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谷丰光电赋能浙江省农科院作物表型平台：以技术驱动智慧农业新范式

2025/7/10
传统农业科研中，人工表型检测效率低、精度差、数据碎，已成为制约多组学研究和作物育种的关键瓶颈。高通量表型检测手段的缺失，不仅让科研人员难以高效精准获取作物表型数据，限制了基因组学等多组学研究的深度与广度，更阻碍了现代育种技术的突破应用。

由武汉谷丰光电科技有限公司支持建设的浙江省农业科学院作物表型平台，作为智慧农业标志性项目，成功攻克了这一难题。该平台构建起全面系统的作物表型信息采集体系，通过智能化技术实现从人工检测向高通量、自动化检测的跨越，有效解决了效率与精度痛点。依托先进的数据整合分析能力，平台既建立了丰富完整的表型数据库，又实现了多组学数据深度融合分析，不仅显著加速农业科研育种进程，更为现代种业发展提供强力技术支撑，开启了智慧农业与现代育种深度融合的新篇章。

核心设施

浙江省农业科学院作物表型平台构建了一套覆盖 “基因 - 环境 - 表型” 的智能化耦合鉴定系统，该系统由五大核心设施系统构成，包括“智能环境控制系统”、“田间作物高通量表型检测系统”、“温室作物表型分析系统”、“根系表型检测系统”、“PlantArray 系统”，基于核心种质资源实现了从“基因-环境控制-表型数据采集”的全链路智能化。

智能环境控制系统

配置的3间高性能玻璃温室与 4 间人工气候室，搭载自主研发的植物生理生化监测模块，可模拟热带、温带、干旱等典型气候场景，满足小麦、玉米等作物在不同生长阶段的环境需求。实时联动灌溉、补光、CO₂调控系统，实现 “环境参数 - 作物响应” 的闭环监测，为多种研究提供可控实验条件。

田间作物高通量表型检测系统


田间植物表型平台有效覆盖面积6亩，融合龙门自动定位单元、光学成像阵列（RGB/高光谱/红外/激光雷达）和智能数据处理平台。能够实现高通量自动化采集田间作物地上部表型数据，如冠层生物量、冠层温度、冠层光合、植株养分含量、植株含水率以及各器官部位的光谱指数等性状。

技术集成：融合龙门自动定位单元、光学成像阵列（RGB / 高光谱 / 红外 / 激光雷达）及AI数据处理平台。

数据维度：实时获取冠层生物量、冠层温度、植株养分含量等超150个关键性状，同步生成植被指数与三维点云模型，为大田作物全生命周期监测提供数字基础。

应用场景：可应用于作物胁迫研究、作物育种、种质资源品种鉴定与筛选、基因功能解析等。

温室作物表型分析系统

平台配备了4套温室盆栽作物高通量表型检测系统，每套检测系统配备RGB可见光相机和高光谱相机两个成像暗室，可实现盆栽作物表型参数全自动、无损、高通量精准采集，并具备自动识别盆栽的标签功能和称重浇水功能。


RGB 可见光成像单元：360° 旋转拍摄结合三维建模技术，可提取株高、叶面积、叶片夹角等 40 + 形态学指标，同步生成植株生长动态曲线。

高光谱成像单元：覆盖400-1000nm和900-1700nm波段，可实时解析叶绿素含量、叶片氮素、含水量等生理参数，为光合作用机制研究提供量化数据。此外，可根据用户需求，定制化开发表型分析软件，满足不同作物不同性状的采集需求。

根系表型检测平台

根系表型检测平台，集成了植株生长根盒阵列、自动浇灌装置、智能行走检测机器人、远程终端控制模块、工作站模块、云端存储模块、及智能图像采集和分析模块，可实现高通量、全自动根系表型的采集和分析（地上+地下）。


PlantArray系统

该表型平台配备了多种先进的植物生理生化监测装置，并搭载了PlantArray多传感器生理表型系统。该系统基于环境与称重动态监测技术，可全自动、不间断地采集植物生长过程中的各项生理与环境数据，包括蒸腾速率、水分利用效率、生物量积累速率、茎秆水分流动、根系吸水力等关键生理指标，以及土壤湿度、光照、温度等环境参数，全面反映植物在不同环境条件下的生理响应与生长动态。

核心功能

高通量表型分析（种质资源精准鉴定）

1、形态结构：地上部包括株高、叶面积、生物量、植株黄绿叶比、茎粗、分蘖数（水稻、小麦等）；地下部：根系结构如根长、根宽、最大根夹角等几何特征。

2、生理指标：叶绿素含量、水分含量及分布、植物营养元素分布、水分利用效率（热成像）、生物量（RGB/高光谱）。
3、应用场景：如高低产品种筛选、种质资源鉴定；抗逆性评估：干旱、盐碱、病虫害胁迫下的动态响应等。

基因型-表型关联研究

结合GWAS（全基因组关联分析）或QTL定位，挖掘调控关键性状的基因位点。

育种辅助服务

1、辅助分子设计育种，如筛选理想株型、抗病或高产材料。

2、筛选早期世代（F2/F3）大规模群体，缩短育种周期。

3、开发表型预测模型（机器学习+多组学数据）。

智慧农业应用

1、田间表型监测，优化灌溉、施肥方案。

2、表型数据驱动的精准农业决策支持。

环境互作研究

表型和环境互作分析，解析环境对表型的影响，如模拟温度变化、土壤湿度对作物表型的影响（可控人工气候室）。

未来，谷丰光电将持续深化与高校、科研机构的合作，聚焦作物表型技术创新与应用，为农业科研与育种提供更高效、精准的技术支撑。通过技术赋能，携手产学研各方，共同助力粮食安全与农业可持续发展。

（文章部分内容来源：浙江省农科院公众号：省农科院作物表型平台——智慧育种新引擎https://mp.weixin.qq.com/s/TXT7mOKC-Fv24F14Qq3uvw）
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