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  在全球气象变动加剧、粮食安全受严格挑战布景下，作物抗逆育种与胁迫响应机造钻研是农业科学主题议题。传统钻研存在局限，要么仅宏考观察表型，难触及分子调控性质；要么聚焦单一组学微观解析，缺与现实表型动态关联，难破解复合胁迫复杂调控网络。PlantScreen高通量植物表型系统和多组学技术的结合利用，正逐步成为抗逆育种钻研领域里关键的技术伎俩。该系统借助表型数据，捉拿植物对表界胁迫的宏观响应，使用多组学解析分子调控机造，迅速成立表型 - 组学的对应关系，揭示作物胁迫响应的多水平调控逻辑，为抗逆种类造就提供了高通量、高精度的技术支持。

传送带式PlantScreen高通量植物表型成像分析系统

马铃薯作为世界第四大主粮，虽兼具水分和空间利用效能优势，却对多沉胁迫极为敏感，单一或复合胁迫可导致减产甚至绝收。一项由德国、荷兰、英国、捷克等7国科研团队的结合钻研在《Plant Physiology》颁发沉磅成就——借助PlantScreen™高通量表型平台的动态监测能力，结合转录组、蛋白质组、代谢组、激素组的多组学整合分析，成功解析了马铃薯对单一及复合非生物胁迫的全维度响应机造。

图1. 尝试设计与表型&组学分析

动态表型监测：PlantScreen捕获胁迫响应的“实时轨迹”

  在这项覆盖5种胁迫处置（高温、干旱、水涝、高温+干旱、高温+干旱+水涝）的钻研中，PlantScreen平台承担了“全天候表型监测官”的角色。钻研团队拔取中度抗逆的马铃薯Desirée种类，通过平台集成的RGB成像、叶绿素荧光成像、热成像等多传感器？，实现了逐日无侵入式数据采集。

  从状态学特点来看，PlantScreen精准捉拿到分歧胁迫下的怪异表型信号：高温胁迫导致马铃薯叶片上卷（避热状态建成），水涝处置1天内即引发叶片偏上成长并伴随成长滞碍，而高温+干旱复合胁迫下，植株体积、冠层面积的衰减速度显著高于单一胁迫。这些动态变动数据，为后续分辨“胁迫肇始点”“响应峰值期”“复原关键期”提供了直接凭据。

  在生理职能监测上，PlantScreen的叶绿素荧光成像技术精准量化了光合系统II（PSII）的运行效能（QY_Lss）和盛开反映中心比例（qL_Lss），发现水涝胁迫3天后PSII效能显著降落，而高温胁迫对光合系统的危险拥有持续性，即便胁迫解除也难以复原至对照水平。热成像？椴痘竦墓诓阌肟掌虏睿ΔT），则揭示了分歧胁迫下的气孔行为战术：干旱和水涝时气孔急剧关关导致ΔT升高，高温时气孔盛开散热则使ΔT降低，这些生理表型数据为解读激素和代谢物变动提供了关键线索。

  值得一提的是，PlantScreen的自动化数据采集能力保险了尝试的高通量与沉复性。6组处置、36株表型监测植株，逐日天生的68项状态-生理变量，通过平台自带的PlantScreen™ Analyzer软件自动提取，为后续与多组学数据的整合奠定了坚实基础。

表型-组学联动：PlantScreen解锁分子机造的“解码钥匙”

 若是说多组学数据是解析胁迫响应的“分子密码本”，那么PlantScreen获取的表型数据就是破解密码的“钥匙”。该钻研通过机械进建算法筛选出6个主题表型变量（qL_Lss、PSII最大荧光效能、冠层面积、ΔT、植株紧凑度、水分亏损），与转录组的14个象征基因、蛋白质组的36个职能蛋白、代谢组的22种主题代谢物及13种植物激素进行整合分析，实现了“表型变动-分子响应”的精准对应。

  钻研发现，水涝胁迫下PlantScreen监测到的气孔急剧关关，与激素组中ABA及其降解产品PA、DPA的显著堆集高度同步，证实了水涝胁迫会激活类似干旱的ABA信号通路——这一发现依赖于表型数据捉拿到的“瞬时响应”与激素组学的“时序变动”的联动分析。而高温+干旱复合胁迫下，PlantScreen纪录到的植株体积骤减变动，对应着代谢组中组氨酸、支链氨基酸的大量堆集，以及蛋白质组中热休克蛋白（HSP70、HSP90）的富集，揭示了复合胁迫通过“代谢沉构+蛋白；”应对胁迫的协同机造。

  更沉要的是，PlantScreen捕获的动态表型数据，纠正了传统“静态采样”的局限。例如，单一干旱胁迫下，植株在胁迫第7天出现ΔT显著升高，此时转录组中P5CS（脯氨酸合成关键基因）和RD29B（干旱象征基因）才达到表白峰值，而PlantScreen的逐日监测明确了“表型变动吓宗分子响应”的功夫差，为理解胁迫适应的调控时序提供了直接证据。

育种利用潜力：PlantScreen加快抗逆种类造就的“转化桥梁”

  该钻研的主题价值不仅在于机造解析，更在于为抗逆育种提供了可落地的高通量分析技术规划——而PlantScreen正是衔接基础钻研与育种利用的“转化桥梁”。本钻研通过PlantScreen表型数据与多组学数据的整合，筛选出一批与关键表型强关联的分子象征：如与光合效能维持有关的HSP70基因、与水分利用效能关联的DPA代谢物、与块茎产量；び泄氐腟P6A基因。

  这些象征的筛选，齐全依赖于PlantScreen对“指标表型”的精准量化——例如，通过平台监测到的“胁迫后复原能力”这一关键表型，锁定了ABA代谢通路的主题作用，为育种家提供了可直接用于分子象征辅助选择的靶点。此表，PlantScreen的高通量个性可支持大规模种质资源的急剧筛选，相较于传统表型鉴定效能提升数十倍，为抗逆种类的急剧造就提供了技术支持。

PlantScreen引领作物胁迫钻研进入“表型-组学”整应时期

  这项跨国钻研充分证明，PlantScreen高通量表型平台不仅是表型数据的“采集器”，更是多组学钻研的“主题锚点”。其自动化、多维度、动态监测的优势，解决了传统钻研中表型与分子数据脱节的痛点，实现了“状态-生理-分子”的全链条解析。

  在气象变动加剧的今天，作物抗逆钻研亟需从“单一胁迫”转向“复合胁迫”，从“静态分析”转向“动态追踪”。PlantScreen平台的利用，不仅为马铃薯抗逆钻研提供了新范式，更为幼麦、玉米、番茄等其他作物的胁迫响应钻研提供了可复造的技术规划。将来，随着表型组学与多组学整合技术的不休成熟，PlantScreen将持续赋能抗逆育种，助力造就更多气象适应性强、产量不变的作物种类，为全球粮食安全筑牢技术樊篱。

  北京南宫NG28携手PSI表型钻研中心，先后在国内装置运行多台PlantScreen高通量植物表型成像分析平台，该表型平台集成了定造光源、自动浇灌称沉、多种表型成像单元及自动化系统，目前全球装机近百台？突Ш侨蛳招┧谐勖糯直硇妥暄谢够蚬荆北京南宫NG28PlantScreen国内表用户名录），如国际水稻钻研所、瓦格宁根大学及巴斯夫、杜国前锋等农业巨头，在高通量植物表型分析领域处于全球当先的市场职位。

杜国前锋：PlantScreen表型成像分析系统用于玉米育种

德国IPK：大型PlantScreen植物表型成像平台

荷兰瓦格宁根大学：PlantScreen传送带版高通量植物表型成像分析系统

澳大利亚悉尼科技大学：PlantScreen藻类表型成像分析系统

匈牙利科学院生物科学钻研中心： PlantScreen 植物根系表型成像分析系统

北京南宫NG28PlantScreen高通量植物表型成像分析平台链接 (eco-tech.com.cn)

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1. Zagorš?ak M, Abdelhakim L, Rodriguez-Granados N Y, et al. Integration of multi-omics data and deep phenotyping provides insights into responses to single and combined abiotic stress in potato[J]. Plant physiology, 2025, 197(4): kiaf126.