作物表型組學(xué)研究技術(shù)介紹

作物表型組學(xué)研究技術(shù)——

From Greenhouse or laboratory to field-based and UAV-based phenotyping

    手持式、便攜式儀器無(wú)疑是作物表型分析性價(jià)比高、使用靈活方便的設(shè)備（參見(jiàn)“便攜式植物表型分析全面解決方案”，如手持式FluorPen葉綠素?zé)晒鈨x、手持式SpectraPen/PolyPen高光譜儀、IQ智能手持式高光譜成像儀、FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x等。

    PlantScreen溫室緊湊型或大型傳送帶式植物表型成像分析平臺(tái)集植物自動(dòng)傳送技術(shù)、智能LED光適應(yīng)與培養(yǎng)技術(shù)、自動(dòng)澆灌稱重技術(shù)、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)、光譜成像技術(shù)（包括RGB、VISIR高光譜成像、SWIR高光譜成像、LWIR紅外熱成像等）等，以及根窗技術(shù)全自動(dòng)根系表型觀測(cè)，高通量、無(wú)損傷、全自動(dòng)、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)分析植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理功能形狀表型，成為表型組學(xué)與遺傳組學(xué)研究及遺傳育種機(jī)構(gòu)的重要平臺(tái)，如德國(guó)IPK（Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research）、美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）、荷蘭生態(tài)表型研究中心（NPEC，Wageningen University & Research，Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre）、德國(guó)BIOP（Institute of Biochemical Plant Pathology）、澳大利亞CSIRO（Commonwealth Industrial Research Organisation）、水稻研究所、杜邦先鋒良種公司、孟山都公司、美國(guó)合成基因公司等等。

    手持式、便攜式植物表型分析設(shè)備性價(jià)比高、方便實(shí)用，PlantScreen傳送帶式植物表型分析平臺(tái)則為高度自動(dòng)化、高通量、價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，介于這兩者之間，易科泰生態(tài)技術(shù)公司還提供一系列表型組學(xué)研究技術(shù)，以滿足實(shí)驗(yàn)室、溫室及野外大田作物不同實(shí)驗(yàn)研究需求、不同預(yù)算高通量、無(wú)損傷表型分析需求。

• PlantScreen-R移動(dòng)式植物表型成像分析系統(tǒng)

    PlantScreen-R移動(dòng)式植物表型分析系統(tǒng)（PlantScreen rover system）為大型移動(dòng)式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)（Rover FluorCam）的升級(jí)版，4個(gè)輪子帶驅(qū)動(dòng)，以便于大田移動(dòng)，適于溫室及野外作物原位表型成像分析測(cè)量，具備PlantScreen幾乎所有成像分析功能及表型大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)等。標(biāo)配為RGB成像分析、FluorCam（35x35cm）葉綠素?zé)晒獬上穹治觯蛇x配高光譜成像、紅外熱成像等功能模塊，成像高度可調(diào)（標(biāo)配高植株高度可達(dá)1m），是田間作物高通量表型分析、植物生理生態(tài)研究的重要儀器設(shè)備，可直接對(duì)野外植物或田間栽培作物進(jìn)行原位成像測(cè)量分析，還可與SoilTron多功能小型蒸滲儀配合使用，直接對(duì)SoilTron培養(yǎng)植物進(jìn)行成像分析。

• PlantScreen-SC臺(tái)式植物表型成像分析系統(tǒng)

    PlantScreen臺(tái)式植物表型分析系統(tǒng)具備所有PlantScreen植物表型成像分析功能，包括3D RGB成像分析、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治觯?biāo)配成像面積35x35cm）、高光譜成像分析、IR近紅外成像分析（900-1700nm，用于分析水分時(shí)空分布動(dòng)態(tài)）、紅外熱成像分析、3D激光掃描分析等，可進(jìn)行作物3維表型成像分析。適于實(shí)驗(yàn)室或溫室作物表型成像分析研究，可選配PSI大型步入式植物生長(zhǎng)室，培養(yǎng)植物手動(dòng)放入系統(tǒng)內(nèi)載樣臺(tái)上（手動(dòng)載樣），載樣臺(tái)可360度旋轉(zhuǎn)以便對(duì)植物不同角度成像分析。

• PlantScreen-M移動(dòng)式植物表型成像分析平臺(tái)

    PlantScreen-M移動(dòng)式植物表型成像分析平臺(tái)（Mobile PlantScreen）為溫室緊湊型傳送帶式植物表型成像分析平臺(tái)或PlantScreen-SC的升級(jí)版，傳送帶系統(tǒng)、智能LED光適應(yīng)室、成像分析單元內(nèi)置于一體式緊湊機(jī)箱內(nèi)，有腳輪可以移動(dòng)，方便大型溫室內(nèi)不同區(qū)域間移動(dòng)使用，極大地提高了載樣方便性和使用效率。植物樣品放入平臺(tái)傳送帶上自動(dòng)進(jìn)行光適應(yīng)或培養(yǎng)，然后自動(dòng)傳送至成像單元進(jìn)行成像分析，后自動(dòng)傳送歸原位完成一個(gè)測(cè)量循環(huán)。

    PlantScreen-M標(biāo)配包括3個(gè)功能模塊：葉綠素?zé)晒獬上駵y(cè)量、3D激光掃描三角測(cè)量、RGB 3D成像測(cè)量，以提供完備的作物表型3D建模與成像測(cè)量分析，可選配或客戶定制高光譜等其它成像測(cè)量模塊。

•  集裝箱式植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)系統(tǒng)

    集裝箱式植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)系統(tǒng)是在PSI集裝箱式生長(zhǎng)艙（Growth Capsule）的基礎(chǔ)上，加配各種植物表型性狀傳感器組成的植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)系統(tǒng)，可同時(shí)滿足植物培養(yǎng)與表型性狀的監(jiān)測(cè)，包括PAM脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒鈪?shù)監(jiān)測(cè)（反應(yīng)植物生理性狀）與OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè)，植物莖流、莖干生長(zhǎng)、果實(shí)生長(zhǎng)、光合作用、冠層溫度、NDVI/PRI（冠層光譜監(jiān)測(cè)）等形態(tài)與生理性狀監(jiān)測(cè)，及環(huán)境因子包括空氣溫濕度、光源、CO2、土壤水分調(diào)控監(jiān)測(cè)。整套系統(tǒng)采用集裝箱式設(shè)計(jì)，由一個(gè)獨(dú)立的單元或兩個(gè)單元組成，方便移動(dòng)運(yùn)輸,該系統(tǒng)意味著可以在任何地點(diǎn)、任何環(huán)境條件下進(jìn)行全天候生態(tài)環(huán)境模擬植物培養(yǎng)與表型性狀觀測(cè)，無(wú)需另建溫室等，是植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)的“房車”。

    Growth Capsule光照調(diào)控采用智能多通道LED光源，可選配冷白光、RGB三色光源、近紅外等多色光源（比如6通道光源等），不同波段光源可按不同比例搭配組成不同光質(zhì)條件，可模擬晝夜節(jié)律、有云天氣等，具備day/night、dawn/dusk、cloudy/sky等protocols。

•  PhenoUAS無(wú)人機(jī)遙感植物表型分析平臺(tái)

    PhenoUAS由易科泰自行研制的8旋翼專業(yè)遙感無(wú)人機(jī)平臺(tái)搭載RGB成像、紅外熱成像、多光譜成像及高光譜成像單元組成的空基作物表型成像分析平臺(tái)，可與地面FluorPen葉綠素?zé)晒鈨x、SpectraPen或葉夾式PolyPen高光譜儀、IQ高光譜成像儀、LCi-T便攜式光合儀等組合使用，從葉片水平到冠層水平，全面、高通量、無(wú)損傷觀測(cè)分析植物表型。作為世界高光譜成像生產(chǎn)廠商Specim在中國(guó)的高光譜無(wú)人機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新服務(wù)中心，易科泰生態(tài)技術(shù)公司及西安光譜成像與無(wú)人機(jī)遙感研究中心可以提供無(wú)人機(jī)遙感植物表型分析全面解決方案。

案例：上圖為無(wú)人機(jī)遙感高光譜成像，下圖依次為葉片氣孔導(dǎo)度（LCi光合儀測(cè)量）、光合作用（LCi光合儀測(cè)量）、穩(wěn)態(tài)葉綠素?zé)晒猓‵luorpen測(cè)量）及葉片反射光譜（PolyPen葉夾式高光譜儀測(cè)量）