2013年2月，德國農業部長赫爾穆特•布倫納宣布，巴伐利亞州農業研究中心（Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft，LFL）植物表型平臺正式運行，這意味著又一個大型植物表型平臺開始正式運轉。

圖/LemnaTec

表型組學是一個與表型鑒定研究相關的領域，并結合基因（基因組）或蛋白（蛋白組）的研究來探究表型的本質及它們之間的相互作用關系的學科。表型組又是指某一生物的全部性狀特征，不僅僅局限于農藝性狀，還應更加關注植株所表現出來的生理狀態。植物功能基因組學一項重要的內容是反映基因在不同植株、不同時期、不同組織、不同生理狀態以及體外培養的細胞中mRNA或蛋白質表達的差異等的轉錄水平，進而特異性地反映基因的表達水平和抗性、組織器官形成、系統發育、光合作用等的關系，通過基因表達的研究可望調節與抗性、品質、產量等對人類有價值基因的表達，從而達到對生物的定向調控。

植物表型組學的研究可以從小至核苷酸序列細胞，大至組織、器官種屬群體的表型來研究分析，并且可以進一步整合到基因組學研究中；而從系統生物學角度來看，從基因組到轉錄組、蛋白質組、代謝組以及表型組，表型組是各種組的表現形式。因此，植物表型組學的研究將是涉及各個方面的研究領域。隨著植物表型組學相關研究機構的建立，研究設施硬件及軟件的開發，科研論文的發表和成果的逐漸增多，尤其是植物表型組學學術會議的召開和相關學術團體的成立，預示著植物表型組學研究的新時代已經來臨。

近幾年來，發達國家的大型企業和公眾科研機構都投入了大量經費來構建大型植物表型平臺，前者代表如杜邦/先鋒、巴斯夫、拜耳、先正達、孟山都、英美煙草、日本住友化學等，后者代表如澳大利亞植物表型組設施“植物加速器”、法國農科院、德國萊布尼茨（Leibniz）植物遺傳和作物研究所、英國Aberystwyth大學、意大利麥塔龐特（Metapontum）植物生物技術研究所、日本理化學研究所（RIKEN）、美國唐納德丹佛植物科學中心、內布拉斯加大學林肯分校、加拿大McGill大學等等。甚至發展中國家例如印度，也在2012年投入巨資分別在印度農業研究理事會、印度園藝研究所、印度農業研究所、National Initiative on Climate Resilient Agriculture建立了大型植物表型平臺。很明顯，上都已深刻認識到植物表型平臺對于農業育種和糧食安全的重要價值。

德國LFL的植物表型平臺由目前上*提供商業化植物表型平臺的公司——LemnaTec定制化設計生產并安裝調試。該系統作為植物表型平臺Scanalyzer 3D的第三代技術，在很多領域做了新的嘗試，包括育種專家關注的兩大技術：高光譜成像和光合熒光（ΔF/Fm’）成像。

該系統通過可見光成像可以測量植物的結構、寬度、密度、對稱性、葉長、葉寬、葉面積、葉角度、葉顏色、葉病斑、種子顏色、種子顏色面積等參數，通過近紅外成像可以分析植物的水分分布狀態、水力學研究、脅迫生理學研究等，通過根系近紅外成像分析植物根系和土柱中的水分分布情況，通過紅外成像可以進行植物干旱脅迫研究、蒸騰研究等，通過熒光成像可以分析植物的光合生理狀態，通過高光譜成像能對植物水分生理、營養生理以及病理方面進行深入研究。由于所有植物都通過條形碼或射頻標記，其整個生活史的的不同階段所有的表型數據都可定期進行測量。

為了更好的模擬谷類作物在田間的生長環境，改進土質和植物的互作關系，實驗盆規格特設置為400 x 400 mm，能裝高達15升的土壤，可稱之為Micro-Field系統。

整個項目從工程的設計階段到交付使用，LemnaTec公司表現出了卓悅地工作效率，整個工期不到6個月。同時，在節能上，該系統也有令人稱贊的表現，節能效率達80%以上。

整株植物包含根系部分，都能進行3D成像，通過改進傳輸管理系統，本系統的通量能提高35%，每天可獲得多達2000株植物的植物表型和生理數據，大大提高了LFL谷物育種的效率。

圖/LemnaTec

圖/LemnaTec

【原文刊載于《澤泉快訊》第6卷第1期】