一种田间作物根系表型的多通道获取系统技术方案

本发明专利技术提供一种田间作物根系表型的多通道获取系统，其包括根系检测通道、设置在根系检测通道上的玻璃视窗以及设置在根系检测通道之间的根管和监测仪。本发明专利技术通过驱动监测仪沿根管在作物根系生长区域的地下水平运行，从而通过内窥式的拍摄方式获得各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。本发明专利技术可以在最接近自然的状态下，通过多通道根管监测系统进行田间作物根系表型的获取与分析，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。

【技术实现步骤摘要】
一种田间作物根系表型的多通道获取系统
本专利技术涉及田间作物培育
，具体而言涉及一种田间作物根系表型的多通道获取系统。
技术介绍
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。其包括作物的结构、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，且容易引入人为因素，极易导致测量数据的误差。现有的根系表型获取手段，其可分析样本的规模小、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。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种田间作物根系表型的多通道获取系统。本专利技术具体采用如下技术方案。为实现上述目的，提出一种田间作物根系表型的多通道获取系统，其包括：根系检测通道，其包括相互平行地埋设在作物根系生长区域边缘的至少两个，所述根系检测通道埋入地下的深度至少达到作物根系的生长深度范围；根管，其设置在相互平行的根系检测通道之间，所述根管贯穿作物根系生长区域；监测仪，其设置在各根管内，沿根管在作物根系生长区域的地下水平运行，所述监测仪在所述根管内沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述根系检测通道，其靠近作物根系的侧壁还设置有玻璃视窗，作物根系生长区域边缘的作物，其根系贴近所述玻璃视窗生长。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述玻璃视窗，其设置在根系检测通道中靠近作物根系的侧壁，作物根系生长区域边缘的作物，其根系贴近所述玻璃视窗生长。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述玻璃视窗上还设置有卷帘结构，卷帘结构由玻璃视窗顶部放下，遮挡射入作物根系生长区域内的光线，或者在拍摄玻璃视窗上作物根系分布状况时向上卷起由采光井所引入的自然光或为根系检测通道内的照明设备为根系拍摄提供照明。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述根管包括有相互平行间隔设置在作物根系生长区域内的多组，每一组中均分别包括分别水平设置在作物根系生长区域内不同深度的多根，各根根管之间相互平行，每一根根管内均分别设置有监测仪，各监测仪分别在所述根管内水平移动并沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述根管设置为N排M列的阵列，每一排根管之间间距相等，每一列根管之间其埋设在作物根系生长区域内的深度相差相同，根管埋设的最深深度不超过所述根系检测通道埋入地下的深度，每一根根管内均分别设置有监测仪，各监测仪分别在所述根管内水平移动并沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述根管设置为5排5列的阵列，其中各排根管之间间距大于各列根管之间的间距。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述每一根根管，其均包括有连接为一直线的多个透明管，各透明管的首端和尾端分别设置有连接部，相邻透明管的连接部相互插接固定或相互螺纹拧接固定，每一根根管其首端的透明管以及尾端的透明管的端部还分别设置有密封盖，所述密封盖为不透明材质，遮挡由端部射入根管内的光线。可选的，上述任一的田间作物根系表型的多通道获取系统，其中，所述监测仪主体为圆柱结构，所述监测仪设置在所述透明管所连接形成发根管内部；所述监测仪的一端或两端设置有运动模块，其包括沿圆柱结构周向转动的转动轮，还包括沿圆柱结构轴向转动的驱动轮，所述监测仪由驱动轮驱动在所述根管内沿根管轴向水平移动，由转动轮驱动在根管的周向旋转；所述监测仪的中部设置有LED光源，其在监测仪拍摄根管沿线360°范围内作物根系的分布状况时为监测仪中的图像获取单元提供拍摄所需照明，至少照亮图像获取单元的拍摄区域；数据处传输存储模块，其设置在监测仪内，与图像获取单元电连接，存储监测仪在根管内不同位置所拍摄的不同角度下的作物根系的分布状况的照片。有益效果本专利技术通过根系检测通道、设置在根系检测通道上的玻璃视窗以及设置在根系检测通道之间的根管和监测仪，以内窥的方式，驱动监测仪沿根管在作物根系生长区域的地下水平运行，从而拍摄获得各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。本专利技术可以在最接近自然的状态下，通过多通道根管监测系统进行田间作物根系表型的获取与分析，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。本专利技术的根管可设置为贯穿整个作物根系生长区域，因而，可以通过对根管四周的扫描，高通量、高精度地实现对田间根系作物根系表型的获取与分析。本专利技术相对现有技术，能够在不影响作物生长，保证采样准确率的基础上，提高对作物地下表型的获取效率和采集精度。本专利技术还可进一步的通过根系检测通道边上的玻璃视窗进一步完整直观地获得作物完整根系的生长形态信息。这种方式能够直接利用现有图像扫描设备直接进行扫描，直接提取作物根系的表型数据，还能够为研究者提供更为直观的作物根系表型数据，其数据采集效率更高，且能够区别根管做属于的平面，从作物根系的另一个视角获得其精度更佳的采样数据。为避免获取作物表型时外部环境对作物根系的影响，本专利技术时进一步地在根管的两端设置密封盖，在玻璃视窗上设置卷帘结构实现对外部光照的遮挡，避免外部光线影响作物根系自然生长环境，避免影响表型表达准确性。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本专利技术的实施例一起，用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种田间作物根系表型的多通道获取系统，其特征在于，包括：/n根系检测通道(4)，其包括相互平行地埋设在作物根系生长区域边缘的至少两个，所述根系检测通道(4)埋入地下的深度至少达到作物根系的生长深度范围；/n根管(2)，其设置在相互平行的根系检测通道(4)之间，所述根管(2)贯穿作物根系生长区域；/n监测仪(6)，其设置在各根管(2)内，沿根管在作物根系生长区域的地下水平运行，所述监测仪(6)在所述根管(2)内沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。/n

【技术特征摘要】
1.一种田间作物根系表型的多通道获取系统，其特征在于，包括：
根系检测通道(4)，其包括相互平行地埋设在作物根系生长区域边缘的至少两个，所述根系检测通道(4)埋入地下的深度至少达到作物根系的生长深度范围；
根管(2)，其设置在相互平行的根系检测通道(4)之间，所述根管(2)贯穿作物根系生长区域；
监测仪(6)，其设置在各根管(2)内，沿根管在作物根系生长区域的地下水平运行，所述监测仪(6)在所述根管(2)内沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。


2.如权利要求1所述的田间作物根系表型的多通道获取系统，其特征在于，所述根系检测通道(4)，其顶部设置有采光井(3)，所述采光井(3)为透明材质，将自然光引入根系检测通道(4)内提供照明。


3.如权利要求2所述的田间作物根系表型的多通道获取系统，其特征在于，根系检测通道(4)，其靠近作物根系的侧壁还设置有玻璃视窗(1)，作物根系生长区域边缘的作物，其根系贴近所述玻璃视窗(1)生长。


4.如权利要求3所述的田间作物根系表型的多通道获取系统，其特征在于，所述玻璃视窗(1)上还设置有卷帘结构，卷帘结构由玻璃视窗(1)顶部放下，遮挡射入作物根系生长区域内的光线，或者在拍摄玻璃视窗(1)上作物根系分布状况时向上卷起由采光井(3)所引入的自然光或为根系检测通道(4)内的照明设备为根系拍摄提供照明。


5.如权利要求1所述的田间作物根系表型的多通道获取系统，其特征在于，所述根管(2)包括有相互平行间隔设置在作物根系生长区域内的多组，每一组中均分别包括分别水平设置在作物根系生长区域内不同深度的多根，各根根管之间相互平行，每一根根管内均分别设置有监测仪(6)，各监测仪(6)分别在所述根管(2)内水平移动并沿根管的周向旋转，拍摄各根管沿线360°范围内作物根系的分布状况。


6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜东，傅秀清，吴劼，周国栋，丁艳锋，毛江美，
申请(专利权)人：南京慧瞳作物表型组学研究院有限公司，南京农业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32