部分生理性狀;田間試驗場則將設置搭載多波段雷射掃描器的自動化天車系統,同樣具備上述功能。分析中心正式運作後,希望可以提供對表型體研究有興趣之學群、農業生技公司、種苗業者等應用,並與國際表型體研究中心形成跨國策略聯盟,以共同建立快速精準栽培及育種平台。演講結束後,同仁們與林副研究員熱烈討論與交流,期待未來表觀分析技術也能應用於水產生物的遺傳育種研究。

林副研究員說明表型體學重點

林副研究員說明表型體學重點

張錦宜所長代表致贈本所推廣品,感謝林副研究員的分享

張錦宜所長代表致贈本所推廣品,感謝林副研究員的分享