《Scientific Reports》：Digital image-based morphometrics and mixed effects inference resolve environment sensitive and stable traits in onion (allium cepa L.)
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本研究通过结合数字图像表型分析（ImageJ）与线性混合模型，对韩国两个产区的六个商品洋葱品种的球茎几何性状进行了系统评估，以解析其基因型（G）、产地（L）及其交互作用（G×L）的影响。研究发现大部分性状存在显著的环境敏感性与基因型效应，同时揭示了高遗传力的稳定性状（如球茎厚度），为面向特定产区的品种选育与采后工程设计提供了定量依据。
说起洋葱，这种厨房里的常客不仅是调味佳品，更是全球重要的经济作物。然而，洋葱的采后处理和储存效果，以及不同品种的适应性，很大程度上取决于其球茎的物理和几何性状，比如大小、重量和厚度。这些性状并非一成不变，它们受到基因型（即品种本身的遗传特性）和生长环境（如土壤、气候）的共同塑造，甚至两者之间还会产生复杂的交互作用。在韩国，尽管洋葱种植业规模可观，但关于其商品品种在这些性状上究竟如何随基因型和产地而变化，却缺乏系统、定量的科学描述。这种认知的空白，使得针对特定产区的精准品种选育和高效的采后工程系统设计都面临着挑战。为了填补这一空白，一项发表在《Scientific Reports》上的研究应运而生，它采用了一种结合现代图像技术与统计模型的方法，对洋葱球茎的“身材”进行了一次深入而细致的“体检”。
研究者们开展这项工作的核心方法可以概括为三点。首先，他们建立了标准化的表型获取流程，研究对象为在韩国两个典型产区（务安Muan和昌宁Changnyeong）种植的六个商品洋葱品种，采用随机完全区组设计并设置三次重复。其次，利用图像采集技术和基于ImageJ软件的特征提取方法，精准测量了包括极径、赤道径、颈部厚度和球茎厚度在内的线性尺寸。最后，运用线性混合模型这一统计工具，对测量得到的大量性状数据进行了深入分析，旨在量化基因型、产地以及两者交互作用对这些性状变异的贡献程度，并计算了相应的遗传力参数。
研究结果揭示了洋葱球茎性状丰富的变异来源和清晰的品种表现模式。
基因型、产地及其交互作用的效应：分析表明，绝大多数测量的性状都受到了基因型、产地以及两者间交互作用的显著影响。这意味着洋葱球茎的性状不仅由品种基因决定，也深刻受到种植环境的影响，而且不同品种对环境变化的反应模式（即G×L互作）各不相同。例如，某些性状在环境改变时，其表现量变化幅度可从减少约80%到增加超过160%，充分彰显了强烈的基因型与环境互作。
性状的遗传力评估：研究计算了两类遗传力指标。综合遗传力（combined heritability）在球茎厚度上最高，达到0.83，球茎重量为0.66，与直径和面积相关的性状则在0.54至0.68之间，表明这些性状受遗传控制的程度较高。跨产地的广义遗传力更为稳定，普遍处于0.71到0.99的高水平，其中单球重量和大小相关性状的遗传力尤其突出。这说明尽管环境会影响性状表达，但某些核心的大小和重量性状在遗传上是相对稳定的。
不同品种的表现差异：在供试的六个品种中，“Spring Breeze”、“Katamaru”和“Healthy Q” consistently produced larger bulbs，即持续生产出更大的球茎；而“Cheonjujeok”和“Eomji Nara”则表现出较小的球茎尺寸。这为品种选择提供了直接的参考。
性状关联与基因型分组：通过层次聚类热图分析，研究发现球茎大小相关的性状之间存在强关联，并且基因型根据其性状表现形成了明显的分组。更重要的是，务安和昌宁两个产地在性状表达上呈现出清晰的、依赖于产地的差异模式。
归纳研究的结论与讨论部分，本研究通过数字图像表型分析结合混合效应模型，成功量化了韩国商品洋葱球茎几何性状中基因型、环境及其互作的相对贡献。研究不仅识别出了对环境变化高度敏感的性状，也鉴定出了一批具有高遗传力、表现稳定的性状（如球茎厚度和重量），这些性状可作为未来育种项目的可靠选择指标。分析揭示了不同品种在特定环境下的优势表现，例如“Spring Breeze”等品种在增大球茎方面表现突出。这些发现具有多重重要意义：在实践层面，它为不同洋葱产区（如务安与昌宁）的农民和农业规划者提供了基于数据的、区域特异性的品种选择指南，以最大化产量和商品一致性；在采后工程领域，研究结果为设计适应不同大小和形状洋葱的自动化分选、包装和储存系统提供了关键的几何参数输入；在科学研究层面，该方法学展示了图像表型技术在作物性状高通量、精准评估中的强大效用，并为未来开展多地点、大规模的表型组学分析和育种评价建立了一个可重复、高效的定量分析框架。
