曾几何时，有这样的故事讲述着爱情的真谛：“有学生问苏格拉底爱情是什么，苏格拉底让他去花园里边找一朵最美的玫瑰，当时正直玫瑰花开，花园里的玫瑰看上去都非常美丽，实在难分高下，最后学生空手而归！”

只可惜这个故事背景是发生在古希腊时期，如果发生在现在，我想说：“不管你想要什么样的花，我都能给你找到！”

事实上，在我们讨论如何帮苏格拉底找到最美的花时，我们将进入一个关于植物表型组学的世界。

植物表型，即植物表现出来的形态，这是基因与环境相互作用下的表现。“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”，当晏子发出这样感叹时，你是否也曾有过疑问，“为什么同样基因的橘在淮南淮北两个不同的环境下却生长出了不同的果实？”植物表型组学能够帮您解答。

具体来说，植物表型组学是一门新兴的交叉学科，用工程技术和科学方法来测量和分析植物的外在特征，比如形状、颜色、大小、生长速度、抗病性等，然后找出这些特征和植物的基因、环境、管理等因素之间的关系。这样可以帮助我们更好地了解植物的功能，提高农作物的产量、品质、抗性、资源利用效率等，保护植物多样性，应对气候变化等挑战。

比如，为了快速而全面地了解植物的表型特征，我们可以利用现代科技的力量。借助高分辨率数码相机，我们可以快速而全面地拍摄植物的照片，并捕捉到植物的形态、颜色、纹理等细节，了解植物生长规律，进而辅助品种选育。

**图1.**高分辨率物联网相机自动获取不同小麦品种一生的写真照

除了照片，我们还可以利用其他的高通量技术来获取更多的表型数据。例如，通过激光雷达技术，我们可以获取植物的立体结构，计算植株高度，宽度等信息。通过监测叶片的叶绿素荧光，我们可以研究植物的光合作用效率。通过监测气孔闭合程度，我们可以研究植物的抗逆反应……

图2. 激光雷达技术重建“数字大田”，获得玉米（大豆、稻麦）等精细“身材”, 了解作物睡眠规律

图3. 给叶片带上手环，给每个气孔发“身份证”，观察其昼夜节律和逆境反应

对于玫瑰而言，通过将这些多维度的数据整合起来，我们可以建立起一个让苏格拉底中意的玫瑰美丽程度模型。然后使用人工智能的方法，进行目标检测和统计分析。这样，我们可以快速评估出花园所有玫瑰的美丽程度，进而挑选出最美丽的那朵玫瑰啦！

图4. 基于深度学习技术自动识别不同品种的“领地”，即育种小区边界识别

植物表型组学不仅可以帮助我们快速找到最美的花，还可以在其他许多方向上发挥作用。它可以为优异种质资源发掘、智能设计育种、生物多样性保护、农业病害防治等提供科学依据和技术支持，为人类应对气候变化、增加粮食产量、改善人类健康保驾护航，是一门具有广泛应用前景的交叉学科。

通过植物表型组学，我们可以深入了解植物世界的奥秘，探索植物的多样性和适应性。这样的科学探索不仅能让我们更加热爱自然，也为人类的生活和未来提供了宝贵的知识和启示。让我们一起走进植物表型组学的世界，发现自然之美的无限可能！

来源: 南京农业大学