研究人员建立了不受季节限制、模拟田间环境的低成本精准表型及筛选设施，整合了RGB和热成像等非侵入式实时监测工具，以支持鹰嘴豆快速世代推进（Rapid Generation Advancement, RGA）结合高通量表型分析。在该体系中，研究人员开发并验证了名为SpeedSeed的RGA协议，克服了植株活力和生产力下降的限制，可在环境可控的田间小区条件下实现每年8至10个世代。通过对关键环境和农艺因子的优化，种子到种子的周期缩短了60–70%，全生育期可在发芽后37±2天内完成，并在十个不同基因型间表现一致。该平台已成功应用于突变群体筛选、转基因株系推进、大规模种质筛选、野生材料推进以及组织培养外植体的规模化供应，并鉴定出三个同时抗干旱和干腐病（Dry Root Rot, DRR）的突变株系NEM 1043、NEM 788和NEM 907，其抗性来源此前未见报道。此外，该平台可加速从育种家种子到基础种子的生产，缩短种子供应链周期。SPROUT（SpeedSeed Phenotyping and Resource Optimization for Unified Trait-analysis）设施为鹰嘴豆的高通量表型和加速育种提供了稳健、可重复的平台，同时支持植物胁迫生理学和作物改良的性状导向研究。
研究背景方面，鹰嘴豆（Cicer arietinum L.）是全球重要的食用豆类，但其传统育种周期长，受季节限制明显，通常一年仅能完成一个世代，导致品种改良耗时7–9年。虽然分子标记辅助选择等技术可缩短部分时间，但仍依赖自然季节，难以应对气候变化带来的稳产压力。现有快速世代推进（RGA）方法多在盆栽或控制环境下进行，常因空间限制和环境差异导致植株适应性下降，且无法真实模拟田间生物与非生物胁迫，限制了育种的田间适用性。为此，研究人员设计并构建了SPROUT设施，结合优化的SpeedSeed协议，实现在模拟田间条件下的高效世代推进与高通量表型分析。
主要技术方法包括：在印度新德里建立模拟田间的温室设施，配备可编程光照、温湿度调控、土壤水分监测系统，以及RGB和热成像平台；采用不同光质组合、远红光脉冲、高密度种植、动态灌溉策略、叶面营养与乙烯利诱导早熟等措施优化RGA；利用EMS（乙基磺酸甲酯）诱变构建突变群体，并在人工接种的DRR病圃中筛选抗病材料；结合实时荧光定量PCR分析开花相关基因表达，并使用多任务深度学习模型DRRimage评估病害严重度。样本涵盖十个代表性鹰嘴豆基因型及多个野生材料。
研究结果分为若干部分。
SPROUT设施特点：设施占地181 m²，设有五个模拟田间小区，土壤深度2米，配备分区环境控制系统和高通量成像轨道，支持大规模表型采集与稳定微气候调控。
SpeedSeed协议优化：通过光质（S4光谱）、远红光脉冲、高密度种植（77株/m²）、阶段灌溉（D2模式）、叶面营养（1%浓度）及350 ppm乙烯利处理，将种子到种子周期缩短至37±2天，比常规条件减少60–70%。
基因型验证：在十个遗传背景差异显著的基因型中，SpeedSeed均能在35–39天内完成一个世代，最早熟基因型仅需34.86天，最晚熟基因型缩短幅度达70.33%。
突变体筛选：在830个M3突变系中，经连续筛选鉴定出7个高抗DRR突变系，其中NEM 1043表现最优，冠层温度显著降低，病叶黄化率减少超过50%，病情指数下降42.3%。
野生材料推进：33份野生材料在SPROUT设施中平均50±7天完成一代，原本需150天以上开花的野生种EC 600098在58天开花并结籽。
外植体生产与转基因推进：RGA条件下可在33天获得适合组织培养的外植体，转基因株系世代时间缩短62%，产量与非RGA相当。
种子供应链加速：育种家种子到基础种子的生产周期由120天缩短至约47天，单株产量无显著差异。
基因表达分析：RGA条件下，PHYA、PHYB下调，ELF3b、GI、FTa2、FTa3、AP1、LFY显著上调，DNA甲基化相关基因DRM1/2、DNMT2、CMT3下调，表明SpeedSeed未引起异常表观遗传变化。
讨论部分指出，SpeedSeed通过延长光周期、优化光质与温湿条件、结合农艺措施，显著加快鹰嘴豆生活史进程，同时保持田间适应性和产量潜力。相比以往盆栽RGA，SPROUT设施更接近真实田间环境，可同时进行复合胁迫评价与高通量表型分析，大幅缩短育种周期并降低筛选成本。该平台的建立不仅解决了鹰嘴豆育种中的世代瓶颈，也为其他作物的快速育种与表型研究提供了可借鉴的模式。
研究结论为：SPROUT设施与SpeedSeed协议相结合，可在模拟田间条件下实现鹰嘴豆每年8–10代的快速推进，并同步完成高通量抗病及其他性状筛选，为加速鹰嘴豆遗传改良和保障全球蛋白供应提供了可靠技术支撑。
