遺伝子は、生物の将来の世代を形成する上で非常に重要な役割を果たします。生物がパターン化された生き物であるという基本的な考え方は、その起源に基づいています。たとえば、クリケット選手の子孫が優れたクリケットをプレーする場合、それは親のクリケット遺伝子に由来すると見なされます。植物と同様に、遺伝的起源は、植物と将来の子孫についても多くを語っています.
各植物には独自の特徴があり、これに関しては長所と短所があります。たぶん、あなたの家のバラの植物は、通常よりも多くの花を咲かせていたはずです.ひょうたんは、収穫したものよりも収穫量が多かったはずです。では、もしこれが植物内部の遺伝物質を利用し、その遺伝子が優勢な表現力を持つように制御することで実現できたらどうなるでしょうか?これは科学者の頭脳を刺激しました。こうして、植物における遺伝子組み換えの基本概念、そして最終的に表現型解析が導入されました。
表現型検査とは
表現型はギリシャ語の「phainen」（示す）と「tupos」（型）に由来し、遺伝子型と環境との相互作用から生じる個人の測定可能な特徴の集まりを指します。したがって、表現型は生物の性質と育成を表しています。
植物表現型解析は、植物の解剖学的、歴史的、生理学的、生化学的特性に関するデータを提供します。植物の表現型は、選択の強度、選択の精度、および新しい遺伝的変異の検出における主要な要因です。植物育種システム内では、遺伝的利益 (時間の経過に伴う生産量の増加量) は、育種プログラムの規模を拡大してより高い選択強度を可能にするなど、さまざまな方法で促進できます。
ハイスループット フィールド フェノタイピング (HTFP) 技術は、過去 10 年間で、フィールド実験と育種苗床のマルチスケール追跡と定量化の能力を大幅に拡大しました。これらの HTFP 技術の利点は、煩雑で主観的なスコアを迅速かつ費用対効果の高い方法で置き換えるだけでなく、基礎となる生物学的機能を反映する新しい潜在的な表現型の能力を解き放つことでもあります。
植物の育種は、表現型が正しくないと非効率的になり、遺伝子型のスクリーニングはそのプロトコルが許す限り効率的であり、バイアスの大きさに応じて遺伝的利益が大幅に影響を受ける可能性があるため、時には価値がありません.最も効果的な選抜は、繁殖サイクルの初期にターゲット集団で好ましい対立遺伝子の頻度が低いことを理解することが重要です。
フェノタイピングのための不正確なプロトコルは、特に小規模または有限の繁殖集団では、好ましい対立遺伝子と遺伝的獲得の頻度が非常に低いため、効率が低下します.
したがって、農地と適用のアジェンダに基づいて実装されるさまざまな種類の表現型解析手法があります。
ハイスループット フィールド フェノタイピング (HTFP)
ハイスループット フィールド フェノタイピングでは、幅広いセンサーと分析プロセスを使用して、単一の植物または植物スタンドの効率、光合成、生産、設計、成長、またはバイオマス生産性を定量化します。もともと、これらのセンサーと手順の一部はリモート センシングで開発され、一部は精密農業で開発されましたが、その他は実験室ベースの画像処理手順でした。植物の色、スペクトル反射、クロロフィル蛍光、温度などの特性が定量化され、そこからバイオマス、構造、穂数、光合成能力、気孔の開口部、ストレス耐性などの特性が抽出されます。
ハイスループットの自動化された画像ベースの植物表現型解析とは、一定の間隔で正確に収集された画像を分析することにより、植物の特性を非破壊的に検出および定量化することを指します。表現型研究は過去 10 年間でかなりの注目を集めてきましたが、植物画像から意味のある信頼性の高い数値表現型を抽出することは、特にその個々の構成要素を考慮に入れることによって行われます。葉、茎、果実、および花は、照明の変化を含むさまざまな課題のために、表現型解析技術の進歩を遺伝的洞察に変換するための重要なボトルネックのままです.
近位表現型
地上ベースの車両とセンサーを使用した植物の表現型検査は、近位表現型検査として知られています。近接フェノタイピングは、センサーと自動化技術を組み合わせながら、ゲノミクスを農学および植物生態生理学と関連付ける新しい科学です。植物の成長と発生の過程で、機能的な植物体 (PHENOTYPE) は、遺伝の歴史 (GENOTYPE) と植物が発生する物理的環境 (ENVIRONMENT) の間の複雑な相互作用を通じて開発されます。これらの相互作用は、累積バイオマスとして測定される植物の効率と生産性、および商業収量と資源利用の効率を決定します。持続可能な植物の戦略を確立するためには、分子規模からフィールド規模まで、植物科学の全範囲を組み込む必要があります。
精密農業における表現型
精密農業のための植物表現型検査には、近接表現型検査とは多少異なる要件があります。フェノタイピングの一部のアプリケーションでは、植物の育種に異なるアプローチとソリューションが必要です。したがって、この種のフェノタイピングは、安定した収量の最適化と作物の品質の保証に基づいています。この種の表現型解析は、植物の新興病原体の早期検出に使用して、タイムリーなアクションをもたらすことができます。表現型の適用は、特定の作物や作物の変種に基づいて多様化しています。
私たちの考え:
現在のハイスループット フィールド フェノタイピング アプローチには、現代農業の成長と強化のためのフレームワークとして使用できる有望な結果があります。信頼性が高く、時間と費用対効果の高い表現型アプリケーションは、適切な方法で実装された場合、農家の成果に対する期待を変えることができます。アグリビジネスと AgTechs は、持続可能な方法で表現型を利用し、収量を向上させる方法を理解する必要があります。作物の重要な形質が特定され、これらの形質の新しい品質が遺伝的に複製されると、表現型解析は驚くべき結果をもたらす可能性があります。ただし、これは遠い将来のビジョンです。達成できないことは何もありません。さらに、生成された表現型データは、取得して処理する必要があります。
定量的で安定した迅速な処理方法で、エンドユーザーが明示的に解釈できる形式に変換します。制御された条件下での表現型解析の実施は、生産者と消費者の両方にとって有益であることが証明され、双方にとって好都合な状況になります.
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