Centro Holandês de Fenotipos Ecológicos de Plantas (Centro de Ecofenotipação de Plantas dos Países Baixos，NPEC）porUniversidade de Wageningen (Países Baixos)Universidade de Wageningen e Pesquisa, WURcom a Universidade de Utrecht（Universidade de UtrechtColaboração em construção e operação. no centro2017Proposta anual,2022ano9Inaugurado no final do mês, a pesquisa se concentra em fenótipos vegetaiscomAmbienteRelações mútuas, procurandoPesquisa de plantasIntroduçãoA era da automação e do Big Data.

NPECA construção foi concluída em alguns anos.Seis módulos de pesquisa, incluindo3Conjunto instalado emFitoscópioGrandes passosHidroculturaSala de Crescimento de Plantasno meioPlantScreen XYZSistema de análise de imagem de fenótipos vegetais móveis 3D,1conjuntoPlantScreen-SCSistema móvel de análise de imagens fenotípicas de plantas,36UnidadeEcolabsolo-plantas-Estudo Integrado de Microecossistemas AtmosféricosFluorCamSistemas de imagem fluorescente de clorofila, etc.

2023-2024ano,NPECA instalação de dois sistemas de imagem fenotípica vegetal mais recentes foi concluída.NPECnomeá-los separadamente como "Deus do Sol”（Helios）e “Plutão”（Hades). Dos quais“Deus do Sol”（HeliosO sistema é um conjuntoPlantScreenSistema de análise de imagens fenotípicas de plantas de alto fluxo para correia transportadora. O sistema usa uma cinta transportadora para transportar as plantas para a câmara de imagem para medição, permitindo medições de fenótipos de plantas de alto fluxo, alta precisão, baixa interferência e múltiplos ângulos, ao mesmo tempo que controla automaticamente o ambiente de crescimento das plantas, incluindo rega, iluminação, temperatura e mudanças de ciclo dinâmico.

“Plutão”（HadesO sistema é um conjuntoPlantScreenSistema de análise de imagem fenotípica de plantas de cultivo de aguana de alto fluxo. istoÉ um sistema especializado para a vacinação automática, cultivo e análise de imagens fenotípicas de plantas cultivadas em placas de aguana. O sistema é totalmente automático para operações robóticas totalmente automáticas, incluindo derramamento de resina, semeamento, germinação stratificada, vacinação e análise de imagem. Capaz de acomodar2160Análise fenotípica totalmente automática de alto fluxo em todo o processo de uma placa de Petri especialmente feita. O sistema possuiOGMCâmara de controle ambiental, mesa de operação, armário de cultura (incluindo armário de germinação stratificada), robôs e estações de trabalho de imagem da área de controle (OGM), etc., podem realizar análise de imagem morfológica da raiz,GFPAnálise de imagem de proteínas fluorescentes, análise de imagem de fluorescência de clorofila, análise de imagem multiespectral, análise de imagem de alto espectro (transmissão de luz) e análise de imagem de alto espectro de fluorescência, etc.

NPECUma série de pesquisas e grandes resultados científicos foram realizados usando esses equipamentos fenomicos, com alguns casos de estudo a seguir:

1. Detecção não invasiva e pré-sintomática de infecção por linfocitos de batata em tomate com análise de fluorescência de clorofila

Virgo de Batata (PCNÉ um dos parasitas patógenos destrutivos para a produção mundial de batatas, causando enormes perdas econômicas a cada ano.PCNAs infecções no campo são geralmente distribuídas como "lesões", ou seja, concentradas apenas em determinadas áreas. No entanto, a localização precoce e precisa dessas lesões é extremamente difícil, porque a amostragem tradicional do solo e os métodos de identificação de linfocitos requerem tanto tempo quanto esforço. Portanto, o desenvolvimento de uma técnica de detecção rápida, não destrutiva e pré-sintomática é importante para alcançar um controle local preciso, reduzir o uso de pesticidas e reduzir as perdas econômicas. O objetivo deste estudo é explorar se a análise de fluorescência da clorofila, como uma técnica de monitoramento fisiológico vegetal de ponta, pode detectar alterações sutis no sistema de fotossíntese superior do solo vegetal para o diagnóstico precoce e indireto de sistemas radicais subterrâneos.PCNInfecção.

Pesquisadores cultivam tomatesPlantScreenNa bandeja de amostras do sistema de fenotipo de correia transportadora de alto fluxo, configurado5Um gradiente diferente.PCNDensidade de vacinação, utilizaçãoPlantScreendo sistema.FluorCamMonitoramento automático contínuo da unidade de imagem fluorescente de clorofilo após a vacinação26Imagem dinâmica de fluorescência de clorofilo do dia.

O estudo descobriu que os parâmetros de fluorescência da clorofilaPCNAs infecções respondem muito antes dos indicadores de crescimento tradicionais:

1Resposta precoce: após a vacinação1dia, refletindo a taxa de fotosíntese ΦPSIIe dissipação térmica do sistema de fotosínteseNPQHouve uma mudança significativa. Nesta altura, os vermes podem ainda não ter invadido o sistema radicular, e os pesquisadores especulam que pode ter sido causado pela incubação espontânea de óvulos de vermes ou por uma molécula específica (efetores) secreta por eles que desencadeou uma resposta imunológica precoce na planta.

2Alta sensibilidade: ΦPSIIÉ o indicador mais sensível a baixos níveis de infecção. Mesmo na densidade de vacinação (5Ovos/baixo, a partir da1A sua queda pode ser detectada desde o céu. ENPQEm seguida, no1O dia mostrou resposta à alta densidade de vacinação.

Eficiência fotoquímica máximaFv / FmePSIIAtividades potenciaisFv / F0Responde mais tarde e não é sensível a baixos níveis de infecção.

Este estudo demonstrou com sucesso: análise de fluorescência de clorofila, em particularNPQe ΦPSIIEsses dois parâmetros são capazes de servir como ferramentas extremamente sensíveis para detectar efetivamente a infeção por linfocitos no subsolo antes de quaisquer sintomas visíveis aparecerem nas plantas de tomate.

2. Análise de imagens fenotípicas de alto fluxo de batatas para forças simples e compostas

À medida que as mudanças climáticas se intensificam, eventos climáticos como ondas de calor, inundações e secas são frequentes e ameaçam seriamente a produção de culturas. Como uma cultura alimentar importante em todo o mundo, a batata é extremamente vulnerável ao crescimento e ao rendimento de condições ambientais adversas. Este estudo tem como objetivo o cultivo de batatas "Desejada"Deve-se realizar uma análise abrangente das forças não biológicas individuais e compostas (altas temperaturas, secas, manchas de enchentes) para obter uma compreensão aprofundada dos mecanismos de resposta à força da batata na simulação de cenários climáticos reais futuros, integrando análises fenotípicas de alto fluxo e dados multiométicos, e estabelecer um processo de análise bioinformática para integrar esses dados complexos. Este estudo incluiUniversidade de Wageningen, Países BaixoseUniversidade de UtrechtA participação de várias instituições acadêmicas e científicas europeias é a União Europeia.ADAPTARUm dos resultados importantes do projeto de criação de batatas.

Pesquisadores aplicam uma única força às plantas de batata (estresse térmico) O HA seca.D, manchasO We coerção composta (calor)+secaHDQuente.+seca+ManchasHDWe definir períodos de recuperação para simular a força contínua que pode ocorrer no campo e usarPlantScreeO sistema de análise de imagem fenotípica de alto fluxo realiza análise fenotípica contínua para monitorar o volume da planta, altura, área das folhas, compactez e outros indicadores morfológicos, bem como fluorescência de clorofila (comoQY_Lss, Fv/Fm_Lss, qL_Lsse imagem térmica (temperatura da coroa Δ)O Tindicadores fisiológicos. Os resultados mostram que todas as forças inibem o crescimento, mas em graus diferentes, forças compostasHDo impacto é maior do que a coerção única; manchas (O Wos efeitos são mais rápidos e graves; Três forças (HDWcausando quase a morte das plantas. No dano ao sistema fotosintético, toda a pressão diminui.PSIIEficiência fotoquímica (QY_Lss(com estresse térmico)O HA coerção tem maior impacto.

Combinado com outros dados omicos, o estudo confirmou que a batata é resistente à força composta (especialmente ao calor).+seca+ManchasHDWa sensibilidade, ao mesmo tempo que a força de alta temperatura é clara através da inibição da fotossíntese e da formação de sinais de tubérculos (O SP6Apara afetar os aspectos-chave da produção. O estudo pode fornecer alvos candidatos importantes e ferramentas de diagnóstico para a criação antirretroversa de batatas, ajudando a acelerar o cultivo de variedades de batatas adaptadas às mudanças climáticas futuras.

3. Medição de rastreamento da capacidade fotossíntese de uma única lâmina em um sistema fenotípico de alto fluxo

A pesquisa da fotossíntese vegetal é essencial para a produtividade e o rendimento. Com o desenvolvimento das instalações de sistemas de fenótipos de alto fluxo, a medição de fenótipos fotossínteticos tornou-se confiável e eficiente. No entanto, embora a análise fenotípica a nível vegetal tenha sido automatizada, as informações a nível das folhas geralmente ainda dependem da rotulagem manual, limitando a eficiência da pesquisa. Este estudo propõe um novo método para detectar, segmentar e rastrear automaticamente folhas individuais na sequência temporal de imagens tiradas no topo de plantas, como a mostarda sul.

Os pesquisadores identificaram dois ecostipos (Col-0eEly(EmPlantScree XYEfectuação de diferentes tratamentos de luz (luz constante e luz flutuante) em um sistema de imagem de fenótipo móvel tridimensional e análise de seus parâmetros de fotossíntese (produção quântica máxima de luz)Fv / Fme sistemas de luzIIEficiência real ΦPSII). Análise de imagem fluorescente de clorofilo a nível vegetal mostraCol-0doFv / Fme ΦPSIIsignificativamente superior aoElyeElyA resposta dos parâmetros da fotosíntese ao tratamento de luz flutuante é mais evidente. A análise de imagens fluorescentes de clorofila a nível de folha mostrou ainda que a idade e a sequência das folhas afetam significativamente a capacidade de fotossíntese e sua resposta ao processamento de luz. emElyMédio, lâminasFv / Fmatingir o pico cerca de uma semana após o seu aparecimento e, em seguida, cair; Φ das folhas jovens à luz flutuantePSIIA resposta é mais forte do que as folhas velhas.

A capacidade de rastrear as lâminas individuais de forma eficiente e automatizada oferece novas ferramentas poderosas para estudar o desenvolvimento das lâminas, a dinâmica da fotosíntese e sua base genética.

4. Efeito de diferentes intensidades de luz na resistência ao frio após a recolha dos rolos

RolerOito basesO L.como plantas de ervas tropicais, abaixo do10–12O armazenamento a baixa temperatura de ℃ é propenso a danos frios, que se manifestam como manchas marrons das folhas, necrosis, perda de brilho, etc. Este estudo espera ser tratado com alta luz de curto prazo antes da colheita (EOPAumente o teor de carboidratos e antioxidantes do rolo para ver se pode melhorar sua resistência ao frio após a recolha. Os pesquisadores usaram duas variedades de rolos (EmilyeDollyUtilização em sistemas agrícolas verticaisLEDFonte de Luz (150 μmol·m⁻²·s⁻¹(Fazer cultivo. Antes da colheita5Deus, por separado.50、150、300e600 μmol·m⁻²·s⁻¹intensidade da luz. As lâminas posteriores estão4°O C(Condições de refrigeração) e12°O CArmazenar no escuro (sem refrigeração)12Dia, amostragem periódica para análise.

利用FluorCamApós a medição do sistema de imagem fluorescente de clorofila, a eficiência fotoquímica máxima da lâmina do rolo foi descobertaFv / Fmem4°O CO armazenamento diminuiu significativamente, masEOPA intensidade da luz não afeta significativamente.Fv / FmReflete o grau de dano do centro de reação fotossíntese da planta em condições de força e é um dos indicadores atuais para medir o nível de força e resistência da planta. Assim, os resultados mostram queEOPA luz elevada pode efetivamente aumentar o valor nutricional do rolo (carboidratos, ácido alecrimino, ácido ascorbico), mas não aumenta a resistência ao frio do rolo.

Referências:

1. Van Himbeeck R, Binnebösz E L, Amora D, et al. Detecção não invasiva e pré-sintomática de infecção por nematóodos de cistos de batata no tomate usando análise de fluorescência de clorofila [J]. Fitopatologia, 2025, 115(1): 77-84.

2. Zagorščak M, Abdelhakim L, Rodriguez-Granados N Y, et al. A integração de dados multiômicos e fenotipação profunda fornece insights sobre respostas ao estresse abiótico único e combinado em batata[J]. Fisiologia vegetal, 2025, 197(4): kiaf126.

3. Jurado-Ruiz F, Nguyen T P, Peller J, et al. LeTra: um fluxo de trabalho de rastreamento de folhas baseado em redes neurais convolucionais e intersecção sobre união[J]. Métodos Plantais, 2024, 20(1): 11.

4. Larsen D H, Li H, van de Peppel A C, et al. A alta intensidade de luz no final da produção melhora o valor nutricional da manjericha, mas não afeta a tolerância ao resfriamento pós-colheita[J]. Química dos Alimentos, 2022, 369: 130913.

A Yikotai Ecotechnology de Pequim oferece soluções abrangentes de análise de fenótipos vegetais e referências relevantes:

ØinternacionalPlantScreenSistema de análise de imagem fenotípica de alta potência de plantas, com placa de cinta transportadora,XYZEdição,PlantScrum SCEspecificações de funções diferentes, como análise de fenótipos do sistema raiz

ØPhenoTron®Sistema de análise de imagens fenotípicas de plantas, tecnologia de sensores agrícolas de nova geração da Ecotec+ IATecnologia da plataforma, que pode ser personalizada de acordo com as necessidades reais dos usuários domésticos e cenários de instalação flexíveis, com imagem espectral alta,UV-MCFFluorescença vegetal estimulada pela luz ultravioleta (fluorescência de metabólicos secundários induzida pela força) imagem de alto espectro, fluorescência de clorofilo,termo-RGBImagem térmica infravermelha eRGBanálise de fusão de imagem,3DTecnologias de análise fenotípica como análise de imagem de varredura a laser,IAA tecnologia da plataforma inclui sistemas de transporte automático,XYZPlataforma, plataforma dupla suspensa, plataforma robótica e outras plataformas inteligentes para escolha

ØFluorCamSistema de imagem fluorescente com clorofilo, com milhares de literatura científica internacional para referência

ØFluorTron ®Sistema de análise de imagem de fenótipo fotossíntese de plantas, que pode personalizar imagem dinâmica de fluorescência de clorofilo de diferentes áreas de imagem, imagem espectral de fluorescência de clorofilo de acordo com as necessidades do cliente,LEDIF(Grupos de plantas) Sistema de imagem fluorescente de clorofila coronária, etc.

ØPhenoTron®inteligenteLEDPlataforma de cultivo e análise fenotípica de fontes de luz com inteligência multicanalLEDTecnologia de sensor de fenótipo de múltiplas fontes e fonte de luz para treinamento de luz precisa para plantas, ao mesmo tempo que realiza imagens fluorescentes de clorofila (conteúdo) e clorofila,termo-RGBAnalisar fenótipos de plantas com monitoramento on-line 24 horas por dia e noite, como imagens e imagens multifuncionais de alto espectro.

ØO FLuorPenSérie de fluorescência de clorofila portátil (com sonda e pinça de folha, para algas)AquaPenFluorescência de clorofilo por tubo de ensaio)LCieLCproSistema portátil de medição de análise fenotípica de cultivos de grandes terras com fotossíntese

ØFluorTronSérie de imagens fluorescentes de clorofila multiespectral/Sistema de análise de imagem multifuncional de alto espectro

ØO PhenoPlot®Sistema de análise de imagens de fenótipos de cultivos leves ou de estufa

ØPhenoTron® PTSSistema de análise de imagens fenotípicas de plantas

ØPlataforma de análise fenotípica robótica de inspeção inteligente de campo

ØO ET-LEDIFSistema de monitoramento de fluorescência de clorofila

ØSistema modular de análise de imagens fenotípicas de culturas