[发明专利]用于无创根部表型鉴定的方法及设备

说明书

本申请提供了一种用于检测土壤中植物的根部的电子传感器，该电子传感器包括被配置成布置在土壤中的第一导体板、切换器、电源、和信号提取器。切换器电联接到第一导体板并且被配置成在第一模式与第二模式之间切换。电源电联接到切换器并且被配置成在切换器的第一模式中向第一导体板提供电荷。信号提取器电联接到切换器并且被配置成在切换器的第二模式中提取第一导体板处的信号响应。本申请进一步提供了第二导体板，该第二导体板被配置成布置在土壤中与第一导体板邻近并基本平行。第二导体板电联接到地。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年11月24日提交的题为“用于无创根部表型鉴定的方法及设备”的第62/259,587号临时申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

背景技术

技术领域

本申请总体涉及用于无创根部表型鉴定的设备，更具体地涉及检测植物根部以及随时间监测植物根部性状的电子系统和电子设备。

相关技术描述

根系构型(RSA)描述了由遗传和外界因素形成的土壤中根系的空间排列。RSA影响植物适应性、作物表现、粮食产量，并可影响植物的抗旱性和获得养分的能力。例如，研究表明，在水稻中修饰单个基因“DEEPER ROOTING 1”(DRO1)改变了根部角度，而不改变根部的总长度。根部角度的这种微小变化将根部向下引导，这使植物接触到更多的地下水。因此，与水分充足的条件相比，修饰的水稻(例如带有DRO1基因的水稻)在干旱条件下产量减少10％，而在相同条件下，未修饰的水稻(例如不带有DRO1基因的水稻)产量减少60％。

根部性状很少应用于育种计划，部分原因是难以测量和监测不透明和复杂土壤中的根部生长。目前的技术要么会降低作物产量，要么会干扰植物的生长周期。例如，一种技术是将田间种植的植物连根拔起进行单时间点测量。这种技术不仅具有破坏性，而且连根拔起过程会改变原位因素(例如移除土基)，这可能会使测量产生偏差(例如没有土壤情况下的根部角度测量)。

一种破坏性较小的技术提供了例如根管的观察窗，以观察根部随时间的变化。这项技术在根部生长路径中设置了透明屏障，以便观察在根管摄像机的观察窗附近生长的根部。这种技术干扰了植物的自然生长周期，因为其有意地阻碍了根部发育的自然路径。

在生长季节期间对RSA进行实时监测而不干扰植物的生长周期，可以提供能够用于生产更健康的植物和产量更丰足的作物的宝贵信息。因此，存在对用于监测根部表型(例如生长速率、长度、角度等)的改进的无创技术的挑战。

发明概述

以下给出一个或多个方面的简化概述，以便提供对这些实施例的基本理解。本概述不是对所有所设想的实施例的全面概述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在限定出任何或所有实施例的范围。其目的是以简化形式呈现一个或多个实施例的一些概念作为下文呈现的更详细描述的序言。

在一些实施例中，本申请提供了一种用于检测土壤中植物的根部的电子传感器，该电子传感器包括：第一导体板，其被配置成布置在土壤中；电联接到该第一导体板的切换器，其中该切换器被配置成在第一模式与第二模式之间切换；电联接到该切换器的电源，其中该电源被配置成在该切换器的第一模式中向该第一导体板提供电荷；和电联接到该切换器的信号提取器，其中该信号提取器被配置成在该切换器的第二模式中提取该第一导体板处的信号响应。在某些实施例中，本申请进一步提供了第二导体板，该第二导体板被配置成布置在土壤中，与该第一导体板邻近并基本平行，其中该第二导体板电联接到地。