谷豐光電×上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心
在 “資源節(jié)約、環(huán)境友好” 的發(fā)展理念下，保障糧食安全的重要性愈發(fā)凸顯，而節(jié)水抗旱稻的發(fā)展正是實現(xiàn)這一目標的關鍵舉措。然而，長期以來，抗旱性狀的復雜性以及精準抗旱鑒定平臺的缺失，使得大量基因組序列等生物信息的潛力難以充分挖掘和應用。
在此背景下，由武漢谷豐光電科技有限公司支持建設的高通量抗旱表型鑒定平臺，為上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心的水稻抗旱性研究提供了強大的技術支撐。該系統(tǒng)能夠?qū)λ镜目购敌赃M行連續(xù)無損的圖像采集和分析鑒定，成為國內(nèi)外水稻抗旱高通量表型研究和應用領域中較為先進和全面的設施之一，為破解水稻抗旱育種難題貢獻著堅實力量。
傳統(tǒng)育種：從“經(jīng)驗篩選”到“數(shù)字CT”的跨越
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)育種一直依賴人工觀察與經(jīng)驗積累，不僅耗時耗力，且檢測結(jié)果主觀性強，嚴重制約了育種效率的提升。而田間作物高通量表型檢測系統(tǒng)以 “數(shù)字 CT” 的精準技術顛覆了這一傳統(tǒng)模式，成為傳統(tǒng)育種的革新者。
該平臺包含多個田間表型試驗區(qū)，能夠分別準確鑒定水稻的耐旱性、綜合抗旱性和避旱性。其中，表型檢測區(qū)配置了自動化高通量表型設施，通過 “Sensor to Plant” 成像模式，集成了 RGB、紅外、高光譜、激光雷達等多種傳感器。同時，結(jié)合谷豐光電專利的室外傳感器制冷裝置與穩(wěn)定成像暗室技術，實現(xiàn)了對水稻全生育期的無損動態(tài)監(jiān)測，讓每一株水稻的生長變化都清晰可見。
田間高通量表型檢測系統(tǒng)如同為農(nóng)田配備的 “智能管家”，能夠?qū)崟r采集水稻持綠性、卷葉程度、葉片蒸騰數(shù)據(jù)等關鍵表型參數(shù)，精準解析作物抗旱性遺傳機制，為科研人員提供海量標準化數(shù)據(jù)支撐，讓育種不再依賴經(jīng)驗，而是有了堅實的數(shù)據(jù)基礎。
技術突破：多模態(tài)感知與數(shù)據(jù)驅(qū)動的育種革命
谷豐光電的田間作物高通量表型檢測系統(tǒng)，在設計上展現(xiàn)出三大核心優(yōu)勢，引領著一場數(shù)據(jù)驅(qū)動的育種革命：
多模態(tài)感知：系統(tǒng)同時搭載高光譜成像（提取葉綠素、氮磷鉀含量）、紅外熱成像（監(jiān)測冠層溫度與蒸騰作用）、可見光成像（葉色、生物量、紋理）等模塊，從生理到形態(tài)全面解析作物抗旱特性，使對水稻的育種研究了解更加深入和全面。
環(huán)境適應性：通過自動制冷裝置與暗室穩(wěn)定成像技
術，成功克服了田間復雜光照與溫度干擾，使數(shù)據(jù)采集精度提升至毫米級，整體硬件設備定位精度優(yōu)于3mm，確保了數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，為后續(xù)研究提供了高質(zhì)量的數(shù)據(jù)保障。
高通量處理：系統(tǒng)每小時可完成數(shù)百株作物的全參數(shù)提取，配合智能算法實現(xiàn)表型數(shù)據(jù)庫的快速構(gòu)建，效率較傳統(tǒng)人工提升百倍以上。
這些技術不僅為抗旱稻研發(fā)提供了強大的 “數(shù)據(jù)引擎”，更推動了作物表型組學從實驗室走向田間應用的跨越，彰顯了谷豐光電在表型技術上的硬實力。
成果落地：“八月香” 背后的數(shù)字育種密碼
上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心團隊聚焦節(jié)水抗旱特性，通過系統(tǒng)的基因篩選、雜交組合優(yōu)化及田間試驗驗證，成功突破多項技術難點，成功培育出“八月香” 節(jié)水抗旱稻。田間作物高通量表型檢測系統(tǒng)提供了相應的數(shù)據(jù)支持。
高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)：“八月香”生育期僅105天，米質(zhì)晶瑩透亮，食味值高達90分，達國家一級優(yōu)質(zhì)米標準，且可“一季雙收”。
節(jié)水抗旱：采用“旱種旱管”模式，節(jié)水50%以上，化肥農(nóng)藥減半，僅靠雨水即可穩(wěn)產(chǎn)450公斤/畝，在2024年上海超高溫天氣中結(jié)實率仍超90%。
綠色增效：配套“稻+”輪作模式（如接茬生菜、玉米），土地利用率提升30%，碳排放顯著降低。
科研協(xié)同：表型組學驅(qū)動水稻抗旱基因解碼
上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心憑借深厚的科研積淀，在節(jié)水抗旱稻分子育種領域持續(xù)攻堅，先后突破多項關鍵技術瓶頸，已取得多項具有國際影響力的階段性成果。田間作物高通量表型檢測系統(tǒng)憑借全維度數(shù)據(jù)支撐與核心技術保障的功能，為這些成果的取得增添助力。
在國際知名期刊Plant Communications發(fā)表論文《Phenomics-assisted genetic dissection and molecular design of drought resistance in rice》，系統(tǒng)揭示了表型組學輔助解析水稻抗旱遺傳機制的新路徑。
在《上海農(nóng)業(yè)學報》發(fā)表論文《節(jié)水抗旱稻高通量表型組學研究平臺的建設與應用》，首次完整闡述了從表型平臺搭建到抗旱性狀挖掘的全鏈條技術體系。
在農(nóng)業(yè)科技的創(chuàng)新鏈條上，谷豐光電從未止步于技術的 “旁觀者”，而是深度扎根科研一線的 “參與者” 與 “賦能者”—— 從實驗室里的算法優(yōu)化到田間地頭的設備調(diào)試，從基礎研究的數(shù)據(jù)支撐到應用成果的場景驗證，我們始終以協(xié)同者的身份融入科研全流程，與科研機構(gòu)并肩破解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術痛點。
未來，谷豐光電將繼續(xù)深耕農(nóng)業(yè)科技領域，期待與更多科研機構(gòu)合作，讓更多 “數(shù)字種子” 在這片沃土上生根發(fā)芽，為農(nóng)業(yè)發(fā)展和糧食安全貢獻更多谷豐智慧和力量！
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