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            谷豐光電賦能浙江省農科院作物表型平臺：以技術驅動智慧農業新范式
            

          
            
            
            
              
              2025/7/10
            
            
            
          
            
          
            
            傳統農業科研中，人工表型檢測效率低、精度差、數據碎，已成為制約多組學研究和作物育種的關鍵瓶頸。高通量表型檢測手段的缺失，不僅讓科研人員難以高效精準獲取作物表型數據，限制了基因組學等多組學研究的深度與廣度，更阻礙了現代育種技術的突破應用。
            

            
由武漢谷豐光電科技有限公司支持建設的浙江省農業科學院作物表型平臺，作為智慧農業標志性項目，成功攻克了這一難題。該平臺構建起全面系統的作物表型信息采集體系，通過智能化技術實現從人工檢測向高通量、自動化檢測的跨越，有效解決了效率與精度痛點。依托先進的數據整合分析能力，平臺既建立了豐富完整的表型數據庫，又實現了多組學數據深度融合分析，不僅顯著加速農業科研育種進程，更為現代種業發展提供強力技術支撐，開啟了智慧農業與現代育種深度融合的新篇章。
            

            
核心設施
            

            
浙江省農業科學院作物表型平臺構建了一套覆蓋 “基因 - 環境 - 表型” 的智能化耦合鑒定系統，該系統由五大核心設施系統構成，包括“智能環境控制系統”、“田間作物高通量表型檢測系統”、“溫室作物表型分析系統”、“根系表型檢測系統”、“PlantArray 系統”，基于核心種質資源實現了從“基因-環境控制-表型數據采集”的全鏈路智能化。
            

            
智能環境控制系統
            

            
	

            
配置的3間高性能玻璃溫室與 4 間人工氣候室，搭載自主研發的植物生理生化監測模塊，可模擬熱帶、溫帶、干旱等典型氣候場景，滿足小麥、玉米等作物在不同生長階段的環境需求。實時聯動灌溉、補光、CO?調控系統，實現 “環境參數 - 作物響應” 的閉環監測，為多種研究提供可控實驗條件。
            

            
	田間作物高通量表型檢測系統

            

            

            
	

            
田間植物表型平臺有效覆蓋面積6畝，融合龍門自動定位單元、光學成像陣列（RGB/高光譜/紅外/激光雷達）和智能數據處理平臺。能夠實現高通量自動化采集田間作物地上部表型數據，如冠層生物量、冠層溫度、冠層光合、植株養分含量、植株含水率以及各器官部位的光譜指數等性狀。
            

            
技術集成：融合龍門自動定位單元、光學成像陣列（RGB / 高光譜 / 紅外 / 激光雷達）及AI數據處理平臺。
            

            
數據維度：實時獲取冠層生物量、冠層溫度、植株養分含量等超150個關鍵性狀，同步生成植被指數與三維點云模型，為大田作物全生命周期監測提供數字基礎。
            

            
應用場景：可應用于作物脅迫研究、作物育種、種質資源品種鑒定與篩選、基因功能解析等。
            

            
溫室作物表型分析系統
            

            
	

            

            
	平臺配備了4套溫室盆栽作物高通量表型檢測系統，每套檢測系統配備RGB可見光相機和高光譜相機兩個成像暗室，可實現盆栽作物表型參數全自動、無損、高通量精準采集，并具備自動識別盆栽的標簽功能和稱重澆水功能。

            

            
RGB 可見光成像單元：360° 旋轉拍攝結合三維建模技術，可提取株高、葉面積、葉片夾角等 40 + 形態學指標，同步生成植株生長動態曲線。
            

            
高光譜成像單元：覆蓋400-1000nm和900-1700nm波段，可實時解析葉綠素含量、葉片氮素、含水量等生理參數，為光合作用機制研究提供量化數據。此外，可根據用戶需求，定制化開發表型分析軟件，滿足不同作物不同性狀的采集需求。
            

            
根系表型檢測平臺
            

            
根系表型檢測平臺，集成了植株生長根盒陣列、自動澆灌裝置、智能行走檢測機器人、遠程終端控制模塊、工作站模塊、云端存儲模塊、及智能圖像采集和分析模塊，可實現高通量、全自動根系表型的采集和分析（地上+地下）。
            

            

            
PlantArray系統
            

            
該表型平臺配備了多種先進的植物生理生化監測裝置，并搭載了PlantArray多傳感器生理表型系統。該系統基于環境與稱重動態監測技術，可全自動、不間斷地采集植物生長過程中的各項生理與環境數據，包括蒸騰速率、水分利用效率、生物量積累速率、莖稈水分流動、根系吸水力等關鍵生理指標，以及土壤濕度、光照、溫度等環境參數，全面反映植物在不同環境條件下的生理響應與生長動態。
            

            
核心功能
            

            
 高通量表型分析（種質資源精準鑒定）
            

            
1、形態結構：地上部包括株高、葉面積、生物量、植株黃綠葉比、莖粗、分蘗數（水稻、小麥等）；地下部：根系結構如根長、根寬、最大根夾角等幾何特征。 
            

            
2、生理指標：葉綠素含量、水分含量及分布、植物營養元素分布、水分利用效率（熱成像）、生物量（RGB/高光譜）。
            
3、應用場景：如高低產品種篩選、種質資源鑒定；抗逆性評估：干旱、鹽堿、病蟲害脅迫下的動態響應等。
            

            
 基因型-表型關聯研究
            

            
結合GWAS（全基因組關聯分析）或QTL定位，挖掘調控關鍵性狀的基因位點。 
            

            
 育種輔助服務
            

            
1、輔助分子設計育種，如篩選理想株型、抗病或高產材料。
            

            
2、篩選早期世代（F2/F3）大規模群體，縮短育種周期。 
            

            
3、開發表型預測模型（機器學習+多組學數據）。 
            

            
 智慧農業應用
            

            
1、田間表型監測，優化灌溉、施肥方案。 
            

            
2、表型數據驅動的精準農業決策支持。 
            

            
 環境互作研究
            

            
表型和環境互作分析，解析環境對表型的影響，如模擬溫度變化、土壤濕度對作物表型的影響（可控人工氣候室）。 
            

            
未來，谷豐光電將持續深化與高校、科研機構的合作，聚焦作物表型技術創新與應用，為農業科研與育種提供更高效、精準的技術支撐。通過技術賦能，攜手產學研各方，共同助力糧食安全與農業可持續發展。
            

            
（文章部分內容來源：浙江省農科院公眾號：省農科院作物表型平臺——智慧育種新引擎https://mp.weixin.qq.com/s/TXT7mOKC-Fv24F14Qq3uvw）
            
          
            
        

        
            
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