谷豐光電×上海市農業生物基因中心
在 “資源節約、環境友好” 的發展理念下,保障糧食安全的重要性愈發凸顯,而節水抗旱稻的發展正是實現這一目標的關鍵舉措。然而,長期以來,抗旱性狀的復雜性以及精準抗旱鑒定平臺的缺失,使得大量基因組序列等生物信息的潛力難以充分挖掘和應用。
在此背景下,由武漢谷豐光電科技有限公司支持建設的高通量抗旱表型鑒定平臺,為上海市農業生物基因中心的水稻抗旱性研究提供了強大的技術支撐。該系統能夠對水稻的抗旱性進行連續無損的圖像采集和分析鑒定,成為國內外水稻抗旱高通量表型研究和應用領域中較為先進和全面的設施之一,為破解水稻抗旱育種難題貢獻著堅實力量。
傳統育種:從“經驗篩選”到“數字CT”的跨越
傳統農業育種一直依賴人工觀察與經驗積累,不僅耗時耗力,且檢測結果主觀性強,嚴重制約了育種效率的提升。而田間作物高通量表型檢測系統以 “數字 CT” 的精準技術顛覆了這一傳統模式,成為傳統育種的革新者。
該平臺包含多個田間表型試驗區,能夠分別準確鑒定水稻的耐旱性、綜合抗旱性和避旱性。其中,表型檢測區配置了自動化高通量表型設施,通過 “Sensor to Plant” 成像模式,集成了 RGB、紅外、高光譜、激光雷達等多種傳感器。同時,結合谷豐光電專利的室外傳感器制冷裝置與穩定成像暗室技術,實現了對水稻全生育期的無損動態監測,讓每一株水稻的生長變化都清晰可見。
田間高通量表型檢測系統如同為農田配備的 “智能管家”,能夠實時采集水稻持綠性、卷葉程度、葉片蒸騰數據等關鍵表型參數,精準解析作物抗旱性遺傳機制,為科研人員提供海量標準化數據支撐,讓育種不再依賴經驗,而是有了堅實的數據基礎。
技術突破:多模態感知與數據驅動的育種革命
谷豐光電的田間作物高通量表型檢測系統,在設計上展現出三大核心優勢,引領著一場數據驅動的育種革命:
多模態感知:系統同時搭載高光譜成像(提取葉綠素、氮磷鉀含量)、紅外熱成像(監測冠層溫度與蒸騰作用)、可見光成像(葉色、生物量、紋理)等模塊,從生理到形態全面解析作物抗旱特性,使對水稻的育種研究了解更加深入和全面。
環境適應性:通過自動制冷裝置與暗室穩定成像技
術,成功克服了田間復雜光照與溫度干擾,使數據采集精度提升至毫米級,整體硬件設備定位精度優于3mm,確保了數據的準確性和可靠性,為后續研究提供了高質量的數據保障。
高通量處理:系統每小時可完成數百株作物的全參數提取,配合智能算法實現表型數據庫的快速構建,效率較傳統人工提升百倍以上。
這些技術不僅為抗旱稻研發提供了強大的 “數據引擎”,更推動了作物表型組學從實驗室走向田間應用的跨越,彰顯了谷豐光電在表型技術上的硬實力。
成果落地:“八月香” 背后的數字育種密碼
上海市農業生物基因中心團隊聚焦節水抗旱特性,通過系統的基因篩選、雜交組合優化及田間試驗驗證,成功突破多項技術難點,成功培育出“八月香” 節水抗旱稻。田間作物高通量表型檢測系統提供了相應的數據支持。
高產優質:“八月香”生育期僅105天,米質晶瑩透亮,食味值高達90分,達國家一級優質米標準,且可“一季雙收”。
節水抗旱:采用“旱種旱管”模式,節水50%以上,化肥農藥減半,僅靠雨水即可穩產450公斤/畝,在2024年上海超高溫天氣中結實率仍超90%。
綠色增效:配套“稻+”輪作模式(如接茬生菜、玉米),土地利用率提升30%,碳排放顯著降低。
科研協同:表型組學驅動水稻抗旱基因解碼
上海市農業生物基因中心憑借深厚的科研積淀,在節水抗旱稻分子育種領域持續攻堅,先后突破多項關鍵技術瓶頸,已取得多項具有國際影響力的階段性成果。田間作物高通量表型檢測系統憑借全維度數據支撐與核心技術保障的功能,為這些成果的取得增添助力。
在國際知名期刊Plant Communications發表論文《Phenomics-assisted genetic dissection and molecular design of drought resistance in rice》,系統揭示了表型組學輔助解析水稻抗旱遺傳機制的新路徑。
在《上海農業學報》發表論文《節水抗旱稻高通量表型組學研究平臺的建設與應用》,首次完整闡述了從表型平臺搭建到抗旱性狀挖掘的全鏈條技術體系。

在農業科技的創新鏈條上,谷豐光電從未止步于技術的 “旁觀者”,而是深度扎根科研一線的 “參與者” 與 “賦能者”—— 從實驗室里的算法優化到田間地頭的設備調試,從基礎研究的數據支撐到應用成果的場景驗證,我們始終以協同者的身份融入科研全流程,與科研機構并肩破解農業生產的技術痛點。
未來,谷豐光電將繼續深耕農業科技領域,期待與更多科研機構合作,讓更多 “數字種子” 在這片沃土上生根發芽,為農業發展和糧食安全貢獻更多谷豐智慧和力量!