种子中必需矿质营养元素和有毒重金属元素的含量、空间分布和化学形态对人体健康有着重要的影响。为了解析作物元素吸收、转运和储存的分子机制，需要识别元素积累或空间分布的极端种质。然而，当前仍缺少一种能够高通量快速筛选种子突变体库和自然变异群体的方法。

    图1. 高通量种子表型分析平台。                 图2. 高通量筛选水稻突变体库。

近期，我院汪鹏教授课题组基于X-射线荧光显微成像技术平台，建立了种子元素表型高通量分析平台。该平台能直接对种子中存在元素的含量和空间分布等表型进行无损分析，采集完整种子或种子不同部位的形状、相对应元素含量等多种表型数据。用户能在短时间内高通量获取植物组织中元素的浓度和空间分布信息（图1和2），例如，扫描4190株水稻突变体库种子，仅需39个小时。本研究基于该平台，高通量扫描了4190株EMS诱变的突变体库和533份水稻自然变异品种，同时测量了完整种子、种子胚、胚乳及糊粉层的形状、元素浓度和空间分布，并进一步通过全基因组关联分析研究（GWAS），共鉴定出692个突变体和65个与水稻种子中元素空间分布相关的位点，这为研究控制植物种子中矿质元素的积累及其空间变异的遗传和分子机制提供了重要材料。

图3.  封面文章

相关研究成果在Plant Physiology 杂志上，发表了题为" Fast X-ray fluorescence microscopy (µ-XRF) provides a high-throughput phenotyping platform for element distribution in seeds"（2023, 191, 1520-1534） 的论文，被选为封面文章（图3），并被杂志“新闻和观点”（News and Views）栏作为亮点评述。其中，我院博士生任子文为论文第一作者，汪鹏教授为通讯作者，广西大学杨猛副教授、华中农大练兴明教授、澳大利亚昆士兰大学Peter Kopittke教授、南澳大学Enzo Lombi教授、我院赵方杰教授参与该项研究工作。该研究得到了中央高校业务费的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiac534