AIモデル「TillerPET」が水稲の分げつ形質を高スループットで表現型解析(Researchers Create TillerPET AI Model for High-throughput Phenotyping of Rice Tiller Traits)

2025-12-03 中国科学院(CAS)

稲の分げつ数や株のコンパクト性は収量形成に直結する重要形質だが、圃場での計測は遮蔽や照明条件のばらつき、手作業の非効率性により高スループット化が困難であった。中国科学院遺伝・発生生物学研究所を中心とする研究チームは、収穫後のRGB画像から分げつ数とコンパクト性を同時に高精度で推定可能なAIモデル「TillerPET」を開発した。ポイントクエリ型トランスフォーマーと深度情報を考慮した領域抽出を組み合わせ、軽量かつ高性能な特徴抽出を実現。さらにSwin Transformerを導入することで計算負荷を低減し、分げつ数でR²=0.941、コンパクト性でR²=0.978を達成した。本手法は多年度・多地点データでも安定して機能し、品種識別や理想型育種に有用な表現型データ基盤を提供する。

AIモデル「TillerPET」が水稲の分げつ形質を高スループットで表現型解析(Researchers Create TillerPET AI Model for High-throughput Phenotyping of Rice Tiller Traits)
The technical pipeline of TillerPET, with thorough exposition of the proposed modules. (Image by IGDB)

<関連情報>

TillerPET: 収穫後の刈り株からのイネの分げつ数とコンパクト性のハイスループットin situ表現型解析 TillerPET: High-throughput in-situ phenotyping of rice tiller number and compactness from post-harvest stubble

Letian Zhou, Zhixin Tang, Songliang Cao, Xiaonan Hu, Wei Zhou, Xuhui Zhu, Xiaodong Bai, Hao Lu, Fan Chen, Weijuan Hu
The Crop Journal  Available online: 7 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cj.2025.09.022

Abstract

For fast in-situ assessment of tiller phenotypes in rice breeding, we introduce the TillerPET model, an improved transformer-based deep learning solution that permits phenotyping the number and compactness of rice tillers in images of post-harvest rice stubble. A rice tiller phenotype dataset covering three years of field data and four experimental sites across China was constructed to train and validate the model. TillerPET reports an R2 of 0.941 for counting tiller number, demonstrating state-of-the-art performance on the proposed RTP dataset. Beyond its minimal errors in estimating tiller number, TillerPET also achieves an R2 of 0.978 for characterizing tiller compactness. The two phenotypic parameters exhibit a high degree of consistency with expert breeders, offering reliable phenotypic indicators to guide further breeding.

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