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博普特田间植物表型产品和解决方案在精准农业方向...-2

2021.3.08

高通量的表型分析直接影响三个方面:更精确的遗传筛选、鉴定新的遗传变异以及改进对目标群体环境因子的筛选,进而较好做遗传决策。植物田间高通量表型分析也间接影响育种规模以及育种周期。下图是法国农业科学院Fred教授提出的田间表型研究不同遥感传感器的总结,实际上在科研中,田间多种传感器结合也得到了深度应用和开发,并发表了系列高品质文章;研究中也多次使用Hiphen开发出的多光谱表型传感器Airphen,该多光谱表型研究传感器可以从地面和空中等多个维度进行田间表型研究,具有非常灵活的集成特性。

评估大田作物苗期特征的常见遥感传感器


 

利用红绿RGB成像进行田间表型研究的应用实例

作者利用相机获取的图像,进一步分析,获得了田间玉米不同类别的特征:作物特征的计数、植物/作物生长的监测和发育以及三维重建。

 


多维度田间植物表型平台

这些多维度植物表型平台使用了基于不同光谱范围的遥感工具,包括RGB相机(VIS)、多光谱、高光谱传感器和相机、激光雷达(LiDAR)传感器、热传感器(TIR / LWIR)、激光雷达多光谱传感器。
 


随着表型分析和作物生长模型的不断演化,育种者能够获取有关植物适应性的生理决定因素的信息,从而精确选择适合目标环境的品种。大数据将有助于在不同层面来完善新品种的对生长环境的需求,来诠释基因分型×环境×管理(G×E×M)互作。
 
法国Hiphen公司室外多维度植物表型成像平台

Hiphen是专注于在植物育种以及精准农业领域提供高通量测量系统和服务的公司,主要技术来自ARVALIS植物研究所, ITB和INRA法国农业科学院,公司又在此基础独立开发出了相关系统和方法。Hiphen公司也向植物育种育种公司、作物生产和研究团体以及其它客户提供基于独特传感器以及云数据技术服务,服务分为3个层次,相机模块以及配套软件、基于云数据的计算以及客户特点需求解决方案。Hiphen公司集中研发了相关获取田间植物特征系统和方法,技术早期来源于UMR EMMAH 和UMT CAPTE项目,目前Hiphen公司已经拥有一个庞大的技术团队,进行系统和方法的深度开发。
田间植物表型组学通过集成了自动化平台装备和信息化技术手段,用来获取多尺度、多生境、多源异构植物表型学大数据,结合其它组学,从植物表型组学高度系统深入地挖掘“基因型-表型-环境型”内在关系、全面揭示特定生物性状的形成机制,将极大地促进功能基因组学、作物分子育种与有效栽培的进程。Hiphen公司研发了多个不同的产品,Airphen不仅是一台多光谱相机,还是一款多功能科学系统,目前推向市场的有:
 
地面维度:Airphen LITERAL便携式植物表型系统

 
 

该便携式有效率植物表型成像系统集成有多个表型传感器,重量轻、系统功能强大,可快捷、便携进行植物田间表型研究,这组传感器提供了广泛的传感配置,系统标配RGB可见光和多光谱数据,以适应农作物的特异性。配置灵活光照系统,多项参数输出,多种植被指数、LAI计算、叶绿素含量计算、植物计数、器官计数等,系统配有自动设置,备选2种地理信息设置,数据获取界面友好,从而进行有效表型数据处理。该系统标配高分辨率RGB成像模块以及多光谱表型成像模块,通过配置的可调支撑杆,植株测量高度可达3m。系统配有肩背电池,系统工作时间可达10个小时。系统还可添加RTK定位系统,测量规划科通过平板或计算机界面进行设置,所有的传感器都连接在一个采集盒上,这个采集盒可以触发摄像头,存储数据,并与平板电脑进行通信。平板电脑可以通过用户友好的图形界面定义测量场景。测量场景描述每个传感器的配置、试验计划和每个小区中的测量数量。这样可以在现场轻松使用,并确保正确引用每个获取的图像和元数据。 单个电池为所有摄像机和采集盒供电,从而保证了全天疾病检测的电源。所有采集数据与高通量表型采集设备获取数据兼容,可用于云数据平台如cloverfield的数据分析。


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