Метод на основе глубокого обучения позволяет измерять угол наклона флагового листа у пшеницы в полевых условиях

от

Группа исследователей под руководством профессора Цзян Ни из Института генетики и биологии развития (IGDB) Китайской академии наук (CAS) предложила экономичный метод для получения изображений флагового листа (FLANG) в полевых условиях. Они разработали облегчённую модель глубокого обучения LeafPoseNet для точной оценки FLANG.

Почему FLANG важен?

FLANG — один из ключевых признаков при селекции пшеницы, поскольку он играет важную роль в архитектуре растения, перехвате света и потенциале урожайности. Однако его измерение остаётся сложной задачей при высокопроизводительном фенотипировании для современной селекции и управления пшеницей из-за трудоёмкости и субъективности ручных измерений.

Как работает LeafPoseNet?

Для решения этой проблемы исследователи разработали модель LeafPoseNet, основанную на обнаружении ключевых точек. Она автоматически определяет три ключевые точки: центр флагового листа (точка L), место соединения флагового листа со стеблем (точка J) и центр стебля (точка S). Это позволяет автоматически рассчитывать FLANG.

По сравнению с современными моделями обнаружения ключевых точек, LeafPoseNet демонстрирует превосходную производительность:
* средняя абсолютная ошибка (MAE) составляет 1,75°;
* среднеквадратичная ошибка (RMSE) — 2,17°;
* коэффициент детерминации (R²) — 0,998.

Модель обладает надёжной локализацией ключевых точек при различных формах листьев и в сложных условиях. Благодаря своей облегчённой архитектуре и высокой вычислительной эффективности, модель можно легко развернуть на смартфонах, что позволяет проводить быстрые высокопроизводительные измерения в полевых условиях.

Применение LeafPoseNet

Исследователи продемонстрировали применение LeafPoseNet для измерения FLANG на разнообразной панели из 221 образца мягкой пшеницы. Используя смешанную линейную модель (MLM) для полногеномного ассоциативного исследования (GWAS), они идентифицировали 10 локусов количественных признаков (QTL), связанных с FLANG. Это даёт важное представление о генетической архитектуре FLANG у пшеницы.

Это исследование, опубликованное в журнале The Crop Journal, предоставляет удобный инструмент для высокопроизводительных измерений FLANG в полевых условиях, что облегчает селекцию и генетический анализ.

Предоставлено Китайской академией наук.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте