Centro holandés de fenotipos ecológicos vegetales..Centro de Ecofenotipación Plantal Países Bajos,NPEC(...)DeUniversidad de wahningen, países bajos..Universidad de Wageningen e Investigación, WUR) con la Universidad de Utrecht()Universidad de Utrecht) Cooperación en la construcción y operación. En el Centro2017Presentación anual de propuestas,2022año9Inaugurado oficialmente a finales de mes, el estudio se centra en el fenotipo vegetalConmedio ambienteLa relación entre ellos, tratando deInvestigación vegetalIntroducciónLa era de la automatización y el Big data.

NPECLa construcción se ha completado en varios años.Seis módulos de investigación, incluidos3La Manga está instalada enFytoScopeGran entradaHidropónicoCámara de crecimiento vegetalEnPlantScreen XYZSistema de análisis de imágenes de fenotipos vegetales móviles tridimensionales,1juegoPlantScreen-SCSistema móvil de análisis de imágenes del fenotipo vegetal,36UnidadEcolabSuelo-planta-Investigación Atmosférica integral de microecosistemas, múltiples conjuntosFluorCamSistema de imágenes de fluorescencia de clorofila, etc.

2023 - 2024Año,NPECSe han instalado dos conjuntos de los últimos sistemas de imágenes fenotípicas vegetales.NPECLlámalo por separado "Dios del sol"()Helios(...)y “Plutón"()Hades). entre“Dios del sol"()Helios) el sistema es un conjuntoPlantScreenVersión de cinta transportadora del sistema de análisis de imágenes de fenotipos vegetales de alto rendimiento. Este sistema utiliza cintas transportadoras para transportar las plantas a la Cámara de imágenes para la medición, logrando mediciones de imágenes fenotípicas de plantas de alto rendimiento, alta precisión, baja interferencia y múltiples ángulos, y también puede controlar automáticamente el entorno de crecimiento de las plantas, incluyendo riego, iluminación, temperatura y cambios periódicos dinámicos.

“Plutón"()Hades) el sistema es un conjuntoPlantScreenSistema de análisis de imágenes del fenotipo vegetal de cultivo de Agar de alto rendimiento. EstoEs un sistema especializado en la vacunación automática, el cultivo y el análisis de imágenes fenotípicas de plantas cultivadas en placas de agar. El sistema es operado por un robot totalmente automático, que incluye el vertido de agar, la siembra, la acumulación de brotes, la vacunación y el análisis de imágenes. Capacidad2160Análisis fenotípico de alto rendimiento de todo el proceso totalmente automático de una placa de Petri especial. El sistema está disponibleOGMLa Sala de control ambiental, la Mesa de operaciones, el Gabinete de cultivo (incluido el Gabinete de germinación laminada), el robot y la estación de trabajo de imágenes en el área de control (de organismos genéticamente modificados) pueden realizar análisis de imágenes de la morfología de las raíces.GFPAnálisis de imágenes de proteínas fluorescentes, análisis de imágenes de fluorescencia de clorofila, análisis de imágenes multiespectrales, análisis de imágenes hiperespectrales (transmisión) y análisis de imágenes hiperespectrales fluorescentes, etc.

NPECCon estos equipos fenotípicos, se ha llevado a cabo una serie de trabajos de investigación y se han logrado muchos resultados científicos, y algunos casos de investigación son los siguientes:

1. Detección no invasiva y presintomática de la infección por nematodos del saco cístico de la Papa en tomate mediante análisis de fluorescencia de clorofila

Nematodos del saco de patatas..PCN) es uno de los nematodos patógenos destructivos en las zonas productoras mundiales de papa, causando enormes pérdidas económicas cada año.PCNLa infección en el campo suele distribuirse en forma de "foco", es decir, solo se concentra en algunas áreas. Sin embargo, la localización temprana y precisa de estas lesiones es muy difícil, ya que los métodos tradicionales de muestreo del suelo e identificación de nematodos son largos y laboriosos. Por lo tanto, el desarrollo de una tecnología de detección rápida, no destructiva y previa a los síntomas es de gran importancia para lograr una prevención y control locales precisos, reducir el uso de pesticidas y reducir las pérdidas económicas. El objetivo de este estudio es explorar si el análisis de fluorescencia de clorofila, como tecnología de monitoreo fisiológico vegetal de vanguardia, puede diagnosticar de manera indirecta y temprana el sistema radicular subterráneo detectando cambios sutiles en el sistema fotosintético sobre el suelo de la planta.PCNInfección.

Los investigadores cultivan tomates enPlantScreenEn la bandeja de muestra del sistema fenotípico de la cinta transportadora de alto rendimiento, se establece5Con diferentes gradientesPCNDensidad de vacunación, utilizaciónPlantScreenSistemáticoFluorCamLa unidad de imagen de fluorescencia de clorofila monitorea automáticamente continuamente después de la vacunación.26Imagen dinámica de fluorescencia de clorofila en el Cielo.

El estudio encontró que los parámetros de fluorescencia de clorofilaPCNLa respuesta a la infección es mucho anterior a los indicadores de crecimiento tradicionales:

1) Respuesta extremadamente temprana: después de la vacunación1El cielo, que refleja la tasa fotosintética.PSIIDisipador de calor del sistema fotosintéticoNPQSe han producido cambios significativos. En este momento, es posible que el nematodo aún no haya invadido el sistema radicular, y los investigadores especulan que puede ser causado por la incubación espontánea de huevos de nematodo o por moléculas específicas (efectores) secretadas por ellos que desencadenan una respuesta inmune temprana de la planta.

2) Alta sensibilidad: 0PSIIEs el indicador más sensible a los bajos niveles de infección. Incluso en la densidad de vacunación..5Huevos/.Ke tu) abajo, desde el No.1Su descenso se puede detectar desde el Cielo. yNPQEntonces en el artículo1El día mostró una respuesta a la alta densidad de vacunación.

Eficiencia fotoquímica máximaFv / Fm,PSIIActividad potencialFv / F0Por su parte, la respuesta fue tardía e insensible a los bajos niveles de infección.

Este estudio ha demostrado con éxito: análisis de fluorescencia de clorofila, especialmenteNPQY PhiPSIIEstos dos parámetros, capaces de servir como una herramienta extremadamente sensible para detectar eficazmente la infección por nematodos del saco de patatas en la parte inferior del suelo antes de que las plantas de tomate presenten cualquier síntoma visible.

2. Análisis de imágenes fenotípicas de alto rendimiento de la Papa bajo estrés único y compuesto

Con la intensificación del cambio climático, los eventos meteorológicos como olas de calor, inundaciones y sequías son frecuentes, lo que amenaza seriamente la producción de cultivos. Como cultivo alimentario importante a nivel mundial, el crecimiento y el rendimiento de la papa son muy vulnerables a las malas condiciones ambientales. El objetivo de este estudio es estudiar el efecto de la Papa (especie cultivada). "Deseado"Hacer frente al estrés abiótico único y compuesto (alta temperatura, sequía, anegamiento) para realizar un análisis integral, a través de la integración del análisis fenotípico de alto rendimiento y datos multigrupo, comprender profundamente el mecanismo de respuesta al estrés de la Papa en escenarios climáticos reales futuros, y establecer un proceso de análisis bioinformático para integrar estos datos complejos. El estudio fue realizado porUniversidad de wahningen, Países BajosyUniversidad de UtrechtLa participación de varias unidades académicas y de investigación científica europeas, incluida la Unión EuropeaADAPTARUno de los resultados importantes de la investigación del proyecto de cría de patatas.

Los investigadores aplican un solo estrés a las plantas de papa (estrés térmico) H, sequíaD, anegamientoEl W) y el estrés compuesto (calor)- sí.SequíaHD, calor- sí.Sequía- sí.AnegamientoHardware) y establecer un período de recuperación para simular posibles tensiones continuas en el campo y usarPlantScreeEl sistema de análisis de imágenes fenotípicas de alto rendimiento realiza análisis fenotípicos continuos para monitorear indicadores morfológicos como el volumen, la altura, el área foliar y la compactación de las plantas, así como la fluorescencia de clorofila (comoQY_Lss, Fv/Fm_Lss, qL_Lss) e imágenes térmicas (temperatura de la corona△El T) y otros indicadores fisiológicos. Los resultados muestran que todos los coacciones inhiben el crecimiento, pero en diversos grados, coacciones compuestasHDEl impacto es mayor que la coacción única; AnegamientoEl W) los efectos son los más rápidos y graves; Triple coacción..Hardware) causa que las plantas casi mueran. Y en el daño del sistema fotosintético, todas las coacciones disminuyeronPSIIEficiencia fotoquímica deQY_Lss) entre ellos, el estrés térmicoHLa coacción tiene el mayor impacto.

Combinado con otros datos taxonómicos, el estudio confirma que la papa es resistente al estrés compuesto (especialmente al calor).- sí.Sequía- sí.AnegamientoHardware) sensibilidad, al tiempo que se aclara la señalización de la formación de tubérculos mediante la inhibición de la fotosíntesis bajo estrés por altas temperaturas..SP6A) para influir en los eslabones clave de la producción. Este estudio puede proporcionar importantes dianas candidatas y herramientas de diagnóstico para la cría resistente al estrés de la papa, y ayudar a acelerar el cultivo de variedades de papa adaptadas al cambio climático futuro.

3. Medición de seguimiento de la capacidad fotosintética de una sola hoja en un sistema fenotípico de alto rendimiento

Los estudios de fotosíntesis vegetal son esenciales para la productividad y el rendimiento. Con el desarrollo de las instalaciones del sistema de fenotipos de alto rendimiento, la medición del fenotipo fotosintético se ha vuelto confiable y eficiente. Sin embargo, aunque el análisis fenotípico a nivel vegetal está automatizado, la información a nivel de hoja generalmente depende del etiquetado manual, lo que limita la eficiencia del estudio. Este estudio propone un nuevo método para detectar, segmentar y rastrear automáticamente una sola hoja en una secuencia temporal de imágenes tomadas en la parte superior de una planta (en el caso de arabidopsis).

Los investigadores sitúan dos ecotipos de ArabidopsisCol-0yEly) enPlantScree XYDiferentes procesos ópticos (luz constante y luz fluctuante) se realizan en el sistema de imágenes de fenotipos móviles tridimensionales y se analizan sus parámetros fotosintéticos (producción máxima de cuánticos ópticos).Fv / FmY el sistema de luzIIEficiencia realPSII). El análisis de imágenes de fluorescencia clorofila a nivel de planta muestra queCol-0deFv / FmY PhiPSIITodos son significativamente más altos queEly, yElyLa respuesta de los parámetros fotosintéticos al tratamiento de la luz fluctuante es más obvia. El análisis de imágenes de fluorescencia clorofila a nivel de hoja muestra además que la edad y el orden de las hojas afectan significativamente la capacidad fotosintética y su respuesta al tratamiento óptico. EnElyHoja mediaFv / FmAlcanzar el pico y luego bajar después de aproximadamente una semana de su aparición; ¿¿ de las hojas jóvenes a la luz fluctuante?PSIILa respuesta es más fuerte que la de Lao ye.

Este método puede rastrear una sola hoja de manera eficiente y automatizada, proporcionando una nueva herramienta poderosa para estudiar el desarrollo de la hoja, la dinámica de la fotosíntesis y su base genética.

4. Efectos de diferentes intensidades de luz en la resistencia al frío de la albahaca después de la recolección

AlbahacaOcho basesEl L.) como hierba tropical, por debajo10- -12El almacenamiento a baja temperatura de ℃ es propenso a daños fríos, que se manifiestan como manchas marrones, necrosis, pérdida de brillo, etc. Este estudio espera pasar por el tratamiento de resaltado a corto plazo antes de la cosecha..EOP) aumentar el contenido de carbohidratos y antioxidantes de la albahaca para ver si puede mejorar su resistencia al frío después de la recolección. Los investigadores ponen dos variedades de albahaca..EmilyyDolly) en el sistema agrícola vertical, se utilizaledFuente de luz..150 μmol·m¿⁻ qué?²·s¿⁻ qué?¹) cultivo. Antes de la cosecha5Días, aplicados por separado50、150、300,600 μmol·m¿⁻ qué?²·s¿⁻ qué?¹Intensidad de la luz. Después de la extracción, las hojas están en4GradosC(condiciones de daño por frío) y12GradosCAlmacenamiento oscuro (en condiciones no frías)12Días, muestreo y análisis periódicos.

利用FluorCamDespués de la medición del sistema de imágenes de fluorescencia de clorofila, se encontró que la eficiencia fotoquímica máxima de las hojas de albahacaFv / FmEn4GradosCDisminuyó significativamente durante el almacenamiento, peroEOPLa intensidad de la luz no tiene un impacto significativo en ella.Fv / FmRefleja el grado de daño del Centro de respuesta fotosintética vegetal en condiciones de estrés y es uno de los indicadores actuales para medir el grado de estrés y la resistencia de las plantas. Por lo tanto, los resultados muestran que,EOPEl alto brillo puede mejorar efectivamente el valor nutricional de la albahaca (carbohidratos, ácido rosmarínico, ácido ascórbico), pero no puede mejorar la resistencia al frío de la albahaca.

Referencias:

1. Van Himbeeck R, Binnebösz E L, Amora D, et al. Detección no invasiva y presintomática de la infección por nematodos de quistes de patata en tomate utilizando análisis de fluorescencia de clorofila [J]. Fitopatología, 2025, 115(1): 77-84.

2. Zagorščak M, Abdelhakim L, Rodríguez-Granados N Y, et al. La integración de datos de multi-omics y fenotipación profunda proporciona información sobre las respuestas al estrés abiótico único y combinado en la patata[J]. Fisiología vegetal, 2025, 197(4): kiaf126.

3. Jurado-Ruiz F, Nguyen T P, Peller J, et al. LeTra: un flujo de trabajo de seguimiento de hojas basado en redes neuronales convolucionales e intersección sobre unión[J]. Métodos Plantales, 2024, 20(1): 11.

4. Larsen D H, Li H, van de Peppel A C, et al. La alta intensidad de luz al final de la producción mejora el valor nutricional de la albahaca pero no afecta a la tolerancia al enfriamiento después de la cosecha[J]. Química de los alimentos, 2022, 369: 130913.

Beijing yiketai Ecological Technology Company proporciona una solución integral a la tecnología de análisis de fenotipos vegetales y proporciona referencias relevantes:

ØInternacionalPlantScreenEl sistema de análisis de imágenes fenotípicas de alto rendimiento de las plantas tiene una versión de cinta transportadora,XYZEdición,PlantScruna SCDiferentes especificaciones funcionales, como el análisis fenotípico de las raíces, están disponibles.

ØPhenoTron®Sistema de análisis de imágenes del fenotipo vegetal, tecnología de sensores agrícolas de nueva generación de yiketai+ IALa tecnología de la Plataforma se puede configurar y personalizar de manera flexible de acuerdo con las necesidades reales de los usuarios nacionales y los escenarios de instalación, con imágenes hiperespectrales,UV-MCFImágenes hiperespectrales de fluorescencia vegetal estimulada por la luz ultravioleta (fluorescencia de metabolitos secundarios inducida por el estrés), imágenes de fluorescencia de clorofila,Termo-RGBImágenes térmicas infrarrojas yRGBAnálisis de fusión de imágenes,3DTécnicas de análisis fenotípico, como el análisis de imágenes de escaneo láser,IALa tecnología de la plataforma incluye sistemas de transmisión automática,XYZPlataformas inteligentes diferentes, como plataformas de doble regulación suspendidas y plataformas de robots.

ØFluorCamSistema de imágenes de fluorescencia de clorofila, con miles de documentos internacionales de investigación científica como referencia

ØFluorTron ®El sistema de análisis de imágenes del fenotipo fotosintético vegetal puede personalizar la imagen dinámica de fluorescencia de clorofila, la imagen espectral de fluorescencia de clorofila en diferentes áreas de imagen de acuerdo con las necesidades de los clientes.LEDIF(población vegetal) sistema de imágenes de fluorescencia de clorofila de la corona, etc.

ØPhenoTron®InteligenteledPlataforma de cultivo de fuentes de luz y análisis fenotípico, que integra inteligencia multicanalledLa combinación de la fuente de luz y la tecnología de sensores fenotípicos de múltiples fuentes puede lograr imágenes de fluorescencia de clorofila (contenido) y clorofila en el entrenamiento preciso de iluminación de las plantas.Termo-RGBImágenes, imágenes hiperespectrales multifuncionales y otros monitoreos en línea de día y noche para analizar el fenotipo vegetal.

ØFluorPenSerie de fluorescentes de clorofila portátiles (con sonda y clip de hoja, para algas)AquaPenFluorescente de clorofila de tubo de ensayo) se puede conectar conLCi,LCproEl fotosintético isocrático forma un sistema portátil de análisis y medición del fenotipo de cultivos de campo.

ØFluorTronSerie de imágenes de fluorescencia de clorofila multiespectral/.Sistema multifuncional de análisis de imágenes hiperespectrales

ØPhenoPlot®Sistema ligero de análisis de imágenes fenotípicas de cultivos de campo o invernadero

ØPhenoTron® PTSSistema de análisis de imágenes del fenotipo vegetal

ØPlataforma de análisis de fenotipos de robots de Inspección inteligentes de campo

ØDiodos emisores de luz endotelialesSistema de monitoreo de fluorescencia de clorofila

ØSistema modular de análisis de imágenes de fenotipos de cultivos