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以表型科技强种业 筑现代农业新底座

  • 2026-10-19 08:13:10
以表型科技强种业 筑现代农业新底座
多次被央媒或地方媒体报道(部分)
在农业新质生产力加速培育的当下,植物表型技术成为智慧育种、精准农业发展的重要支撑。慧诺瑞德(北京)科技有限公司自主研发的轨道式高通量植物表型平台 TraitDiscover,凭借软硬件深度融合、全场景适配、高效智能分析的核心优势,已在全国落地近 50 套,成为国内植物表型领域的标杆产品,为现代农业科研与育种工作注入强劲科技动能,多次获央媒及地方媒体聚焦报道。

 三位一体架构 构筑高精度表型测量核心

图1 TraitDiscover平台的系统架构
(Xu et al, Smart Agricultural Technology, 2025)

TraitDiscover 平台以 “传感器是眼睛,自动化是身体,软件是大脑” 的三位一体筑表型技术框架为核心,将传感、运动与分析功能高度集成于模块化的 “传感器到植物” 一体化平台,由毫米级精度三轴控制系统、多源传感器吊舱、云架构软件大脑 TraitNavigator 三大核心模块紧密耦合而成,实现从数据采集到分析的全流程精准可控。

高精度自动化控制系统作为平台支柱,依托 X-Y-Z 伺服电机,在田间、温室、气候室等多场景实现毫米级可重复定位,彻底消除人工测量的主观干扰,保障数据采集的稳定性与一致性。搭载于龙门的传感器吊舱采用模块化设计,可无缝集成可见光(RGB)、三维激光雷达(3D)、热成像(IR)、高光谱(HSI)、光合表型成像(PS)等多类型传感器,成为植物表型多源数据采集的核心枢纽。

所有硬件设备均由基于云服务架构的TraitNavigator统一协调,通过直观化操作界面完成路径规划、任务配置、传感器触发、数据采集与实时分析,让从实验设计到表型结果输出的全环节,兼具精度可靠、通量高效、扩展灵活的核心特性。

 智能软件大脑 解锁表型分析全流程自动化

图3 TraitNavigator软件工作流程
(Xu et al, Smart Agricultural Technology, 2025)

作为TraitDiscover平台的 “智慧核心”,raitNavigator 围绕实验布局、任务调度、图像处理、数据分析四大核心功能,打造全流程智能化表型分析体系,让高通量表型研究更高效、更精准。

1)实验布局设置
该软件支持实验区域的多级空间划分,同一平台可以从单株到群体水平进行扩展。用户可以直观地编辑每个级别的布局,分配关键信息,如基因型和处理标签,并即时将数字布局同步至物理田间。一键坐标校准可将田块坐标与 PLC坐标实现毫米级对齐,确保各集点、采集路径和动态调度在多次运行中精确再现。
2)任务调度
TraitNavigator 集成各传感器的控制,并提供两种执行模式:全自动化调度或按需手动触发——可同时满足周期性测量与临时测量需求。用户可以分配任何单一传感器或创建自定义的多传感器组合;其中,RGB、IR 和 3D 任务可以同时触发,以缩短采集时间并提高通量。图像保真度由校准工作流程保障:RGB单元使用ColorChecker24色卡进行白平衡和颜色校正,HSI单元则通过同时捕获白板暗电流执行反射率校准,以消除系统漂移和环境噪声。此外,所有任务、校准和元数据等相关信息均在历史任务记录表中查询,确保从原始数据采集到最终性状获取全过程可追溯。
 3)图像处理
图像处理是高精度植物表型分析的核心。当图像采集完成并传输到服务器上后,将自动执行分析流水线,根据不同的数据尺度(单株、群体或穴盘型)和不同的作物类型调用专用的表型分析算法。单株模式自动定位中心目标植株,进行精确的个体级表型分析;群体模式分割整个小区冠层并计算群体水平的表型参数;穴盘模式分离穴盘内的每个植株个体,以提取每株植物的性状。同时,用户可通过手动界面自由调整分析参数,如自定义设置裁剪窗口、选择目标检测方法和分割方法,以适应任何作物类型或实验场景。该平台的PhenoNight(Xu et al, Comuters & Electronics in Agriculture, 2025)、DepthCropSeg(Cao et al, Plant Phenomics, 2025)等算法,为跨场景的数据分析提供了强大动力。
 4) 数据分析
为了解决高通量表型研究中管理异构多源数据的挑战,TraitNavigator 将结构化数据库与交互式可视化工具包相结合。所有记录都按实验、基因型和处理进行层次索引,可在毫秒内查询大规模数据集。动态仪表板呈现象限图、气泡图和时间序列曲线,可一眼洞察整个生长周期的性状轨迹。这些功能为表型-基因型关联研究和育种选择提供了可靠的数据支持。

 高效灵活多能 适配现代农业全场景需求

1)超高通量:大幅提升育种测量效率

TraitDiscover 平台单日可完成数百至数万株植物、成百上千个种植小区的表型测量,无论是田间土壤种植、温室盆栽作物均能精准扫描,将传统人工数天甚至数月的测量工作压缩至短时间内完成,为大规模育种样本分析提供核心支撑,加速育种进程。

2)定制化设计:全场景无缝适配

可根据客户场地条件、预算规模、实验材料及研究需求进行个性化定制,从田间大田、玻璃温室,到人工气候室、实验室等不同场景均能完美适配,为科研单位、育种企业提供贴合实际需求的专属解决方案,充分体现平台的灵活性与实用性。

3)多领域应用:赋能农业科研全链条

TraitDiscover 平台已广泛应用于现代农业科研各领域,成为智慧农业发展的重要技术支撑:

  • 作物育种:精准测量植物表型性状,快速筛选高产、优质、抗逆性强的优良植株,推动育种模式从 “经验育种” 向精确育种转变,大幅提升育种效率与准确性;
  • 精准栽培:基于表型数据制定科学栽培管理方案,优化水肥、光照等资源配置,提高农业生产效率与资源利用率,降低生产成本;
  • 抗逆与病理研究:在干旱、盐碱、病虫害等逆境条件下实现高通量表型筛选,为植物抗逆机制研究、抗逆栽培技术开发、抗逆品种培育提供海量数据;
  • 功能基因组研究:精准识别突变株表型特征,挖掘与重要农艺性状相关的功能基因,为植物分子育种、基因工程研究奠定基础。

 牵头制定行业标准 引领表型技术规范化发展

作为植物表型领域的技术先行者,慧诺瑞德牵头制定《高通量植物表型平台建设与运行规范》,成为行业首批发布的核心标准之一。该标准明确了高通量植物表型平台的建设规模、设备选型、自动化布设、数据采集分析、安全运行维护等全流程要求,有效破解当前行业设备选型混乱、数据标准不一、运行效率差异大的痛点,为优质种质筛选、绿色育种技术研发、植物表型鉴定分析提供标准化支撑,推动国内植物表型行业高质量、规范化发展。

 技术实力获广泛认可 赋能农业可持续发展

部分TraitDiscover平台展示

截至目前,慧诺瑞德已掌握数十项植物表型领域核心自主知识产权,其首创的跨轨技术、喷灌车表型等创新应用案例,充分展现了 TraitDiscover 平台在不同场景下的超强适应性。全国近 50 套平台的落地应用,让该产品成为科研院所、高校、育种企业的核心科研工具,获得行业的广泛认可与高度评价。

从传统育种的 “凭经验、靠人力”,到智慧育种的 “靠数据、靠智能”,TraitDiscover 平台以技术创新推动植物表型研究迈向新高度,为农业新质生产力培育提供核心技术支撑。未来,该平台将持续以技术升级赋能智慧育种与精准农业,为我国农业可持续发展、种业振兴注入源源不断的科技动力,开启农业科技发展的全新篇章。

产品咨询

公司邮箱:info@phenotrait.com
公司官网:www.phenotrait.com

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