前沿技术：全球首个搭载闪光诱导叶绿素荧光技术的移动植物表型平台
2025-09-23 来源:本站 点击次数:45
翻译自：Hortidaily.com（全球温室园艺界最具影响力的英文新闻门户）
原文标题：Inside the new Luke mobile phenotyping platform：First mobile plant phenotyping system with flash-induced chlorophyll fluorescence
原文链接：
https://www.hortidaily.com/article/9749479/first-mobile-plant-phenotyping-system-with-flash-induced-chlorophyll-fluorescence/
“这是目前同类技术中最先进的移动平台。”芬兰自然资源研究所（Natural Resources Institute Finland，以下简称Luke）的项目研究员Tuomo Laine博士表示，“虽然世界上也有其他集成表型平台，但我们的系统可以直接搬进生产环境，在现场进行植物表型分析。”
Tuomo与他的同事正在芬兰使用一台移动表型平台开展实验，原位解码植物的语言。该系统由Luke的资深科学家联合捷克Photon Systems Instruments（PSI）等公司共同开发，是一台将成像实验室直接搬进温室的系统，可通过前沿成像技术监测植物健康、生理状态与光合效率。
该系统于2023年夏天抵达Luke位于图尔库附近的园艺研究站，并已在芬兰的温室中全年运行，帮助研究人员和商业种植者了解植物在真实环境中对光照、胁迫及其他环境条件的响应。
植物成像技术迈向新阶段
Tuomo介绍，该移动表型平台集成了三种高精度成像技术：
该平台可运行多种专业实验，包括光响应曲线、荧光淬灭分析、光合状态转换测量、胁迫诱导的光抑制，以及OJIP成像——后者可提供关于光合机构适应过程与胁迫水平的高灵敏度数据。
Tuomo强调：“超高速相机的集成本身就是一项独特创新。我们的移动系统在实现自由位移的同时可进行超高速闪光诱导成像，实现对光合作用的高阶‘指纹图谱’分析。”
桥接科研与实践
Luke团队已与芬兰商业温室密切合作，在番茄与黄瓜等作物上验证该平台性能。他们曾借助温室升降设备，将系统升至冠层顶部进行光合作用测量。这些原位数据补充了传统离体叶片的分析结果——它们在黄瓜等高水势植物中往往不够准确。
“起初我们得带着设备爬上冠层顶部，整套系统重达300多公斤，”Tuomo笑称，“幸运的是，我们发现番茄的新鲜离体叶片与活体叶片的光合数据非常接近，这大大简化了我们的实验流程。”
系统的灵活性还体现在模块化设计上，支持侧面成像，适用于树莓等高秆作物——这正是Tuomo博士论文的研究对象。
“侧面叶绿素荧光成像是该平台的又一独特功能，”Laine指出。团队发现，不同树莓品种的光合功能差异显著，尽管它们的生长习性看起来相似。这一发现凸显了该平台在育种项目中的潜力——植物的生理表现与其形态特征同样重要。
为种植者与育种者带来实际价值
该系统的价值不仅限于科研，也为植物育种者与商业种植者带来巨大益处：在育种试验中，Luke团队已利用该系统识别出不同基因型在光合效率上的差异，涉及作物包括树莓、蚕豆、燕麦与马铃薯。热成像与荧光成像被用于比较不同品种对环境胁迫（如强光或高温）的响应差异。
在芬兰冬季漫长、光照不足的气候条件下，商业温室种植者尤其受益。研究团队与种植者合作，测试不同LED光谱与光照策略对植物的影响。该平台可比较不同光照条件下植物的胁迫水平、生长状态与资源利用效率，帮助种植者优化光照设置、提升能源利用效率——这在当前能源价格高企且波动剧烈的背景下尤为重要。
“在芬兰黑暗的冬季，植物的行为与夏季完全不同，”Laine指出，“作为国家级研究机构，我们的目标是帮助芬兰种植者基于数据做出决策，优化温室环境与动态光照策略——这在今天的能源形势下尤为关键。”
展望商业化
目前，Luke通过合作研究项目提供该表型平台服务，并与PSI持续合作优化系统，未来更加工业化的版本有望服务于更广泛的用户群体。
“我们仍在学习如何最大化利用这套成像平台，”Laine反思道，“但它已经为我们提供了大量关于植物如何适应不同生长环境的信息——以及我们如何帮助种植者提升效率与可持续性。”
原文标题：Inside the new Luke mobile phenotyping platform：First mobile plant phenotyping system with flash-induced chlorophyll fluorescence
原文链接：
https://www.hortidaily.com/article/9749479/first-mobile-plant-phenotyping-system-with-flash-induced-chlorophyll-fluorescence/
Tuomo与他的同事正在芬兰使用一台移动表型平台开展实验，原位解码植物的语言。该系统由Luke的资深科学家联合捷克Photon Systems Instruments（PSI）等公司共同开发，是一台将成像实验室直接搬进温室的系统，可通过前沿成像技术监测植物健康、生理状态与光合效率。
该系统于2023年夏天抵达Luke位于图尔库附近的园艺研究站，并已在芬兰的温室中全年运行，帮助研究人员和商业种植者了解植物在真实环境中对光照、胁迫及其他环境条件的响应。
植物成像技术迈向新阶段
Tuomo介绍，该移动表型平台集成了三种高精度成像技术：
- RGB成像：一台千万像素的RGB相机可拍摄植物高清图像以分析其形态与颜色，用于监测生长动态、检测褪绿等变色、评估植物健康状态及可见胁迫症状。
- 热成像：一台热成像仪，具备20mK的热灵敏度与1024×768像素的红外分辨率，可测量叶片与冠层温度，揭示蒸腾作用、气孔导度与水分利用效率的变化模式。研究人员可在肉眼可见症状出现之前，发现水分亏缺、高温或干旱胁迫，甚至生物胁迫与病害的早期信号。
- 叶绿素荧光成像：这是系统中最先进的模块，搭载FluorCam系统，配备两台可互换的相机（均由PSI制造）：
- 高分辨率相机：用于经典PAM（脉冲幅度调制）分析；
- 超高速相机：支持闪光诱导荧光的高帧率测量。
该平台可运行多种专业实验，包括光响应曲线、荧光淬灭分析、光合状态转换测量、胁迫诱导的光抑制，以及OJIP成像——后者可提供关于光合机构适应过程与胁迫水平的高灵敏度数据。
Tuomo强调：“超高速相机的集成本身就是一项独特创新。我们的移动系统在实现自由位移的同时可进行超高速闪光诱导成像，实现对光合作用的高阶‘指纹图谱’分析。”
桥接科研与实践
Luke团队已与芬兰商业温室密切合作，在番茄与黄瓜等作物上验证该平台性能。他们曾借助温室升降设备，将系统升至冠层顶部进行光合作用测量。这些原位数据补充了传统离体叶片的分析结果——它们在黄瓜等高水势植物中往往不够准确。
“起初我们得带着设备爬上冠层顶部，整套系统重达300多公斤，”Tuomo笑称，“幸运的是，我们发现番茄的新鲜离体叶片与活体叶片的光合数据非常接近，这大大简化了我们的实验流程。”
系统的灵活性还体现在模块化设计上，支持侧面成像，适用于树莓等高秆作物——这正是Tuomo博士论文的研究对象。
“侧面叶绿素荧光成像是该平台的又一独特功能，”Laine指出。团队发现，不同树莓品种的光合功能差异显著，尽管它们的生长习性看起来相似。这一发现凸显了该平台在育种项目中的潜力——植物的生理表现与其形态特征同样重要。
为种植者与育种者带来实际价值
该系统的价值不仅限于科研，也为植物育种者与商业种植者带来巨大益处：在育种试验中，Luke团队已利用该系统识别出不同基因型在光合效率上的差异，涉及作物包括树莓、蚕豆、燕麦与马铃薯。热成像与荧光成像被用于比较不同品种对环境胁迫（如强光或高温）的响应差异。
在芬兰冬季漫长、光照不足的气候条件下，商业温室种植者尤其受益。研究团队与种植者合作，测试不同LED光谱与光照策略对植物的影响。该平台可比较不同光照条件下植物的胁迫水平、生长状态与资源利用效率，帮助种植者优化光照设置、提升能源利用效率——这在当前能源价格高企且波动剧烈的背景下尤为重要。
“在芬兰黑暗的冬季，植物的行为与夏季完全不同，”Laine指出，“作为国家级研究机构，我们的目标是帮助芬兰种植者基于数据做出决策，优化温室环境与动态光照策略——这在今天的能源形势下尤为关键。”
展望商业化
“我们仍在学习如何最大化利用这套成像平台，”Laine反思道，“但它已经为我们提供了大量关于植物如何适应不同生长环境的信息——以及我们如何帮助种植者提升效率与可持续性。”
相关文章
更多 >