Field-based Phenotyping 大田高通量作物表型成像分析技術方案
本專輯主要介紹大田（野外）作物高通量、無損傷表型組學研究技術方案，以滿足野外大田作物不同實驗研究、不同預算條件下作物遺傳育種（如抗性篩選等）、表型分析與表型大數(shù)據(jù)建設、生理生態(tài)研究（如脅迫生理等）、種質資源保護與品種檢測鑒定、病害預測預報等需求。
野外大田高通量作物表型成像分析技術方案主要有以下技術及方案：
PhenoDATA®表型分析傳感器技術
1、 Thermo-RGB可見光與紅外熱成像融合分析技術：用于成像分析作物冠層形態(tài)結構及溫度動態(tài)、陰影效應等，包括覆蓋度、陽光照射葉片（SL）占比、陰影葉片（ShL）占比、土壤（Soil）占比及相應溫度信息（最高溫度、最低溫度、平均溫度、溫度頻率直方圖等），還可以分析測量葉片顏色和形態(tài)如長、寬、面積、長寬比等等�？缮墳門hermo-NDVI紅外熱成像與多光譜成像融合分析。
2、 SpectraScan高光譜成像分析技術：包括400-1000nm、600-1640nm、900-1700nm、1000-2500nm、400-2500nm及MWIR中波段紅外高光譜、LWIR長波段紅外高光譜等高端高光譜成像技術，及不同算法數(shù)據(jù)分析處理技術方案，全方位、大數(shù)據(jù)、高靈敏度、非損傷分析作物生理生化及形態(tài)結構功能表型數(shù)據(jù)，如基于植物光譜反射指數(shù)的決策樹、冠層光譜特征與區(qū)分技術、SAM/SID快速檢測技術等等。
3、 SIF（陽光誘導葉綠素熒光）高光譜成像技術：由Specim公司與德國Juelich研究中心為歐洲太空局（ESA）地球探測項目（FLEX）研制的Hyplant傳感器（AisaIBIS），是世界上第一款商業(yè)化高光譜葉綠素熒光成像儀，采用夫瑯和費線深度法，可以檢測太陽輻射誘導葉綠素熒光（Sun-induced Fluorescence），用于陸空雙基植物葉綠素熒光高光譜成像測量分析，可得到NDVI、EVI、F760（植物葉綠素熒光）等參數(shù)。
4、 FluorCam葉綠素熒光成像技術：“作物產量的提高需要同步化綜合評估作物形態(tài)性狀和生理性狀，高通量定量化作物生理狀態(tài)測量分析技術尤為重要，而葉綠素熒光成像技術是監(jiān)測作物生理性狀表型的最適合的技術”（德國植物遺傳與作物研究所IPK Henning Tschiersch教授等，2018）。作為作物生理性狀表型（光合生理生態(tài)、光合效率、適合度、脅迫與抗性檢測分析等）最靈敏的“探針”，國際上幾乎所有的知名表型研究機構都配備有FluorCam葉綠素熒光成像設備。由下面RGB成像（測量指標為葉面積area）、FluorCam葉綠素熒光成像（測量指標為熒光衰減指數(shù)Rfd）及高光譜成像（測量指標為植被歸一化指數(shù)NDVI）結果可以看出，Rfd指數(shù)最為靈敏，在脅迫施加2小時后即可檢測出，RGB成像最不靈敏——20小時后才檢測出脅迫影響。
5、 PhenoCOSM®表型實驗模擬技術：基于SoilTron®小型蒸滲儀技術，在野外離體土壤柱體（與大田土壤隔離）或原位miniPlot植物培養(yǎng)情況下，模擬自然條件并利用綜合傳感器技術在線監(jiān)測環(huán)境因子如土壤水分、土壤溫度、營養(yǎng)鹽、空氣溫濕度、太陽輻射，及植物性狀如莖干生長、果實生長、光合作用、莖流、NDVI/PRI、葉綠素熒光、根系生長等。
6、 其它技術：包括激光掃描技術及NIR紅外成像技術等，前者用于作物形態(tài)結構測量和3D點云建模，后者波段范圍900-1700nm，用于作物水分分布分析。
PlantScreen-R移動式植物表型成像分析技術
PlantScreen野外高通量植物表型分析技術
建立對野外生長植物迅速、準確、高通量非損傷多性狀表型分析能力，是21世紀作物遺傳育種面臨的最大挑戰(zhàn)（Andrade-Sanchez et al.2014, Furbank and Tester 2011, Houle et al. 2010）。野外高通量植物表型分析平臺對遺傳學、生物技術、作物育種，及作物對氣候變化、土壤、耕作管理的響應研究監(jiān)測等，特別是現(xiàn)代農業(yè)、智慧農業(yè)都具有無比重要的意義。
PlantScreen野外高通量植物表型分析平臺集成了自動化控制系統(tǒng)、葉綠素熒光成像測量分析、植物熱成像分析、植物高光譜分析、RGB彩色成像分析及互聯(lián)網＋表型大數(shù)據(jù)平臺等現(xiàn)代先進技術，以最優(yōu)化的方式實現(xiàn)野外植物原位高通量表型分析測量、植物脅迫響應與作物抗性成像分析測量篩選、植物生長分析測量、性狀識別及植物生理生態(tài)分析研究等。作為全球第一家研制生產植物葉綠素熒光成像系統(tǒng)的廠家，PSI公司在植物表型成像分析領域處于全球的技術前列，大面積葉綠素熒光成像分析等成像分析平臺使PlantScreen成為植物表型分析與功能成像分析的最為先進的儀器設備。
PhenoPlot 輕便型作物/植物表型成像分析技術
PhenoPlot 輕便型植物表型成像分析系統(tǒng)由輕便型可移動式表型掃描成像臺架、成像單元及分析軟件構成，采用STP（sensor-to-plant）技術，成像單元可沿臺架橫軸左右自動定位成像(樣帶式)，高度可調。標準配置包括Thermo-RGB成像分析、高光譜成像分析，可選配Thermo-NDVI成像分析、FluorCam葉綠素熒光成像單元或SIF太陽光誘導葉綠素熒光高光譜成像單元、PhenoCOSM生理生態(tài)實驗模擬監(jiān)測系統(tǒng)等。
PhenoCOSM集裝箱式植物培養(yǎng)與表型觀測技術
集裝箱式植物培養(yǎng)與表型觀測系統(tǒng)是在PSI集裝箱式生長艙（Growth Capsule）的基礎上，加配各種植物表型性狀傳感器組成的植物培養(yǎng)與表型觀測系統(tǒng)，可同時滿足植物培養(yǎng)與表型性狀的監(jiān)測，包括PAM脈沖調制葉綠素熒光參數(shù)監(jiān)測（反應植物生理性狀）與OJIP快速熒光動力學監(jiān)測，植物莖流、莖干生長、果實生長、光合作用、冠層溫度、NDVI/PRI（冠層光譜監(jiān)測）等形態(tài)與生理性狀監(jiān)測，及環(huán)境因子包括空氣溫濕度、光源、CO2、土壤水分調控監(jiān)測。整套系統(tǒng)采用集裝箱式設計，由一個獨立的單元或兩個單元組成，方便移動運輸,該系統(tǒng)意味著可以在任何地點、任何環(huán)境條件下進行全天候生態(tài)環(huán)境模擬植物培養(yǎng)與表型性狀觀測，無需另建溫室等，是植物培養(yǎng)與表型觀測的“房車”。
PhenoUAS無人機遙感植物表型分析技術
PhenoUAS由易科泰自行研制的4旋翼或8旋翼專業(yè)遙感無人機平臺，搭載RGB成像、紅外熱成像、多光譜成像及高光譜成像單元組成的空基作物表型成像分析平臺，可與地面FluorPen葉綠素熒光儀、SpectraPen或葉夾式PolyPen高光譜儀、IQ高光譜成像儀、LCi-T便攜式光合儀等組合使用，從葉片水平到冠層水平，全面、高通量、無損傷觀測分析植物表型。作為世界知名高光譜成像生產廠商Specim在中國的高光譜無人機應用創(chuàng)新服務中心，易科泰生態(tài)技術公司及西安光譜成像與無人機遙感研究中心可以提供無人機遙感植物表型分析全面解決方案。
技術方案詳細內容請點擊：
http://m.kmsnd.com/imgatl/2019/2019082139503720.pdf
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