隨著高通量植物表型測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的研究人員和育種家開(kāi)始采用這一新興的技術(shù)進(jìn)行研究。

植物表型組學(xué)時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨！植物表型組學(xué)是一個(gè)跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，它必須與基因組學(xué)、生物信息學(xué)、大數(shù)據(jù)計(jì)算相結(jié)合才能更好的為育種服務(wù)。

由國(guó)際植物表型組織（IPPN）、歐盟植物表型組織（EPPN）和德國(guó)植物表型組織（DPPN）聯(lián)合進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查表明，田間表型、數(shù)據(jù)管理、費(fèi)用、根系表型、非生物脅迫、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)限制、生物信息學(xué)、通量等是制約植物表型組學(xué)發(fā)展的主要問(wèn)題。  

這其中，田間表型（Field Phenotyping）被公認(rèn)為是植物表型研究和植物表型組學(xué)發(fā)展所遇到的最大挑戰(zhàn)！

國(guó)際上第一個(gè)真正意義上的商業(yè)化高通量植物田間表型平臺(tái)是于2014年初在印度國(guó)際半干旱地區(qū)作物研究所（ICRISAT）投入正式運(yùn)轉(zhuǎn)的FieldScan系統(tǒng)（視頻鏈接）。

印度國(guó)際半干旱地區(qū)作物研究所FieldScan系統(tǒng)配置有8個(gè)PlantEye傳感器，可以在16 m x 200 m范圍內(nèi)對(duì)全自動(dòng)高通量測(cè)量。目前該平臺(tái)每天重復(fù)測(cè)量10次，已經(jīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)了兩年多時(shí)間。

歐洲領(lǐng)先的植物和微生物科學(xué)研究中心——英國(guó)John Innes Center，即約翰英納斯中心（JIC）——也有一套田間高通量植物表型平臺(tái)FieldScan系統(tǒng)（視頻鏈接）。與印度國(guó)際半干旱地區(qū)作物研究所主要關(guān)注田間植物不同的是，約翰英納斯中心的FieldScan系統(tǒng)是對(duì)長(zhǎng)在自然土壤里的農(nóng)作物進(jìn)行高通量表型測(cè)量。

而德國(guó)馬普學(xué)會(huì)分子植物生理研究所則將一套小型的FieldScan系統(tǒng)安裝到溫室中，用于馬鈴薯的高通量植物表型測(cè)量。

關(guān)于FieldScan系統(tǒng)
FieldScan系統(tǒng)是由大名鼎鼎的荷蘭PhenoSpex公司專為田間高通量植物表型測(cè)量設(shè)計(jì)的表型平臺(tái)，可在任何環(huán)境條件下全天候測(cè)量。

FieldScan的設(shè)計(jì)，采用植物激光三維掃描測(cè)量?jī)xPlantEye作為核心，并集成了其它多種傳感器。PlantEye用于獲取植物生長(zhǎng)情況。通過(guò)3D的頂部成像，不僅能獲得葉面積、葉傾角、冠層等參數(shù)，同時(shí)還能得到相對(duì)于其他技術(shù)更高的精度和通量。當(dāng)然在需要時(shí)，也可以集成其他傳感器。（視頻鏈接）

在任何光照情況下，F(xiàn)ieldScan都能在不影響植物本身生長(zhǎng)的情況下，每天能對(duì)上萬(wàn)株植物（取決于系統(tǒng)大�。┻M(jìn)行10次重復(fù)測(cè)量，為用戶提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)，方便了解植物在田間的生長(zhǎng)情況。

FieldScan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。在采用盆栽植物培養(yǎng)時(shí)，可根據(jù)壓力傳感器跟蹤每株植物的重量，計(jì)算其蒸騰速率。

設(shè)計(jì)理念——在高通量與準(zhǔn)確性之間找到平衡
在現(xiàn)代植物研究與育種中，田間表型是表型組學(xué)最亟需發(fā)展的領(lǐng)域之一，一直面臨著各種挑戰(zhàn)。例如從全日照到夜間，溫度的巨大變化和降雨等外界環(huán)境不僅影響測(cè)量技術(shù)，同時(shí)對(duì)植物也可能產(chǎn)生很大的影響。因此，對(duì)測(cè)量技術(shù)來(lái)講，需要設(shè)定非常合理的信噪比以準(zhǔn)確地獲取表型信息；同時(shí)也需要在有限的時(shí)間段里，高通量地獲取植物的表型信息；當(dāng)然對(duì)環(huán)境因子的同步監(jiān)測(cè)也十分必要。

在開(kāi)發(fā)FieldScan時(shí)，我們的目標(biāo)是提供一套可在任何環(huán)境下使用；每天可進(jìn)行多次掃描；同時(shí)可剔除低質(zhì)量數(shù)據(jù)的田間表型獲取系統(tǒng)。如果側(cè)重通量和靈活性，我們可以在田間使用拖拉機(jī)或UAV等移動(dòng)設(shè)備。但為了獲得毫米級(jí)的高精度測(cè)量，我們決定不再使用這些傳統(tǒng)移動(dòng)設(shè)備，而高精度的測(cè)量?jī)H適用于固定式的系統(tǒng)。為此我們需要開(kāi)發(fā)一套能同時(shí)滿足高精度和高通量的移動(dòng)平臺(tái)。

同時(shí)適用于溫室和田間
FieldScan系統(tǒng)既然已經(jīng)能夠適應(yīng)嚴(yán)苛的田間環(huán)境，當(dāng)然也就能夠在溫室內(nèi)進(jìn)行高通量測(cè)量。我們已經(jīng)為不同的客戶安裝了數(shù)套在溫室內(nèi)的系統(tǒng)，與田間系統(tǒng)一樣，都取得了出色的測(cè)量結(jié)果。