用于高通量植物表型成像的培养装置及测量方法与流程

本发明涉及农业生物技术领域，特别是涉及一种用于高通量植物表型成像的培养装置及测量方法。

背景技术：

目前通过高通量植物表型成像技术对植物的主要农艺性状进行测量，同时结合植物基因组学数据进行分析已经是植物育种的主要趋势。高通量的植物表型成像技术主要通过使用可见光镜头、NIR镜头等对植物顶部和测量进行成像，同时利用图形分析软件获取植物的表型数据，比如植物高度、植物冠幅大学、植株颜色等。

国际上用于高通量表型成像的系统中，植物的培养一般使用白色、黑色或者透明的培养装置。当需要测量植株地上部分时，使用白色或黑色培养装置；当需要进行根系测量时，一般使用透明培养装置，从而获取根系图像。这就需要在进行植物表型成像时至少进行两次成像操作，同时还需要将植物进行移栽，这个过程既浪费时间，又容易损伤到植物体本身。

本申请基于提高植物表型成像效率，整合成像过程中关于地上部分和地下部分测量而设计的专用于高通量表型成像的土培和水培装置，帮助科研人员一次获取植物所有的部分的图像。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于高通量植物表型成像的培养装置，通过相对转动两个套设连接的培养盆，使得两个培养盆套设构成的组合盆体的侧壁部分或完全遮光，进而满足不同的需求。

本发明还提供了一种应用前述高通量植物表型成像的培养装置的测量方法，不仅能够一次完成植物的上部分和下部分的成像操作，大大的测量节约时间，还能够有效地避免对植物本体造成损伤。

本发明提供的技术方案如下：

一种用于高通量植物表型成像的培养装置，包括：

第一培养盆，第二培养盆；

所述第一培养盆和所述第二培养盆均包括一盆底，以及围设在所述盆底四周的盆壁；

所述盆壁由用于光线透过的透明板和用于遮挡光线的遮盖板沿所述盆底的外周周长方向拼接构成；

所述第一培养盆与所述第二培养盆可拆分的套设连接，且可相对转动，用于使得所述第一培养盆与所述第二培养盆套设构成的组合盆体的侧壁部分或完全遮光。

本技术方案中，通过套设在一起的两个培养盆，以及两个培养盆的盆壁均由透明板和遮盖板沿盆底的外周周长方向拼接，这样转动两个培养盆，使得两培养盆套设构成的组合盆体的侧壁，在对植物根系遮光时，遮盖板与透明板相对应，而在对植物表型成像获取图像时，两个培养盆的透明板相互对应，达到同时获取植物的上部分和下部分同时图像数据，不仅植物表型成像效率高，且使用较方便，省时省力。

优选地，所述盆壁的侧壁包括依次相邻的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁，所述四个侧壁为平板或弧面板状。

优选地，所述盆壁的侧壁数目为偶数，所述透明板相邻设置或相对设置；

所述遮盖板相邻设置或相对设置。

本技术方案中，培养盆的加工程序简单，可以通过两种不同的板拼接构成，使得整个盆壁的一半能够透过光线，而另一半无法透过光线，从而实现在不同的使用情况下转动两个培养盆的盆壁对应关系即可。

优选地，所述第一培养盆的所述盆壁的两个相邻侧壁之间由连接管连接，所述连接管为长条形。

优选地，所述连接管的横截面为圆形或方形中的一种。

优选地，还包括一用于固定植物的支撑组件，所述支撑组件包括与所述连接管连接的支撑架和用于将植物的上部固定在所述支撑架上的绳线。

本技术方案中，在第一培养盆的盆壁的两个相邻侧壁之间连接一连接管，目的是通过设置的连接管与支撑组件的支撑架连接，实现对支撑架的固定，满足通过绳线固定在支撑架上的植物的上部固定效果较佳，提高最终获取的植物表型成像精准度。

优选地，所述盆底为圆形、正方形或正六边形，且所述第一培养盆和所述第二培养盆的所述透明板和所述遮盖板的大小均相同。

本技术方案中将盆底设置为圆形、正方形或正六边形，目的是方便将两个培养盆套设在一起，还可以保证透明板、遮盖板之间的对应，使得不同使用情况下提高遮盖效果和植物根系的显示效果。因此，进一步的将透明板和遮盖板的大小相同设置成相同。

应用前述的高通量植物表型成像的培养装置的测量方法，包括如下步骤：

植物栽培在第二培养盆，第二培养盆置于第一培养盆内；

当对植物根系遮光时，转动第一培养盆或第二培养盆，使得所述第一培养盆的遮挡板与所述第二培养盆的透明板相对应，使得构成的组合盆体的侧壁完全遮光；

当对植物表型成像获取图像时，转动第一培养盆或第二培养盆，使得所述第一培养盆的透明板与所述第二培养盆的透明板相对应，使得构成的组合盆体的侧壁部分遮光，部分使其植物的上部分和下部分均处于光照状态。

当对植物表型成像获取图像时，植物的上部分和下部分均处于光照状态，采用高通量表型测量系统获取植物器官的表型参数，建立植物表型数据库。

本发明的一种用于高通量植物表型成像的培养装置及测量方法与现有技术相比，本发明能够带来以下至少一项有益效果：

1)本发明仅需对植物表型成像时进行一次成像操作，不仅省时，还可以精准高效的获取植物表型成像图像，提高植物表型成像效率。

2)本发明可以根据不同情况，调整两个培养盆的盆壁的侧壁对应关系，进而实现对植物根系遮光和对植物表型成像获取图像之间进行切换。

3)本发明可以通过设置的支撑组件，实现支撑架与第一培养盆的侧壁之间设置的连接管进行连接，绳线将植物的上部分茎秆固定在支撑架上，保证上部分茎秆生长固定，有效地避免植物损坏，更优的是保证成像效率。

4)本发明结构简单，操作方便，提高植物表型成像效率，且通过高通量表型测量系统可以迅速、有效的获取植物所有器官的重要表型参数，从而建立植物表型数据库，供后期科研人员分子标记开发、栽培技术探索等。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种用于高通量植物表型成像的培养装置及测量方法上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明用于高通量植物表型成像的培养装置的第一培养盆的组成俯视结构示意图；

图2是本发明用于高通量植物表型成像的培养装置的第二培养盆的组成俯视结构示意图；

图3是本发明用于高通量植物表型成像的培养装置的支撑架的结构示意图；

图4是本发明用于高通量植物表型成像的培养装置的植物栽培后从四个方便观看的结构示意图；

图5是本发明用于高通量植物表型成像的培养装置的高通量表型成像获取图像时从四个方便观看的结构示意图；

图6是本发明应用高通量植物表型成像的培养装置的测量方法的主要步骤示意图；

图7是本发明应用高通量植物表型成像的培养装置的测量方法的一个具体实施例的示意图。

附图标号说明：

第一培养盆100；第二培养盆200；盆壁300；第一侧壁301；第二侧壁302；第三侧壁303；第四侧壁304；连接管305；支撑架400。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形其中，附图4、5中的黑色表示遮挡板，白色表示透明板。

作为本发明的一个具体实施例一中，如图1、2所示，一种用于高通量植物表型成像的培养装置，包括第一培养盆100，第二培养盆200，其中，第一培养盆100和第二培养盆200均包括一盆底，以及围设在盆底四周的盆壁300，设置的盆壁300由用于光线透过的透明板和用于遮挡光线的遮盖板沿盆底的外周周长方向拼接构成。实际运用时，将第一培养盆100内可拆分的套设第二培养盆200，且培养盆可相对转动，使得第一培养盆100与第二培养盆200套设构成的组合盆体的侧壁部分或完全遮光，使其满足不同的需求。

见图1、2所示，设置的盆壁300包括侧壁，且将侧壁围成两端开口形状，同时将其底端与盆底的四周壁进行连接，构成能够栽培植物的盆体。当然在其他实施例中盆壁300和盆底可以是一体成型的。

在本发明的一个具体实施例二中，对实施例一进行改进，具体的将盆壁300的侧壁包括依次相邻的第一侧壁301、第二侧壁302、第三侧壁303以及第四侧壁304，且四个侧壁均为平板或弧面板状。

具体的，盆壁300的侧壁数目为偶数，将透明板相邻设置或相对设置，或者将遮盖板相邻设置或相对设置。具体的本申请中，将第一侧壁301和第二侧壁302设置为透明板，而第三侧壁303和第四侧壁304设置为遮盖板；或第一侧壁301和第二侧壁302为遮盖板，第三侧壁303和第四侧壁304为透明板；或第一侧壁301和第三侧壁303为遮盖板，第二侧壁302和第四侧壁304为透明板，均可，只需满足第二培养盆200置于第一培养盆100中，第二培养盆200的透明板与第一培养盆100的遮挡板相对应，或第二培养盆200的透明板与第一培养盆100的透明板相对应即可，具体的是根据实际情况做合理的对应调整，进而满足不同的需求。

在本发明的一个具体实施例三中，对上述实施例进行改进，参看图3所示，将第一培养盆100的盆壁300的两个相邻侧壁之间连接一连接管305，且连接管305为长条形。而设置的连接管305主要用于与一固定植物的支撑组件连接，其中，支撑组件包括支撑架400和绳线。

具体的，将支撑架400的末端插设在连接管305中，再用绳线将植物的上部分茎秆固定在支撑架400上，防止一些茎秆较柔软的植物倒伏。其中，为使支撑架400与连接管305的配合，本申请中，将连接管305的横截面设置为圆形或方形中的一种，这样可以方便两者连接，当然在其他实施例中，可以设置为其他形状，具体的可根据实际需要设置，本申请中不再一一赘述。

当然在其他实施例中，盆底可以设置为圆形、正方形或正六边形均可。只需保证第二培养盆200能够至于第一培养盆100中，且能够在其中做转动，调节透明板与遮盖板，以及透明板与透明板之间对应即可。因此，本申请中将每个培养盆的透明板与遮盖板的大小设置的均相同。

本申请中优选地将第一培养盆100设置成41cm(L)x41cm(W)x31cm(H)，且采用厚度为1cm的板制成，而第二培养盆200设置成40cm(L)x40cm(W)x30cm(H)，且同样采用厚度为1cm的板制成。而连接管305优选地采用圆形管制成，且圆形管的直径在0.3cm左右即可，当然为保证支撑架400能够插入连接管305中，将其直径设置的稍小于连接管305的直径即可。

在本发明中还提供了一种应用高通量植物表型成像的培养装置的测量方法，参看图6所示，包括如下步骤：

植物栽培在第二培养盆200，第二培养盆200置于第一培养盆100内；

当对植物根系遮光时，转动第一培养盆100或第二培养盆200，使得第一培养盆100的遮挡板与第二培养盆200的透明板相对应，使得构成的组合盆体的侧壁完全遮光，满足植物下部分处于遮光状态，见图4所示。

当对植物表型成像获取图像时，转动第一培养盆100或第二培养盆200，使得第一培养盆100的透明板与第二培养盆200的透明板相对应，使得构成的组合盆体的侧壁部分遮光，另一部使植物的上部分和下部分均处于光照状态，见图5所示。

对上述实施例进行改进，得到另一种应用高通量植物表型成像的培养装置的测量方法，参看图7所示，包括如下步骤：植物栽培在第二培养盆200，第二培养盆200置于第一培养盆100内；

当对植物根系遮光时，转动第一培养盆100或第二培养盆200，使得第一培养盆100的遮挡板与第二培养盆200的透明板相对应，使得构成的组合盆体的侧壁完全遮光，满足植物下部分处于遮光状态，见图4所示。

当对植物表型成像获取图像时，转动第一培养盆100或第二培养盆200，使得第一培养盆100的透明板与第二培养盆200的透明板相对应，使得构成的组合盆体的侧壁部分遮光，另一部使植物的上部分和下部分均处于光照状态，见图5所示，进一步采用高通量表型测量系统获取植物器官的表型参数，建立植物表型数据库。

实际运用时，第二培养盆200用来装土或者培养液，培养植物；第一培养盆100用于安装第二培养盆200；通过转动两个培养盆的安装方向，可以使得盆壁300全部是黑色侧面的盆体，也可以得到两个黑色侧面和两个透明侧面的盆体，这取决于表型成像的目标做合理的调整。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。