一粒种子可以改变世界,种质资源事关粮食安全。浙江省农科院积极推行现代生物智能育种新技术,在浙江省内率先启用了田间作物表型平台,轻松实现对大田水稻和高粱表型全自动、无损、高通量精准采集,通过这种全覆盖式扫描,解码它们的生命奥秘,辅助生物育种。
9月4日,浙江省农业科学院杨渡科研创新基地北区,在一片翠绿的稻田上,田间龙门植物表型平台正在缓缓移动,通过自动定位来扫描田里的每一株水稻。仔细看,这片试验田里有300多个不同的水稻品种,每个品种长势各不相同,而且这片稻田还分为水区和旱区。面对如此复杂的检测对象,这台高大的龙门“CT”,却在2小时就能完成田间2万多株水稻植株数据的采集。“我们每隔3天扫描一次,每次扫描只需要两个小时,就能完成对全部区域的扫描。”科研人员陈韵宇说。
陈韵宇
两个小时,不仅要采集好2万多株水稻的数据,还要采集好2万多株高粱的数据。这架龙门“CT”就像“大田侦察兵”,上面装载了很多传感器,既有观测我们肉眼能看见的可见光探头,也隐藏着一些可观测我们肉眼无法看见图像的“特殊镜头”,它不仅可实时采集每株水稻的高度、颜色,还检测到了它的养分、水分、温度、立体构型等。今年5月,平台正式投入运行。自此,从每一粒种子播下、出土,到现在开始扬花抽穗,一直在全程跟踪监测。
“可见光探头,可以捕捉植物的株高、叶片颜色等比较直观的表形特征;红外探头,可以监测植物叶片温度;高光谱探头,可以监测植物的营养情况、叶片含水量等等;激光雷达监测探头,可以得到植物的三维立体构型。”该平台负责人楼巧君津津乐道,“通过这些探头,就大大提高了我们观测的范围和能力。”
楼巧君
在基地实验室科研人员口中,扫描植物被称作给作物“做全面体检”。该平台投资1700多万元,汇集了国内外先进技术,是首个加入中国植物表型组联盟CPPN的省级农科院表型平台。其核心由田间龙门表型平台和室内表型平台组成,从而实现了从地上到地下、从大田到可控环境,精准捕捉作物的生长奥秘。
值得称道的是,这套高精度探头还可跨轨移动,不仅可以在水稻田上作业,也可以在旁边的高粱地里作业,并根据不同作物的生长特征,灵活设置扫描高度,在合适的位置采集准确数据,而不用像过去在每块田里都要单独安装一套探头。接下来,该平台将一直扫描直到这茬作物收获,并完整记录下它们生长发育的情况,为育种研究提供重要的数据支撑。“它的应用,也可以说是农业领域新质生产力和人工智能应用方面的一个典型案例,从而为培育更高产、更优质、更抗病的农作物品种,提供了一个精确的导航图。”楼巧君说。
浙江省农业科学院作物表型平台介绍
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。该平台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,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。
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