將溫室打造為自動化植物表型工廠—PlantScreen-XYZ 高通量植物表型系統

我國作為農業大國，土壤鹽漬化、干旱、高溫等非生物脅迫正成為制約作物產量與種質創新的重要因素，開展作物耐逆生理機制研究、篩選優質耐逆種質資源，是當前農業科研的核心方向之一。而植物表型作為連接基因型與環境的關鍵橋梁，其精準、高通量的分析手段，直接決定了科研研究的效率與深度。傳統的植物表型測量多依賴人工手持儀器，存在通量低、破壞性強、數據質量不穩定等問題，難以滿足規模化種質篩選與精細化生理機制研究的需求。

PlantScreen-XYZ植物表型成像系統集成了自動化控制系統、智能LEDs光照培養系統、葉綠素熒光成像測量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜成像分析等多項植物表型分析技術，可自動獲取100多個表型參數，完成大量植物樣品的生理生態與形態結構成像分析，常用于高通量植物表型成像分析測量、植物脅迫響應成像分析測量、植物生長分析測量、生態毒理學研究、性狀識別及植物生理生態分析等研究。

PlantScreen-XYZ核心功能特點

l Sensor-to-plant理念：采用“傳感器到植物"的概念，強調設備與植物監測對象的直接關聯性；

l 自動化結構特性：配備可在XYZ/XZ軸移動的傳感器和光源，機械臂攜帶成像陣列及光源，按照軟件預設的路徑模式直接移動到植物位置以提升表型分析效率；

l 廣泛環境適應性：適用于從實驗室到溫室乃至田間的多種環境，具備廣泛的場景應用能力；

l 傳感器靈活配置：集成了葉綠素熒光成像、紅外熱成像、多光譜熒光成像、植物高光譜成像、RGB成像等多種成像傳感器和環境傳感器，可全面采集植物表型數據；

l 定制化方案設計：針對體外培養或土壤栽培等不同種植方式，提供量身定制的解決方案；

當前，我國農業科研正朝著精準化、高通量化、智能化方向發展，國家種業振興、農業科技自立自強的戰略要求，對植物表型研究的技術手段提出了更高的要求。PlantScreen-XYZ作為高通量植物表型系統，以“高通量、非侵入、一體化、精準化"的核心優勢，打破了傳統植物表型研究的局限，為國內科研單位開展作物耐逆、高光效、種質創新等研究提供了強有力的技術支撐。

案例：PlantScreen-XYZ 賦能作物耐逆研究高效突破

美國農業研究服務局（USDA-ARS）加利福尼亞州薩利納斯作物改良與保護研究單位，針對土壤鹽漬化制約生菜生產力的核心問題，開展了生菜耐鹽性關鍵生理性狀識別研究。該團隊（Adhikari N D, 2019）選取10個生菜基因型（含栽培種與野生近緣種），旨在建立耐鹽與敏感基因型的生理參數基線，破解傳統測量通量低、數據片面的難題，為作物耐逆分子研究與種質篩選奠定基礎。

本研究依托PlantScreen-XYZ系統實現高通量植物表型參數快速采集和分析，其全植株葉綠素熒光成像功能精準捕捉了鹽脅迫下不同基因型的光合動力學過程，結合配套軟件獲取的Fv/Fm、NPQ等核心參數，搭配同步采集的葉面積等形態數據，通過PCA分析清晰實現耐鹽與敏感基因型的聚類區分。實驗結果證實，耐鹽基因型能維持更高的光合效率，而敏感基因型光保護機制雖活躍但光合效率偏低，這套設備的高通量、非侵入式一體化測量，為精準解析生菜耐鹽機制、篩選優質種質提供了核心數據支撐。

除了作物耐逆研究，PlantScreen-XYZ的應用場景可全面覆蓋國內農業科研的核心方向。在種質資源篩選中，設備可批量處理水稻、小麥、蔬菜等各類作物的種質資源，在鹽、旱、高溫等非生物脅迫下，快速獲取不同種質的光合與形態表型數據，實現耐逆種質的高通量初篩，大幅縮短育種周期；在植物生理機制研究中，設備可精準解析環境因子對植物光合系統的影響，揭示作物耐逆、高光效的生理調控機制，為作物栽培調控提供理論支撐；在分子育種輔助研究中，設備可實現基因型與表型的精準關聯，為基因定位、功能驗證提供可靠的表型數據支撐，助力分子育種的精準化發展。

從實驗室的基礎生理機制研究，到種質資源的規模化篩選，北京易科泰攜手PSI表型研究中心推出的PlantScreen-XYZ表型分析系統正成為國內農業科研單位的“科研好幫手"，以精準的表型數據賦能農業科研創新，助力我國在作物耐逆育種、農業生態研究等領域取得更多突破，為保障國家糧食安全、推動農業高質量發展注入科技動能。

1. Adhikari N D, Simko I, Mou B. Phenomic and physiological analysis of salinity effects on lettuce[J]. Sensors, 2019, 19(21): 4814.