南宫NG28

  在种质资源检测与评估钻研中，首要的工作是对种子活力进行正确全面的评估。种子的成永活力与抗逆能力将直接决定作物是否可能应对成长过程中遇到的各类环境胁迫，并最终获得较高的产量。

大豆种子活力与成长过程的关系（Ebone，2020）

  种子活力评估通常是通过种子萌发尝试来检测抽芽率、胚根、胚轴长度等。通常的传统步骤必要人为计数来丈量幼苗和推算抽芽率，工作量极大，也极度耗时。而基于彩色图像分析来鉴别抽芽幼苗又存在很大误差。而胚根、胚轴长度等基础状态数据，也无法全面评估萌发种苗的成长潜势和抗逆能力。因而，在近年的最新钻研中，国内表学者把先进的植物表型成像技术引入种子活力与种质资源检测钻研中，获得了一系列更有效、更全面、更有意思的钻研成就。

  早在2012年，以FluorCam叶绿素荧光成像技术为基础，PSI公司起头研造出产PlantScreen植物表型成像分析平台？⒌钠教抛杏肟蒲谢购献鳌⒄攵阅饽辖娴饶Ｊ街参锏目蒲行捅硇推教，也有与国际种业公司合作、专门用于育种的表型平台。从2012年至今，PlantScreen植物表型成像分析技术在国际表型组学、基因组学、遗传育种、生理生态钻研机构与农业育种公司都得到宽泛利用。经过十多年不懈的改进与研发，PlantScreen植物表型成像技术已经得到了植物表型组学钻研者的宽泛认可，仅大型系统平台的全球装置量就超过60套，并颁发了大量学术论文和科研成就。PlantScreen系统通过预设法式，实现自动化的造就与表型成像丈量，结合自动称沉浇灌单元，梦想情况下能够实现植物全生涯史的无人值守自动造就与丈量。这一系统既可用于丈量拟南芥、烟草等模式植物，也可用于丈量玉米、水稻等作物，番茄、生菜、西瓜等水果蔬菜，甚至松树、杨树、椰子等苗木。下面我们通过几个钻研案例，介绍PlantScreen系统在种质资源与种子活力高通量表型检测方面的钻研案例：

德国亥姆霍兹慕尼黑中心PlantScreen传送带版高通量植物表型成像分析系统，同时建设了白、红、蓝三色LED造就光源

案例一、利用高通量表型成像系统对拟南芥种子萌发与种苗活力进行高通量陆续检测

  赫尔辛基大学的钻研人员为了钻研一种新的ABA响应泛素E3衔接酶对拟南芥种子活力的影响，设计了一个基于高通量叶绿素荧光成像分析的萌发尝试。

  他们使用的一套PlantScreen传送带式表型成像分析系统能够自动对植物样品进行陆续造就和表型监测，极度合用于进行高通量的种子萌发尝试。其建设的LED光照控温造就室可能仿照梦想的光照与温度前提。自动传送系统能够按设置的序列自动让样品传送到成像室。内置的FluorCam叶绿素荧光成像？能够通过监测种子萌发后刚发展子叶的最大荧光值Fm，极度有效地鉴别抽芽的种子。专用的分析软件可能很容易地将未萌发种子和布景去除掉，从而使抽芽率推算极为正确。

 左图：高通量叶绿素荧光成像分析工作流程


；a.播种、搁置样品、成像丈量、图像分析


；b.最大叶绿素荧光Fm成像图的分析过程


；右图：分歧处置的抽芽率动态曲线

  叶绿素荧光成像同时丈量萌发种苗的叶绿素荧光参数如QY_max最大光化学效能（Fv/Fm，对各类胁迫极为敏感）、QY现实光化学效能（量子产额）、NPQ非光化学淬灭（与光系统热耗散、光


；せ煊泄兀fd荧光衰减比率（也称为活力指数）、冠层面积等，可反映种苗光合能力和抗逆能力。热成像单元能够提供冠层和叶片温度数据，反映植物蒸腾、水分利用状态以及病害等胁迫信息。这些指标已经宽泛用于幼苗成长潜势、植株抗逆能力和出产潜力的评估，并得到了大量的验证。本钻研成功成立了一个越发高效、可扩大的高通量萌发筛选平台，为种子活力分析与种质资源评估提供了新工具。

左：泛素E3衔接酶在ABA反映蹊径中的职能假说


；右：对应处置的冠层投影面积、各项叶绿素荧光参数、冠层温度的动态曲线

参考文件：

1. Pavicic M, Wang F, Mouhu K, et al. High throughput in vitro seed germination screen identified new ABA responsive RING-type ubiquitin E3 ligases in Arabidopsis thaliana[J]. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 2019, 139(3): 563-575.

案例二：番茄幼苗生物与非生物逆境胁迫的表型应答钻研

1. 利用叶绿素荧光分析对番茄幼苗的马铃薯胞囊线虫习染进行非侵入性、症状前检测

荷兰植物生态表型中心（Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre，NPEC）由荷兰瓦赫宁根大学（Wageningen University & Research, WUR）与乌得勒支大学（Utrecht University） 共同合作建设和运营，设备了多套分歧型号的PlantScreen植物表型成像系统与FluorCam叶绿素荧光成像系统。

NPEC设备的多套分歧型号PlantScreen植物表型成像分析系统，集成有叶绿素荧光、多光谱荧光、RGB、高光谱、红表热成像、激光雷达等多种表型成像传感器

  马铃薯胞囊线虫（PCN）是全球马铃薯产区最具粉碎性的病原线虫之一，每年造成巨大的经济损失。PCN在田间的侵染通常呈“病灶”状散布，即仅在某些区域集中产生。然而，早期、精准地定位这些病灶极度难题，由于传统的泥土取样和线虫鉴定步骤既耗时又费劲。因而，开发一种急剧、非粉碎性、症状前的检测技术，对于实现精准的部门防控、削减农药使用和降低经济损失拥有沉要意思。本钻研旨在索求叶绿素荧光分析作为一种前沿的植物生理监测技术，是否可能通过检测植物地上部光合系统的轻微变动，来间接、早期地诊断出地下部根系的PCN侵染。

  NPEC的钻研人员将番茄种植于PlantScreen高通量传送带表型系统的样品托盘中，设置了5个分歧梯度的PCN接种密度，利用PlantScreen系统的FluorCam叶绿素荧光成像单元在接种后陆续自动监测26天的叶绿素荧光动态成像。

钻研发现，叶绿素荧光参数对PCN侵染的响应远早于传统成长指标：

1）极早期响应： 在接种后第1天，反映光合速度的ΦPSII和光合系统热耗散的NPQ就产生了显著变动。此时，线虫可能尚未侵入根系，钻研者揣摩可能是线虫卵自觉孵化或其排泄的特定分子（效应子）触发了植物的早期免疫反映所致。

2）高活络度： ΦPSII是对低水平侵染最敏感的指标。即便在最低接种密度（5卵/克土）下，从第1天起就能检测到其降落。而NPQ则在第1天对高接种密度阐发出响应。

最大光化学效能Fv/Fm、PSII潜在活性Fv/F0则响应较晚且对低侵染水平不敏感。

本钻研成功证了然：叶绿素荧光分析，出格是NPQ和ΦPSII这两个参数，可能作为一种极其活络的工具，在番茄幼苗出现任何可见症状之前，有效检测出地下部的马铃薯胞囊线虫侵染。

分歧叶绿素荧光参数随虫卵密度、侵染过程的变动

2. 番茄幼苗干旱胁迫的精准鉴别

  西北农林科技大学、农业村落部农业物联网沉点尝试室借助PlantScreen传送带式植物表型成像分析系统和干旱胁迫状态鉴别模型，对番茄幼苗的干旱胁迫进行早期监测和等级判定，获得了较高的鉴别正确率。

  钻研幼组首先利用PlantScreen传动带植物表型成像分析系统中的FluorCam叶绿素荧光成像单元采集分歧干旱胁迫水平的番茄幼苗冠层叶绿素荧光图像。每个样本均获取98幅荧光图像，即共有98个叶绿素荧光参数，从而克服了目前大部门钻研未能充分利用叶绿素荧光参数信息和未利用荧光图像信息的问题。他们从中提取了5个敏感荧光参数并通过多种算法分析了其在分歧干旱等级下的变动趋向。尝试了局批注，这5个荧光参数及其对应的图像特点可用于评价番茄幼苗的干旱胁迫等级，并拥有较好的评价成效，对植物干旱胁迫的无损诊断拥有沉要的利用远景。

左图：分歧干旱胁迫水平的叶绿素荧光成像图和荧光参数有关性分析


；右图：本钻研中使用的幼型PlantScreen传送带版高通量植物表型成像分析系统

参考文件：

1. van Himbeeck R, Binnebösz E L, Amora D, et al. Noninvasive, Presymptomatic Detection of Potato Cyst Nematode Infection in Tomato Using Chlorophyll Fluorescence Analysis[J]. Phytopathology, 2025, 115(1): 77-84.
2. Long Y, Ma M. Recognition of drought stress state of tomato seedling based on chlorophyll fluorescence imaging[J]. Ieee Access, 2022, 10: 48633-48642.

案例三：林木幼苗活力与抗逆性的表型检测规划

1. 云杉幼苗干旱响应的高通量表型成像评估

  除了模式植物、蔬菜、作物等，在近年的最新钻研中，高通量表型成像技术也起头利用于林木幼苗的活力评估与抗逆钻研。

  挪威云杉（Picea abies）作为欧洲散布最广的针叶树种之一，对干旱高度敏感。奥地利丛林钻研中心的钻研人员将两个气象差距显著的云杉种源（P1：来自较高海拔，气象较冷湿


；P2：来自较低海拔，气象较暖干）进行干旱处置后，利用一套PlantScreen传送带式表型成像分析系统对幼苗进行了RGB 成像、叶绿素荧光成像、高光谱成像（VNIR + SWIR）、3D 激光扫描等高通量表型成像分析，共提取 56 个与成长状态、光合、水分状态、植被指数有关的表型参数。

  了局批注，在干旱早期，云杉气孔关关、NPQ 加强、抗氧化物质堆集为主题，形成多层


；，延缓光系统和光合机构的危险


；而随着干旱持续，PSII 出现不成逆危险，成长齐全滞碍甚至殒命。在种源差距方面，P1 在光系统不变性上阐发更为稳重，P2 则对干旱更为敏感。

干旱处置初期（左图，Day 0）和处置末期（右图，Day 21）的叶绿素荧光参数Fv/Fm成像图

左图：状态数据动态曲线


；中图


；叶绿素荧光动态曲线


；右图：高光谱植被指数动态曲线

2. 赤松幼苗干旱-复水过程的高通量表型成像评估

  捷克性命科学大学以欧洲宽泛散布的欧洲赤松（Pinus sylvestris L.）为对象，在温室节造前提下仿照干旱与复水过程，结合高通量表型分析（HTPP）与SNP基因分型系统分析了来自捷克境内三个分歧海拔（低地、榆林地）种源实生苗的表型与遗传应答，探求了其耐旱性差距及遗传基础。

  钻研中使用PlantScreen传送带式表型成像分析系统对整个过程进行了高功夫分辨率的表型陆续丈量，蕴含：

• 叶绿素荧光成像：丈量稳态量子产额（QY Lss）、最大量子产额（QY max）、稳态非光化学猝灭（NPQ Lss）。
• 多光谱荧光成像：推算单一荧光比（SFR_R）作为叶绿素含量估计。
• 热成像：纪录针叶与空气温差（ΔT）反映蒸腾降温能力。

左图：尝试筹备与设计示意图


；右图：钻研人员在PlantScreen传送带式表型成像分析系统上进行样品筹备工作

  了局批注，叶绿素荧光参数在干旱处置后城市显著低于对照组，而在复水后则有所复原。SFR_R在干旱处置后13天即出现显著差距，批注叶绿素含量或新松针发育受到影响


；复水后干旱组值仍低于对照。干旱组ΔT温差显著增大，反映蒸腾降温能力降落


；复水后温差仍高于对照，但这可能部门归因于高温气象。

5项重要表型数据的动态变动曲线

  综合来看，欧洲赤松在超过一个月的零可用水前提下仍能存活，显示较强的物种水平耐旱性。分歧种源在生理表型反映速度和水平上的差距，体现了本地适应在耐旱性中的作用。各项表型参数（尤其是QY max、QY Lss、SFR_R、ΔT）拥有较高遗传力，可用于苗期非粉碎性耐旱性筛选。这一成就为气象变动布景下欧洲赤松的种源选择、辅助迁徙和丛林复原提供了理论基础与实际工具。

参考文件：

1. Ahmad M, et al. Drought stress responses deconstructed: A comprehensive approach for Norway spruce seedlings using high-throughput phenotyping with integrated metabolomics and transcriptomics. Plant Phenomics, 2025, 7.2: 100037.
2. Neuwirthová E, et al. Drought Response and Genetic Variation in Scots Pine Seedlings' Provenances: Insights From High‐Throughput Phenotyping for Climate‐Resilient Forestry. Evolutionary Applications, 2025, 18.10: e70157.

北京南宫NG28生态技术公司提供种质资源表型分析技术全面解决规划并提供有关参考文件：

• PlantScreen植物高通量表型成像分析系统，有传送带版、XYZ版、PlantScreen SC、根系表型分析等分歧职能规格供选配

左图：荷兰瓦赫宁根大学设备的PlantScreen传送带式植物表型成像分析系统和PlantScreen XYZ 三维扫描植物表型成像分析系统

• FluorCam叶绿素荧光成像系统与FluorCam多光谱荧光成像系统，有几千篇国际科研文件可供参考

左图：新一代FluorCam1300多引发光多光谱荧光成像系统


；右：利用FluorCam叶绿素荧光成像技术丈量番茄种子萌发率并评估种苗活力