综述：低通量和高通量表型分析在辐射利用效率研究中的重要性

《Plant Physiology Reports》：Low and high-throughput phenotyping for radiation use efficiency and its importance

（编辑推荐）本综述系统阐述了辐射利用效率（RUE）在作物育种中的关键作用，指出当前C3/C4作物RUE仅2-3%的改进空间，重点推荐无人机多光谱传感、高光谱成像等表型技术突破育种瓶颈，为应对气候变化下农业资源优化提供创新方案。

　　

【Abstract】

辐射利用效率（Radiation Use Efficiency, RUE）作为太阳能转化为生物量的核心指标，其提升被视为突破当前作物产量瓶颈的关键路径。研究显示，RUE与截获辐射量（IR）、收获指数（HI）共同构成产量三要素，而现代育种在IR和HI的改良已接近天花板，这使得RUE成为最具潜力的突破点。

【RUE的生物学基础】

C₄作物因特有的碳浓缩机制，RUE普遍高于C₃作物。叶片倾角、叶绿素含量等光合相关性状通过影响辐射截获间接调控RUE。值得注意的是，目前主要农作物的RUE平均值仅维持在2-3%，相当于植物仅能转化入射太阳能的极小部分。

【表型技术革新】

• 低通量技术：传统气体交换测量仍为RUE基准方法

• 高通量突破：

• •

  无人机搭载多光谱传感器实现冠层光截获动态监测

• •

  高光谱成像技术解析400-2500nm波段反射特征，精准反演光合色素含量

• •

  机器学习算法整合时序表型数据，建立RUE预测模型

【育种应用前景】

通过全基因组关联分析（GWAS）已鉴定出调控RUE的关键QTL位点。将表型组技术与基因组选择结合，可加速高RUE品种选育。最新研究表明，通过优化光系统II（PSII）稳定性，可使小麦RUE提升达15%。

【挑战与机遇】

当前RUE研究面临标准化测量协议缺失、环境互作机制不清等难题。未来需构建多组学整合分析平台，特别关注冠层结构光学特性与Rubisco酶活性的协同改良。随着表型机器人（PhenoBot）等装备普及，RUE定向育种有望成为应对粮食安全危机的新支点。