[发明专利]一种基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置

说明书

本发明公开了一种基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置。该装置实现了高精度、高通量和全自动的水稻全生育期地上地下表型信息获取和数字一体化数据存储。本发明采用倾斜30度的根盒用于放置植株生长，根盒底面为玻璃材质，根系由重力作用贴于玻璃面上生长，根盒可以为根盒遮光且能在测量时补光；采用机器人搭载红外相机、高光谱相机、RGB可见光相机和扫描仪用于植株地上地下部分表型测量；结合环境监控系统完成表型和环境的探测。本发明提供了一种高通量、全自动、高精度的水稻全生育期根系表型测量方案，能快速准确获取水稻性状和环境信息，帮助生物学家结合基因数据，完成水稻功能基因组解析的工作。

技术领域

本发明属于农业自动化领域，具体涉及一种基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置。

背景技术

全球一半人口以水稻作为主粮，同时水稻也是我国主要粮食作物。实现粮食产量的持续增长对于我国以及世界都有非常重要的意义。通过水稻育种和功能基因组解析，深入挖掘水稻潜力，培育高产、高营养和强抗逆和的水稻是每个水稻研究者的共同心愿。

测序技术已经比较成熟，水稻的基因测序早已完成，基因功能的解析成为目前水稻育种的重点和难点。要实现对水稻基因功能解析就必须将表型与基因型结合，通过表型信息确定植株变异基因定位点，这对表型数据的获取提出了新的要求。传统的人工获取表型数据的方法效率慢、精度低、成本高，制约了功能基因解析的发展，为加快水稻遗传改良的进度，高通量、高精度的表型设备成为目前的主要需求。近年来随着植物表型技术的发展，越来越多的表型信息被深入挖掘，人眼能直观观测的表型性状能够很容易获取图像来进行量化提取，比如株高、叶片颜色、水稻分蘖等表型信息。但是，随着功能基因组解析的推进，人们所关注的表型信息越来越多，从可见到不可见的，从植株表面到植株内部、从地上部分到地下部分，这些都对表型获取设备提出了新的要求。

对于植物来说，根系是吸收水分和营养的器官，根系的发达与否与作物生长状态息息相关，培育具有发达根系的作物对于提高作物产量有着非常重要的意义。但是就目前而言，地下部分特别是根系表型的测量一直都是表型测量的难点，特别是无损检测根系的生长发育状态一直是目前作物研究的一个瓶颈。

发明内容：

(一)要解决的技术问题

要推进水稻功能基因组解析，对表型设备提出了新的要求。

1.无损检测：在不破坏植株生理结构的前提下尽可能保证获取植株真实的性状信息。无损检测可以实时获取植物生长动态参数，结合环境信息试表型信息更加有用且具有说服力。

2.高通量：一方面为了满足研究过程中对实验材料多品种、多重复和多对照的要求，另一方面结合代谢组学实时监测植株内部生理生化信息，就需要在在内部生化信息改变前完成全部监测任务，就需要在短时间完成大批量的表型数据监测。

3.多表型：为了实现多尺度表型和基因的联合分析，需要获取生理生化的多种表型信息。

4.全生育期根系测量：由于根系生长于土壤无法直接观测，要实现在保证植株正常生长的前提下，精确地观测到根系的生长发育情况是本发明要解决的主要问题。

(二)技术方案

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案，一种基于智能机器人的水稻根系性状无损测量装置。