如何幫蘇格拉底找到最美麗的花？

曾幾何時，有這樣的故事講述著愛情的真諦：“有學(xué)生問蘇格拉底愛情是什么，蘇格拉底讓他去花園里邊找一朵最美的玫瑰，當(dāng)時正直玫瑰花開，花園里的玫瑰看上去都非常美麗，實在難分高下，最后學(xué)生空手而歸！”

只可惜這個故事背景是發(fā)生在古希臘時期，如果發(fā)生在現(xiàn)在，我想說：“不管你想要什么樣的花，我都能給你找到！”

事實上，在我們討論如何幫蘇格拉底找到最美的花時，我們將進(jìn)入一個關(guān)于植物表型組學(xué)的世界。

植物表型，即植物表現(xiàn)出來的形態(tài)，這是基因與環(huán)境相互作用下的表現(xiàn)?！伴偕茨蟿t為橘，生于淮北則為枳”，當(dāng)晏子發(fā)出這樣感嘆時，你是否也曾有過疑問，“為什么同樣基因的橘在淮南淮北兩個不同的環(huán)境下卻生長出了不同的果實？”植物表型組學(xué)能夠幫您解答。

具體來說，植物表型組學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，用工程技術(shù)和科學(xué)方法來測量和分析植物的外在特征，比如形狀、顏色、大小、生長速度、抗病性等，然后找出這些特征和植物的基因、環(huán)境、管理等因素之間的關(guān)系。這樣可以幫助我們更好地了解植物的功能，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性、資源利用效率等，保護(hù)植物多樣性，應(yīng)對氣候變化等挑戰(zhàn)。

比如，為了快速而全面地了解植物的表型特征，我們可以利用現(xiàn)代科技的力量。借助高分辨率數(shù)碼相機(jī)，我們可以快速而全面地拍攝植物的照片，并捕捉到植物的形態(tài)、顏色、紋理等細(xì)節(jié)，了解植物生長規(guī)律，進(jìn)而輔助品種選育。

**圖1.**高分辨率物聯(lián)網(wǎng)相機(jī)自動獲取不同小麥品種一生的寫真照

除了照片，我們還可以利用其他的高通量技術(shù)來獲取更多的表型數(shù)據(jù)。例如，通過激光雷達(dá)技術(shù)，我們可以獲取植物的立體結(jié)構(gòu)，計算植株高度，寬度等信息。通過監(jiān)測葉片的葉綠素?zé)晒?，我們可以研究植物的光合作用效率。通過監(jiān)測氣孔閉合程度，我們可以研究植物的抗逆反應(yīng)……

圖2. 激光雷達(dá)技術(shù)重建“數(shù)字大田”，獲得玉米（大豆、稻麥）等精細(xì)“身材”, 了解作物睡眠規(guī)律

圖3. 給葉片帶上手環(huán)，給每個氣孔發(fā)“身份證”，觀察其晝夜節(jié)律和逆境反應(yīng)

對于玫瑰而言，通過將這些多維度的數(shù)據(jù)整合起來，我們可以建立起一個讓蘇格拉底中意的玫瑰美麗程度模型。然后使用人工智能的方法，進(jìn)行目標(biāo)檢測和統(tǒng)計分析。這樣，我們可以快速評估出花園所有玫瑰的美麗程度，進(jìn)而挑選出最美麗的那朵玫瑰啦！

圖4. 基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)自動識別不同品種的“領(lǐng)地”，即育種小區(qū)邊界識別

植物表型組學(xué)不僅可以幫助我們快速找到最美的花，還可以在其他許多方向上發(fā)揮作用。它可以為優(yōu)異種質(zhì)資源發(fā)掘、智能設(shè)計育種、生物多樣性保護(hù)、農(nóng)業(yè)病害防治等提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，為人類應(yīng)對氣候變化、增加糧食產(chǎn)量、改善人類健康保駕護(hù)航，是一門具有廣泛應(yīng)用前景的交叉學(xué)科。

通過植物表型組學(xué)，我們可以深入了解植物世界的奧秘，探索植物的多樣性和適應(yīng)性。這樣的科學(xué)探索不僅能讓我們更加熱愛自然，也為人類的生活和未來提供了寶貴的知識和啟示。讓我們一起走進(jìn)植物表型組學(xué)的世界，發(fā)現(xiàn)自然之美的無限可能！