[发明专利]一种田间作物根系表型的获取系统

说明书

一种田间作物根系表型的获取系统。本发明包括相互垂直的第一方向根系表型获取子系统和第二方向根系表型获取子系统。其中的第一方向根系表型获取子系统通过根窗监测方式，能够直接获取作物根系的整体表型数据。其采集方式快捷方便。第二方向的根系表型可通过根管系统获取，根管埋设在地下不同深度，能够完整获取该深度下作物根系附近360°的表型数据，能够方便在不同维度下对作物根系的细节结构进行准确采样。并且，根管受外界影响小，可实时、动态、全天候地采集多种植物根系土壤水分、温度以及作物根系生长参数的数据和图像。

技术领域

本发明涉及作物表型获取技术领域，具体而言涉及一种田间作物根系表型的获取系统。

背景技术

作物表型是由基因与环境相互作用产生的部分或者全部可辨识的物理、生理和生化特征及性状，包括作物的结构、组成以及生长发育过程，其不仅反映了分子水平上的表达调控，同时反映了植物的生理生化、形态解剖、胁迫抗性等复杂性状。

作物育种领域中功能基因组学和基因技术的发展是粮食增产的最便捷和有效的手段。表型是作物基因的外部表达，是作物自身基因和外部环境共同作用的结果。因此，探索作物基因型、环境因素和作物表型特征、性状的之间关系变得尤为重要。

植物根系是植物的重要组成部分，具有非常重要的功能，如水分和养分的吸收与转运、有机物贮藏、植株锚定及与土壤互作等。植物根系发育情况对于许多植物研究工作至关重要,它关系着植物最佳处理时间的选择、处理前植物生长发育状态的一致性、处理过程中植物根系响应的及时反馈等一系列过程。因此，根系表型性状的采集和分析已成为生物学及表型组学研究的重点和难点。由于土壤不可观测性的限制，根系表型采集的核心在于如何原位观察根系生长。传统根系研究工作往往依赖于人工手动检测小样本植物根系的个别性状，因此数据量有限，效率低，难以开展植物根系多种性状的综合分析，且引入人为因素极易导致测量数据的误差，其可分析规模小、成本高、费时费力，缺乏规范性且测量精度较低，已成为制约植物基因组功能分析和分子育种发展的瓶颈。随着植物基因组学研究和分子育种的快速发展，急需高通量、高精度和低成本的根系表型分析装置来满足获取与植物生长、产量、品质和对生物、非生物胁迫的耐受性等相关表型数据的需求。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种田间作物根系表型的获取系统，本发明可以在最接近自然的状态下，通过第一方向上的根窗监测系统和第二方向上的根管监测系统对田间作物根系进行两个维度上的表型获取与分析，解决了现有根系监测设备存在的不能开展田间大批量实验、不能开展精确、自动获取与分析作物根系表型的问题。本发明具体采用如下技术方案。

首先，为实现上述目的，提出一种田间作物根系表型的获取系统，其包括：第一方向根系表型获取子系统，其沿第一方向排列，包括根系检测通道、玻璃视窗、轨道以及RGV小车；其中，所述根系检测通道沿第一方向埋设在作物根系生长区域边缘；所述玻璃视窗，其沿第一方向设置在根系检测通道中接近作物根系生长区域一侧的侧壁上；所述轨道，其沿第一方向向上凸出设置在根系检测通道地面的中间位置；所述RGV小车，其底座上设置有与所述轨道配合的导向槽和行走轮，所述行走轮驱动所述RGV小车沿第一方向设置的所述轨道移动；所述RGV小车上还设置有：可调云台，其包括垂直设置在RGV小车上的第一滑动导轨，所述第一滑动导轨平行于所述玻璃视窗随所述RGV小车移动而同步地沿第一方向移动；所述第一滑动导轨上还沿第二方向水平地连接有第二滑动导轨，所述第二滑动导轨相对所述第一滑动导轨移动以接近所述玻璃视窗或远离玻璃视窗；集成平台，其设置在所述第二滑动导轨上，提供平台装载各传感器并能够通过旋转将传感器调节至拍摄所需的俯仰角，所述集成平台设置为同时垂直于所述第一滑动导轨以及第二滑动导轨且平行于所述玻璃视窗，所述集成平台上接近玻璃视窗的一侧设置有表型获取传感器组，用于分别采集玻璃视窗内作物根系沿第一方向分布的各类表型数据；所述田间作物根系表型的获取系统还包括第二方向根系表型获取子系统，其垂直于所述第一方向根系表型获取子系统沿第二方向排列，用于在第一方向根系表型获取子系统采集作物根系沿第一方向分布的表型数据的同时，扫描获取作物根系沿第二方向分布的表型数据。