作物表型(xing)組(zu)學研(yan)究技(ji)術(shu)介(jie)紹

作物表型(xing)組(zu)學研(yan)究技(ji)術(shu)——

From Greenhouse or laboratory to field-based and UAV-based phenotyping

    手持(chi)式、便攜式(shi)儀(yi)器(qi)無(wu)疑(yi)是(shi)作物表型(xing)分析(xi)性價比(bi)高、使用靈(ling)活(huo)方(fang)便的設備（參見(jian)“便攜式(shi)植物表型(xing)分析(xi)全面解(jie)決(jue)方(fang)案(an)”，如手持(chi)式FluorPen葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)儀(yi)、手持(chi)式SpectraPen/PolyPen高光(guang)譜儀(yi)、IQ智能手持(chi)式高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)儀(yi)、FluorCam便攜式(shi)葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)儀(yi)等。

    PlantScreen溫室緊湊(cou)型或(huo)大(da)型(xing)傳(chuan)送(song)帶式植物表型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)平(ping)臺(tai)集(ji)植物自動(dong)傳送(song)技(ji)術(shu)、智(zhi)能LED光(guang)適應與培(pei)養(yang)技(ji)術(shu)、自動(dong)澆灌(guan)稱重技術(shu)、FluorCam葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)、光(guang)譜成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)（包(bao)括RGB、VISIR高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)、SWIR高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)、LWIR紅(hong)外(wai)熱成(cheng)像(xiang)等）等，以及(ji)根窗(chuang)技(ji)術(shu)全(quan)自動(dong)根系(xi)表(biao)型(xing)觀(guan)測(ce)，高通(tong)量(liang)、無(wu)損傷、全自動(dong)、實(shi)驗(yan)觀(guan)測(ce)分析(xi)植物形(xing)態(tai)結構(gou)與生(sheng)理(li)功能形(xing)狀(zhuang)表型，成(cheng)為(wei)表型(xing)組(zu)學與遺傳組(zu)學研(yan)究及(ji)遺傳育種(zhong)機(ji)構(gou)的重要平(ping)臺(tai)，如德國IPK（Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research）、美國(guo)橡樹(shu)嶺國家實(shi)驗(yan)室（Oak Ridge National Laboratory）、荷(he)蘭生(sheng)態表(biao)型研究中心（NPEC，Wageningen University & Research，Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre）、德(de)國BIOP（Institute of Biochemical Plant Pathology）、澳(ao)大(da)利(li)亞(ya)CSIRO（Commonwealth Industrial Research Organisation）、水稻(dao)研究所(suo)、杜(du)邦(bang)先鋒(feng)良種公司(si)、孟山都公司、美國(guo)合(he)成(cheng)基因公司(si)等等。

    手持(chi)式、便攜式(shi)植物表型(xing)分析(xi)設備性價比(bi)高、方便實(shi)用，PlantScreen傳送(song)帶式植物表型(xing)分析(xi)平(ping)臺(tai)則為(wei)高度自動(dong)化、高通(tong)量(liang)、價(jia)格(ge)昂(ang)貴(gui)的實(shi)驗(yan)平(ping)臺(tai)，介(jie)於這(zhe)兩者之間(jian)，易(yi)科(ke)泰(tai)生態技術(shu)公(gong)司還提供壹(yi)系(xi)列(lie)表(biao)型(xing)組(zu)學研(yan)究技(ji)術(shu)，以(yi)滿足實(shi)驗(yan)室、溫室及野外(wai)大(da)田作物不同實(shi)驗(yan)研究需求、不同預算(suan)高通(tong)量(liang)、無(wu)損傷表型(xing)分析(xi)需求。

• PlantScreen-R移動(dong)式植物表型(xing)成像(xiang)分析(xi)系(xi)統

    PlantScreen-R移動(dong)式植物表型(xing)分析(xi)系(xi)統（PlantScreen rover system）為(wei)大型(xing)移(yi)動(dong)式葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)系(xi)統（Rover FluorCam）的升級版，4個(ge)輪(lun)子(zi)帶驅動(dong)，以便於大(da)田移(yi)動(dong)，適於溫室及野外(wai)作物原位(wei)表(biao)型成像(xiang)分析(xi)測(ce)量，具(ju)備(bei)PlantScreen幾(ji)乎所有(you)成(cheng)像(xiang)分析(xi)功能及表(biao)型大(da)數據(ju)數(shu)據(ju)庫(ku)等。標(biao)配為(wei)RGB成像(xiang)分析(xi)、FluorCam（35x35cm）葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)分析(xi)，可(ke)選(xuan)配(pei)高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)、紅(hong)外(wai)熱成(cheng)像(xiang)等功能模塊(kuai)，成(cheng)像(xiang)高度可(ke)調(tiao)（標(biao)配高植株(zhu)高度可(ke)達(da)1m），是(shi)田間(jian)作物高通(tong)量(liang)表(biao)型(xing)分析(xi)、植物生理(li)生態研究的重要儀(yi)器(qi)設備，可(ke)直(zhi)接(jie)對野(ye)外(wai)植物或(huo)田間(jian)栽(zai)培(pei)作物進行(xing)原(yuan)位成像(xiang)測(ce)量分析(xi)，還可(ke)與SoilTron多(duo)功能小型(xing)蒸滲(shen)儀(yi)配合使用，直(zhi)接(jie)對SoilTron培(pei)養(yang)植物進行(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)。

• PlantScreen-SC臺(tai)式(shi)植物表型(xing)成像(xiang)分析(xi)系(xi)統

    PlantScreen臺(tai)式(shi)植物表型(xing)分析(xi)系(xi)統具(ju)備(bei)所有(you)PlantScreen植物表型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)功能，包括(kuo)3D RGB成像(xiang)分析(xi)、FluorCam葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)分析(xi)（標(biao)配成(cheng)像(xiang)面積35x35cm）、高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)分析(xi)、IR近紅外(wai)成像(xiang)分析(xi)（900-1700nm，用於分析(xi)水分時空分布動(dong)態）、紅(hong)外(wai)熱成(cheng)像(xiang)分析(xi)、3D激(ji)光(guang)掃描分析(xi)等，可(ke)進行(xing)作物3維表(biao)型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)。適於實(shi)驗(yan)室或(huo)溫室作物表型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)研究，可(ke)選(xuan)配(pei)PSI大(da)型(xing)步入(ru)式(shi)植物生長(chang)室，培(pei)養(yang)植物手動(dong)放入(ru)系(xi)統內載(zai)樣臺(tai)上(shang)（手動(dong)載(zai)樣），載(zai)樣臺(tai)可(ke)360度旋(xuan)轉(zhuan)以便對植物不同角度成(cheng)像(xiang)分析(xi)。

• PlantScreen-M移動(dong)式植物表型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)平(ping)臺(tai)

    PlantScreen-M移動(dong)式植物表型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)平(ping)臺(tai)（Mobile PlantScreen）為(wei)溫室緊湊(cou)型傳送帶式植物表型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)平(ping)臺(tai)或(huo)PlantScreen-SC的升級版，傳送(song)帶系(xi)統、智(zhi)能(neng)LED光(guang)適應室、成像(xiang)分析(xi)單(dan)元內置(zhi)於壹(yi)體(ti)式緊(jin)湊(cou)機(ji)箱內，有(you)腳(jiao)輪(lun)可(ke)以(yi)移(yi)動(dong)，方便大型(xing)溫室內不同區域間(jian)移(yi)動(dong)使用，極(ji)大(da)地(di)提高了載(zai)樣方便性和(he)使用效(xiao)率(lv)。植物樣品放入平(ping)臺(tai)傳(chuan)送帶上自動(dong)進行(xing)光(guang)適應或(huo)培(pei)養(yang)，然後(hou)自動(dong)傳送(song)至(zhi)成(cheng)像(xiang)單(dan)元進行(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)，後(hou)自動(dong)傳送(song)歸(gui)原(yuan)位完(wan)成(cheng)壹(yi)個(ge)測(ce)量循(xun)環。

    PlantScreen-M標(biao)配包(bao)括3個(ge)功能模塊(kuai)：葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)測(ce)量、3D激(ji)光(guang)掃描三(san)角(jiao)測(ce)量、RGB 3D成(cheng)像(xiang)測(ce)量，以(yi)提供完備(bei)的作物表型(xing)3D建(jian)模與成(cheng)像(xiang)測(ce)量分析(xi)，可(ke)選(xuan)配(pei)或(huo)客(ke)戶定(ding)制高光(guang)譜等其(qi)它成(cheng)像(xiang)測(ce)量模(mo)塊(kuai)。

•  集裝(zhuang)箱式植物培(pei)養(yang)與表(biao)型觀(guan)測(ce)系(xi)統

    集裝(zhuang)箱式植物培(pei)養(yang)與表(biao)型觀(guan)測(ce)系(xi)統是(shi)在(zai)PSI集(ji)裝箱式生長(chang)艙（Growth Capsule）的基礎上，加(jia)配(pei)各種植物表型(xing)性(xing)狀傳感(gan)器(qi)組(zu)成的植物培(pei)養(yang)與表(biao)型觀(guan)測(ce)系(xi)統，可(ke)同時滿足(zu)植物培(pei)養(yang)與表(biao)型性(xing)狀的監測(ce)，包括(kuo)PAM脈(mai)沖(chong)調制(zhi)葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)參數監測(ce)（反應植物生理(li)性狀）與OJIP快速熒(ying)光(guang)動(dong)力(li)學監測(ce)，植物莖流、莖幹(gan)生(sheng)長(chang)、果(guo)實(shi)生(sheng)長、光(guang)合(he)作用、冠層(ceng)溫度、NDVI/PRI（冠(guan)層光(guang)譜監測(ce)）等形(xing)態(tai)與生(sheng)理(li)性狀監測(ce)，及環境(jing)因子(zi)包括空氣(qi)溫濕(shi)度、光(guang)源、CO2、土(tu)壤水分調(tiao)控(kong)監測(ce)。整(zheng)套系(xi)統采(cai)用集裝(zhuang)箱式設計(ji)，由(you)壹(yi)個(ge)獨立的單(dan)元或(huo)兩個(ge)單(dan)元組(zu)成，方(fang)便移動(dong)運輸(shu),該系(xi)統意味(wei)著可(ke)以(yi)在(zai)任(ren)何(he)地(di)點(dian)、任(ren)何(he)環境(jing)條(tiao)件下進行(xing)全(quan)天(tian)候(hou)生(sheng)態(tai)環境(jing)模擬(ni)植物培(pei)養(yang)與表(biao)型性(xing)狀觀(guan)測(ce)，無(wu)需另(ling)建(jian)溫室等，是植物培(pei)養(yang)與表(biao)型觀(guan)測(ce)的“房(fang)車(che)”。

    Growth Capsule光(guang)照調(tiao)控(kong)采用智能(neng)多(duo)通(tong)道(dao)LED光(guang)源，可(ke)選(xuan)配(pei)冷(leng)白(bai)光(guang)、RGB三(san)色光(guang)源、近(jin)紅外等多色光(guang)源（比(bi)如6通(tong)道(dao)光(guang)源等），不同波段光(guang)源可(ke)按(an)不同比(bi)例搭配組(zu)成不同光(guang)質條(tiao)件，可(ke)模(mo)擬(ni)晝(zhou)夜節(jie)律、有(you)雲(yun)天(tian)氣等，具備day/night、dawn/dusk、cloudy/sky等protocols。

•  PhenoUAS無(wu)人(ren)機(ji)遙感(gan)植物表型(xing)分析(xi)平(ping)臺(tai)

    PhenoUAS由(you)易科(ke)泰(tai)自行(xing)研(yan)制的8旋翼專(zhuan)業(ye)遙感(gan)無(wu)人(ren)機(ji)平(ping)臺(tai)搭(da)載(zai)RGB成像(xiang)、紅(hong)外(wai)熱成(cheng)像(xiang)、多(duo)光(guang)譜成(cheng)像(xiang)及(ji)高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)單(dan)元組(zu)成的空基(ji)作物表型(xing)成(cheng)像(xiang)分析(xi)平(ping)臺(tai)，可(ke)與地(di)面FluorPen葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)儀(yi)、SpectraPen或(huo)葉(ye)夾(jia)式(shi)PolyPen高光(guang)譜儀(yi)、IQ高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)儀(yi)、LCi-T便攜式(shi)光(guang)合(he)儀(yi)等組(zu)合使用，從葉(ye)片水(shui)平(ping)到冠(guan)層(ceng)水(shui)平(ping)，全面、高通(tong)量(liang)、無(wu)損傷觀(guan)測(ce)分析(xi)植物表型(xing)。作為(wei)世(shi)界高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)生(sheng)產(chan)廠商(shang)Specim在(zai)中國的高光(guang)譜無(wu)人(ren)機(ji)應用創新(xin)服務(wu)中心，易(yi)科(ke)泰(tai)生態技術(shu)公(gong)司及西(xi)安光(guang)譜成(cheng)像(xiang)與無(wu)人(ren)機(ji)遙感(gan)研究中心可(ke)以(yi)提供無(wu)人(ren)機(ji)遙感(gan)植物表型(xing)分析(xi)全面解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

案例(li)：上圖(tu)為(wei)無(wu)人(ren)機(ji)遙感(gan)高光(guang)譜成(cheng)像(xiang)，下圖(tu)依次(ci)為(wei)葉(ye)片氣(qi)孔導度（LCi光(guang)合(he)儀(yi)測(ce)量）、光(guang)合(he)作用（LCi光(guang)合(he)儀(yi)測(ce)量）、穩(wen)態(tai)葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)（Fluorpen測(ce)量）及(ji)葉(ye)片反(fan)射光(guang)譜（PolyPen葉(ye)夾(jia)式(shi)高光(guang)譜儀(yi)測(ce)量）