植物表型是指能夠反映植物細(xì)胞、組織、器官、植株和群體的結(jié)構(gòu)及功能特征的物理、生理和生化性質(zhì)，其本質(zhì)實(shí)際是植物基因圖譜的時(shí)序三維表達(dá)及其地域分異特征和代際演進(jìn)規(guī)律（趙春江，2019）。高通量植物表型平臺(tái)是制約現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村發(fā)展規(guī)劃（2019—2025年）》明確指出“開展動(dòng)植物表型和基因型精準(zhǔn)鑒定評(píng)價(jià)，深度發(fā)掘優(yōu)異種質(zhì)、優(yōu)異基因，構(gòu)建分子指紋圖譜庫，為品種選育、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、行業(yè)監(jiān)管提供大數(shù)據(jù)支持”，“結(jié)合數(shù)字化智能育種輔助平臺(tái)，挖掘基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、表型組學(xué)等數(shù)據(jù)，制定針對(duì)定向目標(biāo)性狀優(yōu)化育種方案，加快“經(jīng)驗(yàn)育種” 向“精確育種”轉(zhuǎn)變，逐步實(shí)現(xiàn)定制設(shè)計(jì)育種”。

軌道式高通量植物表型平臺(tái)TraitDiscover是慧諾瑞德近期推出，為溫室和田間的高通量植物表型測(cè)量設(shè)計(jì)的表型平臺(tái)，可以集成多種表型傳感器進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大小，一套系統(tǒng)每天可測(cè)量幾百株、數(shù)千株甚至上萬株植物，或成百上千個(gè)小區(qū)。不僅可直接掃描種植在田間土壤的植物，同時(shí)還可掃描盆栽植物。

平臺(tái)可以集成的傳感器包括葉綠素?zé)晒獬上駜x、光合表型測(cè)量?jī)x、三維激光掃描儀、激光雷達(dá)、高光譜相機(jī)等等。

平臺(tái)完全根據(jù)客戶的實(shí)際需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，既可以用非常合理的信噪比以準(zhǔn)確地獲取表型信息，也達(dá)到了在有限的時(shí)間段里高通量地獲取植物的表型信息。
 

功能特性
 

• 專為溫室或田間中尺度高通量植物表型測(cè)量設(shè)計(jì)的表型平臺(tái)
• 基于“Sensor-to-Plant”理念設(shè)計(jì)，植物不需移動(dòng)，最接近于自然生長狀態(tài)
• 全自動(dòng)測(cè)量
• 可以集成各種先進(jìn)的傳感器
• 通量高、性價(jià)比高
• 既可以測(cè)量盆栽植物，也可以測(cè)量小區(qū)

測(cè)量參數(shù)
 

• 光合表型測(cè)量?jī)x測(cè)量參數(shù)：光系統(tǒng)II功能光吸收截面積、光合電荷分離產(chǎn)量、光合電子傳遞動(dòng)力學(xué)、光系統(tǒng)II反應(yīng)中心能量轉(zhuǎn)換率、PQ庫大小、光系統(tǒng)II受體側(cè)類胡蘿卜素淬滅、光系統(tǒng)II供體側(cè)P680+淬滅、光響應(yīng)曲線的初始斜率、飽和點(diǎn)、最大電子傳遞速率等。
• 葉綠素?zé)晒獬上駜x測(cè)量參數(shù)：Fo成像、Fm成像、Ft成像、Ft=5min成像、Fm’成像、Fv/Fm成像、Fq’成像、ΦPSII成像、ΦRO成像、NPQ100成像、qN成像、qP成像、Rfd100成像等，能夠自動(dòng)計(jì)算Fv/Fm平均值、低于Fv/Fm的面積百分比、ΦPSII平均值、低于ΦPSII的面積百分比、NPQ100平均值、高于NPQ100的面積百分比、Rfd100平均值、低于Rfd100的面積百分比等參數(shù)。
• 三維激光掃描儀測(cè)量參數(shù)：植物高度、3D葉面積、投影葉面積、數(shù)字生物量、葉片角度、葉面積指數(shù)、光穿透深度、葉片蓋度等。

安裝實(shí)例

主要技術(shù)參數(shù)
 

• 植物高度：定制化設(shè)計(jì)，最高2.4m
• 掃描區(qū)域，寬度可達(dá)20m，長度可達(dá)100m，可以定制化設(shè)計(jì)
• 傳感器類型：定制
• 運(yùn)行速度：0-10 m/min，可軟件控制速度，加速減速線性控制
• 掃描方式：主梁及小車運(yùn)行均采用齒輪齒條傳動(dòng)，伺服電機(jī)配RV減速機(jī)輸出動(dòng)力，在掃描區(qū)域內(nèi)，可上位機(jī)隨意編程，設(shè)定掃描模式
• 定位精度：小于1 mm
• 供電：220V/50HZ或380V/50HZ
• 功耗：大車運(yùn)行電機(jī)功率為370W，小車運(yùn)行電機(jī)功率為80W
• 可搭載傳感器：包括可見光相機(jī)、多光譜相機(jī)、三維激光掃描儀、光合表型測(cè)量?jī)x、葉綠素?zé)晒獬上駜x、激光雷達(dá)、高光譜相機(jī)等，根據(jù)客戶需求定制

測(cè)量數(shù)據(jù)
 

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