本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置及測量方法。

背景技術(shù)：

目前通過高通量植物表型成像技術(shù)對植物的主要農(nóng)藝性狀進行測量，同時結(jié)合植物基因組學(xué)數(shù)據(jù)進行分析已經(jīng)是植物育種的主要趨勢。高通量的植物表型成像技術(shù)主要通過使用可見光鏡頭、NIR鏡頭等對植物頂部和測量進行成像，同時利用圖形分析軟件獲取植物的表型數(shù)據(jù)，比如植物高度、植物冠幅大學(xué)、植株顏色等。

國際上用于高通量表型成像的系統(tǒng)中，植物的培養(yǎng)一般使用白色、黑色或者透明的培養(yǎng)裝置。當(dāng)需要測量植株地上部分時，使用白色或黑色培養(yǎng)裝置；當(dāng)需要進行根系測量時，一般使用透明培養(yǎng)裝置，從而獲取根系圖像。這就需要在進行植物表型成像時至少進行兩次成像操作，同時還需要將植物進行移栽，這個過程既浪費時間，又容易損傷到植物體本身。

本申請基于提高植物表型成像效率，整合成像過程中關(guān)于地上部分和地下部分測量而設(shè)計的專用于高通量表型成像的土培和水培裝置，幫助科研人員一次獲取植物所有的部分的圖像。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置，通過相對轉(zhuǎn)動兩個套設(shè)連接的培養(yǎng)盆，使得兩個培養(yǎng)盆套設(shè)構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁部分或完全遮光，進而滿足不同的需求。

本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用前述高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的測量方法，不僅能夠一次完成植物的上部分和下部分的成像操作，大大的測量節(jié)約時間，還能夠有效地避免對植物本體造成損傷。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置，包括：

第一培養(yǎng)盆，第二培養(yǎng)盆；

所述第一培養(yǎng)盆和所述第二培養(yǎng)盆均包括一盆底，以及圍設(shè)在所述盆底四周的盆壁；

所述盆壁由用于光線透過的透明板和用于遮擋光線的遮蓋板沿所述盆底的外周周長方向拼接構(gòu)成；

所述第一培養(yǎng)盆與所述第二培養(yǎng)盆可拆分的套設(shè)連接，且可相對轉(zhuǎn)動，用于使得所述第一培養(yǎng)盆與所述第二培養(yǎng)盆套設(shè)構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁部分或完全遮光。

本技術(shù)方案中，通過套設(shè)在一起的兩個培養(yǎng)盆，以及兩個培養(yǎng)盆的盆壁均由透明板和遮蓋板沿盆底的外周周長方向拼接，這樣轉(zhuǎn)動兩個培養(yǎng)盆，使得兩培養(yǎng)盆套設(shè)構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁，在對植物根系遮光時，遮蓋板與透明板相對應(yīng)，而在對植物表型成像獲取圖像時，兩個培養(yǎng)盆的透明板相互對應(yīng)，達到同時獲取植物的上部分和下部分同時圖像數(shù)據(jù)，不僅植物表型成像效率高，且使用較方便，省時省力。

優(yōu)選地，所述盆壁的側(cè)壁包括依次相鄰的第一側(cè)壁、第二側(cè)壁、第三側(cè)壁以及第四側(cè)壁，所述四個側(cè)壁為平板或弧面板狀。

優(yōu)選地，所述盆壁的側(cè)壁數(shù)目為偶數(shù)，所述透明板相鄰設(shè)置或相對設(shè)置；

所述遮蓋板相鄰設(shè)置或相對設(shè)置。

本技術(shù)方案中，培養(yǎng)盆的加工程序簡單，可以通過兩種不同的板拼接構(gòu)成，使得整個盆壁的一半能夠透過光線，而另一半無法透過光線，從而實現(xiàn)在不同的使用情況下轉(zhuǎn)動兩個培養(yǎng)盆的盆壁對應(yīng)關(guān)系即可。

優(yōu)選地，所述第一培養(yǎng)盆的所述盆壁的兩個相鄰側(cè)壁之間由連接管連接，所述連接管為長條形。

優(yōu)選地，所述連接管的橫截面為圓形或方形中的一種。

優(yōu)選地，還包括一用于固定植物的支撐組件，所述支撐組件包括與所述連接管連接的支撐架和用于將植物的上部固定在所述支撐架上的繩線。

本技術(shù)方案中，在第一培養(yǎng)盆的盆壁的兩個相鄰側(cè)壁之間連接一連接管，目的是通過設(shè)置的連接管與支撐組件的支撐架連接，實現(xiàn)對支撐架的固定，滿足通過繩線固定在支撐架上的植物的上部固定效果較佳，提高最終獲取的植物表型成像精準(zhǔn)度。

優(yōu)選地，所述盆底為圓形、正方形或正六邊形，且所述第一培養(yǎng)盆和所述第二培養(yǎng)盆的所述透明板和所述遮蓋板的大小均相同。

本技術(shù)方案中將盆底設(shè)置為圓形、正方形或正六邊形，目的是方便將兩個培養(yǎng)盆套設(shè)在一起，還可以保證透明板、遮蓋板之間的對應(yīng)，使得不同使用情況下提高遮蓋效果和植物根系的顯示效果。因此，進一步的將透明板和遮蓋板的大小相同設(shè)置成相同。

應(yīng)用前述的高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的測量方法，包括如下步驟：

植物栽培在第二培養(yǎng)盆，第二培養(yǎng)盆置于第一培養(yǎng)盆內(nèi)；

當(dāng)對植物根系遮光時，轉(zhuǎn)動第一培養(yǎng)盆或第二培養(yǎng)盆，使得所述第一培養(yǎng)盆的遮擋板與所述第二培養(yǎng)盆的透明板相對應(yīng)，使得構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁完全遮光；

當(dāng)對植物表型成像獲取圖像時，轉(zhuǎn)動第一培養(yǎng)盆或第二培養(yǎng)盆，使得所述第一培養(yǎng)盆的透明板與所述第二培養(yǎng)盆的透明板相對應(yīng)，使得構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁部分遮光，部分使其植物的上部分和下部分均處于光照狀態(tài)。

當(dāng)對植物表型成像獲取圖像時，植物的上部分和下部分均處于光照狀態(tài)，采用高通量表型測量系統(tǒng)獲取植物器官的表型參數(shù)，建立植物表型數(shù)據(jù)庫。

本發(fā)明的一種用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置及測量方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠帶來以下至少一項有益效果：

1)本發(fā)明僅需對植物表型成像時進行一次成像操作，不僅省時，還可以精準(zhǔn)高效的獲取植物表型成像圖像，提高植物表型成像效率。

2)本發(fā)明可以根據(jù)不同情況，調(diào)整兩個培養(yǎng)盆的盆壁的側(cè)壁對應(yīng)關(guān)系，進而實現(xiàn)對植物根系遮光和對植物表型成像獲取圖像之間進行切換。

3)本發(fā)明可以通過設(shè)置的支撐組件，實現(xiàn)支撐架與第一培養(yǎng)盆的側(cè)壁之間設(shè)置的連接管進行連接，繩線將植物的上部分莖稈固定在支撐架上，保證上部分莖稈生長固定，有效地避免植物損壞，更優(yōu)的是保證成像效率。

4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，提高植物表型成像效率，且通過高通量表型測量系統(tǒng)可以迅速、有效的獲取植物所有器官的重要表型參數(shù)，從而建立植物表型數(shù)據(jù)庫，供后期科研人員分子標(biāo)記開發(fā)、栽培技術(shù)探索等。

附圖說明

下面將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說明優(yōu)選實施方式，對一種用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置及測量方法上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進一步說明。

圖1是本發(fā)明用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的第一培養(yǎng)盆的組成俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的第二培養(yǎng)盆的組成俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的植物栽培后從四個方便觀看的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的高通量表型成像獲取圖像時從四個方便觀看的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明應(yīng)用高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的測量方法的主要步驟示意圖；

圖7是本發(fā)明應(yīng)用高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的測量方法的一個具體實施例的示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

第一培養(yǎng)盆100；第二培養(yǎng)盆200；盆壁300；第一側(cè)壁301；第二側(cè)壁302；第三側(cè)壁303；第四側(cè)壁304；連接管305；支撐架400。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實施方式。

為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實際結(jié)構(gòu)。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結(jié)構(gòu)或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標(biāo)出了其中的一個。在本文中，“一個”不僅表示“僅此一個”，也可以表示“多于一個”的情形其中，附圖4、5中的黑色表示遮擋板，白色表示透明板。

作為本發(fā)明的一個具體實施例一中，如圖1、2所示，一種用于高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置，包括第一培養(yǎng)盆100，第二培養(yǎng)盆200，其中，第一培養(yǎng)盆100和第二培養(yǎng)盆200均包括一盆底，以及圍設(shè)在盆底四周的盆壁300，設(shè)置的盆壁300由用于光線透過的透明板和用于遮擋光線的遮蓋板沿盆底的外周周長方向拼接構(gòu)成。實際運用時，將第一培養(yǎng)盆100內(nèi)可拆分的套設(shè)第二培養(yǎng)盆200，且培養(yǎng)盆可相對轉(zhuǎn)動，使得第一培養(yǎng)盆100與第二培養(yǎng)盆200套設(shè)構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁部分或完全遮光，使其滿足不同的需求。

見圖1、2所示，設(shè)置的盆壁300包括側(cè)壁，且將側(cè)壁圍成兩端開口形狀，同時將其底端與盆底的四周壁進行連接，構(gòu)成能夠栽培植物的盆體。當(dāng)然在其他實施例中盆壁300和盆底可以是一體成型的。

在本發(fā)明的一個具體實施例二中，對實施例一進行改進，具體的將盆壁300的側(cè)壁包括依次相鄰的第一側(cè)壁301、第二側(cè)壁302、第三側(cè)壁303以及第四側(cè)壁304，且四個側(cè)壁均為平板或弧面板狀。

具體的，盆壁300的側(cè)壁數(shù)目為偶數(shù)，將透明板相鄰設(shè)置或相對設(shè)置，或者將遮蓋板相鄰設(shè)置或相對設(shè)置。具體的本申請中，將第一側(cè)壁301和第二側(cè)壁302設(shè)置為透明板，而第三側(cè)壁303和第四側(cè)壁304設(shè)置為遮蓋板；或第一側(cè)壁301和第二側(cè)壁302為遮蓋板，第三側(cè)壁303和第四側(cè)壁304為透明板；或第一側(cè)壁301和第三側(cè)壁303為遮蓋板，第二側(cè)壁302和第四側(cè)壁304為透明板，均可，只需滿足第二培養(yǎng)盆200置于第一培養(yǎng)盆100中，第二培養(yǎng)盆200的透明板與第一培養(yǎng)盆100的遮擋板相對應(yīng)，或第二培養(yǎng)盆200的透明板與第一培養(yǎng)盆100的透明板相對應(yīng)即可，具體的是根據(jù)實際情況做合理的對應(yīng)調(diào)整，進而滿足不同的需求。

在本發(fā)明的一個具體實施例三中，對上述實施例進行改進，參看圖3所示，將第一培養(yǎng)盆100的盆壁300的兩個相鄰側(cè)壁之間連接一連接管305，且連接管305為長條形。而設(shè)置的連接管305主要用于與一固定植物的支撐組件連接，其中，支撐組件包括支撐架400和繩線。

具體的，將支撐架400的末端插設(shè)在連接管305中，再用繩線將植物的上部分莖稈固定在支撐架400上，防止一些莖稈較柔軟的植物倒伏。其中，為使支撐架400與連接管305的配合，本申請中，將連接管305的橫截面設(shè)置為圓形或方形中的一種，這樣可以方便兩者連接，當(dāng)然在其他實施例中，可以設(shè)置為其他形狀，具體的可根據(jù)實際需要設(shè)置，本申請中不再一一贅述。

當(dāng)然在其他實施例中，盆底可以設(shè)置為圓形、正方形或正六邊形均可。只需保證第二培養(yǎng)盆200能夠至于第一培養(yǎng)盆100中，且能夠在其中做轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)透明板與遮蓋板，以及透明板與透明板之間對應(yīng)即可。因此，本申請中將每個培養(yǎng)盆的透明板與遮蓋板的大小設(shè)置的均相同。

本申請中優(yōu)選地將第一培養(yǎng)盆100設(shè)置成41cm(L)x41cm(W)x31cm(H)，且采用厚度為1cm的板制成，而第二培養(yǎng)盆200設(shè)置成40cm(L)x40cm(W)x30cm(H)，且同樣采用厚度為1cm的板制成。而連接管305優(yōu)選地采用圓形管制成，且圓形管的直徑在0.3cm左右即可，當(dāng)然為保證支撐架400能夠插入連接管305中，將其直徑設(shè)置的稍小于連接管305的直徑即可。

在本發(fā)明中還提供了一種應(yīng)用高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的測量方法，參看圖6所示，包括如下步驟：

植物栽培在第二培養(yǎng)盆200，第二培養(yǎng)盆200置于第一培養(yǎng)盆100內(nèi)；

當(dāng)對植物根系遮光時，轉(zhuǎn)動第一培養(yǎng)盆100或第二培養(yǎng)盆200，使得第一培養(yǎng)盆100的遮擋板與第二培養(yǎng)盆200的透明板相對應(yīng)，使得構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁完全遮光，滿足植物下部分處于遮光狀態(tài)，見圖4所示。

當(dāng)對植物表型成像獲取圖像時，轉(zhuǎn)動第一培養(yǎng)盆100或第二培養(yǎng)盆200，使得第一培養(yǎng)盆100的透明板與第二培養(yǎng)盆200的透明板相對應(yīng)，使得構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁部分遮光，另一部使植物的上部分和下部分均處于光照狀態(tài)，見圖5所示。

對上述實施例進行改進，得到另一種應(yīng)用高通量植物表型成像的培養(yǎng)裝置的測量方法，參看圖7所示，包括如下步驟：植物栽培在第二培養(yǎng)盆200，第二培養(yǎng)盆200置于第一培養(yǎng)盆100內(nèi)；

當(dāng)對植物根系遮光時，轉(zhuǎn)動第一培養(yǎng)盆100或第二培養(yǎng)盆200，使得第一培養(yǎng)盆100的遮擋板與第二培養(yǎng)盆200的透明板相對應(yīng)，使得構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁完全遮光，滿足植物下部分處于遮光狀態(tài)，見圖4所示。

當(dāng)對植物表型成像獲取圖像時，轉(zhuǎn)動第一培養(yǎng)盆100或第二培養(yǎng)盆200，使得第一培養(yǎng)盆100的透明板與第二培養(yǎng)盆200的透明板相對應(yīng)，使得構(gòu)成的組合盆體的側(cè)壁部分遮光，另一部使植物的上部分和下部分均處于光照狀態(tài)，見圖5所示，進一步采用高通量表型測量系統(tǒng)獲取植物器官的表型參數(shù)，建立植物表型數(shù)據(jù)庫。

實際運用時，第二培養(yǎng)盆200用來裝土或者培養(yǎng)液，培養(yǎng)植物；第一培養(yǎng)盆100用于安裝第二培養(yǎng)盆200；通過轉(zhuǎn)動兩個培養(yǎng)盆的安裝方向，可以使得盆壁300全部是黑色側(cè)面的盆體，也可以得到兩個黑色側(cè)面和兩個透明側(cè)面的盆體，這取決于表型成像的目標(biāo)做合理的調(diào)整。

應(yīng)當(dāng)說明的是，上述實施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。