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引领育种变革 | 谷丰光电与上海市农业生物基因中心共建水稻抗旱性高通量表型鉴定平台

2025/7/17

谷丰光电×上海市农业生物基因中心

在 “资源节约、环境友好” 的发展理念下,保障粮食安全的重要性愈发凸显,而节水抗旱稻的发展正是实现这一目标的关键举措。然而,长期以来,抗旱性状的复杂性以及精准抗旱鉴定平台的缺失,使得大量基因组序列等生物信息的潜力难以充分挖掘和应用。

在此背景下,由武汉谷丰光电科技有限公司支持建设的高通量抗旱表型鉴定平台,为上海市农业生物基因中心的水稻抗旱性研究提供了强大的技术支撑。该系统能够对水稻的抗旱性进行连续无损的图像采集和分析鉴定,成为国内外水稻抗旱高通量表型研究和应用领域中较为先进和全面的设施之一,为破解水稻抗旱育种难题贡献着坚实力量。

传统育种:从“经验筛选”到“数字CT”的跨越
传统农业育种一直依赖人工观察与经验积累,不仅耗时耗力,且检测结果主观性强,严重制约了育种效率的提升。而田间作物高通量表型检测系统以 “数字 CT” 的精准技术颠覆了这一传统模式,成为传统育种的革新者。

该平台包含多个田间表型试验区,能够分别准确鉴定水稻的耐旱性、综合抗旱性和避旱性。其中,表型检测区配置了自动化高通量表型设施,通过 “Sensor to Plant” 成像模式,集成了 RGB、红外、高光谱、激光雷达等多种传感器。同时,结合谷丰光电专利的室外传感器制冷装置与稳定成像暗室技术,实现了对水稻全生育期的无损动态监测,让每一株水稻的生长变化都清晰可见。

田间高通量表型检测系统如同为农田配备的 “智能管家”,能够实时采集水稻持绿性、卷叶程度、叶片蒸腾数据等关键表型参数,精准解析作物抗旱性遗传机制,为科研人员提供海量标准化数据支撑,让育种不再依赖经验,而是有了坚实的数据基础。


技术突破:多模态感知与数据驱动的育种革命
谷丰光电的田间作物高通量表型检测系统,在设计上展现出三大核心优势,引领着一场数据驱动的育种革命:
多模态感知:系统同时搭载高光谱成像(提取叶绿素、氮磷钾含量)、红外热成像(监测冠层温度与蒸腾作用)、可见光成像(叶色、生物量、纹理)等模块,从生理到形态全面解析作物抗旱特性,使对水稻的育种研究了解更加深入和全面。

环境适应性:通过自动制冷装置与暗室稳定成像技

术,成功克服了田间复杂光照与温度干扰,使数据采集精度提升至毫米级,整体硬件设备定位精度优于3mm,确保了数据的准确性和可靠性,为后续研究提供了高质量的数据保障。

高通量处理:系统每小时可完成数百株作物的全参数提取,配合智能算法实现表型数据库的快速构建,效率较传统人工提升百倍以上。

这些技术不仅为抗旱稻研发提供了强大的 “数据引擎”,更推动了作物表型组学从实验室走向田间应用的跨越,彰显了谷丰光电在表型技术上的硬实力。

成果落地:“八月香” 背后的数字育种密码

上海市农业生物基因中心团队聚焦节水抗旱特性,通过系统的基因筛选、杂交组合优化及田间试验验证,成功突破多项技术难点,成功培育出“八月香” 节水抗旱稻。田间作物高通量表型检测系统提供了相应的数据支持。
高产优质:“八月香”生育期仅105天,米质晶莹透亮,食味值高达90分,达国家一级优质米标准,且可“一季双收”。
节水抗旱:采用“旱种旱管”模式,节水50%以上,化肥农药减半,仅靠雨水即可稳产450公斤/亩,在2024年上海超高温天气中结实率仍超90%。
绿色增效:配套“稻+”轮作模式(如接茬生菜、玉米),土地利用率提升30%,碳排放显著降低。
科研协同:表型组学驱动水稻抗旱基因解码

上海市农业生物基因中心凭借深厚的科研积淀,在节水抗旱稻分子育种领域持续攻坚,先后突破多项关键技术瓶颈,已取得多项具有国际影响力的阶段性成果。田间作物高通量表型检测系统凭借全维度数据支撑与核心技术保障的功能,为这些成果的取得增添助力。


在国际知名期刊Plant Communications发表论文《Phenomics-assisted genetic dissection and molecular design of drought resistance in rice》,系统揭示了表型组学辅助解析水稻抗旱遗传机制的新路径。

在《上海农业学报》发表论文《节水抗旱稻高通量表型组学研究平台的建设与应用》,首次完整阐述了从表型平台搭建到抗旱性状挖掘的全链条技术体系。


在农业科技的创新链条上,谷丰光电从未止步于技术的 “旁观者”,而是深度扎根科研一线的 “参与者” 与 “赋能者”—— 从实验室里的算法优化到田间地头的设备调试,从基础研究的数据支撑到应用成果的场景验证,我们始终以协同者的身份融入科研全流程,与科研机构并肩破解农业生产的技术痛点。
未来,谷丰光电将继续深耕农业科技领域,期待与更多科研机构合作,让更多 “数字种子” 在这片沃土上生根发芽,为农业发展和粮食安全贡献更多谷丰智慧和力量!