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技术 · 农业食品系统 / 作物生物技术

表型组学与高通量表型分析

利用传感器和机器学习快速测量植物性状的高通量系统。

风险: 中 种子与遗传育种 US · EU · CN · IN 核实于 2026-06-24 · 8 来源 (0 独立来源)

1 · 带来什么

高通量表型分析利用先进成像（多光谱、高光谱、激光雷达、热成像）和机器学习，快速且无损地量化植物性状，如株型结构、生物量和抗逆性。这些系统在基因型与表型之间架起桥梁，加速育种周期并优化作物管理。现代平台每天处理 1,000–10,000 株植物，温室门式系统的资本支出为 $50K–$500K，将瓶颈从数据采集转向 AI 驱动的分析。

高通量表型分析的关键方向：

  1. 多光谱与高光谱成像： 近红外、短波红外和热波段捕获叶绿素含量和水分胁迫等 RGB 相机无法看到的生化特性。
  2. 三维重建： 激光雷达和立体视觉重建植物架构和生物量，产出精确的体积与结构性状。
  3. 高通量自动化： 温室门架、传送带、无人机和冠下机器人将采集扩展到每日数千株。
  4. AI 性状提取： 卷积神经网络将植物从土壤背景中分割，提取叶面积指数、果实计数、病害严重度等复杂性状。

部门价值链#

[传感器硬件] ──> [自动化平台] ──> [图像处理] ──> [数据与AI]
                              │
                      (性状提取)
                              │
                              ▼
[作物产量] <─── [育种项目] <─────┘

价值链层级#

层级描述关键输入/输出
传感器硬件用于无损数据采集的相机和激光雷达。输入: 原始光照、运动。
输出: 数字信号。
自动化平台搭载传感器的无人机、漫游体和温室门架。输入: 传感器。
输出: 移动数据。
图像处理通过 AI 从原始图像提取植物性状。输入: 原始图像。
输出: 植物性状。
数据分析用于育种和产量的预测模型。输入: 植物性状。
输出: 农艺模型。
育种项目开发抗逆、高产作物。输入: 农艺模型。
输出: 优良种子。
精准农业将洞见应用于田间管理。输入: 优良种子。
输出: 作物产量。

行业的横切技术：

  • 机器视觉： 多光谱和高光谱相机捕获植物的生化和结构特性。
  • 深度学习： 卷积神经网络将植物从背景中分割并规模化提取复杂表型组性状。
  • 田间机器人： 无人机和冠下机器人将表型分析从温室延伸到开放田间。

2 · 替代什么 4 · 按行业匹配

D2E–以抗病作物品种（分子标记辅助育种、抗性基因聚合、同源转基因）替代常规杀菌剂喷施方案
替代: 在感病品种上全季施用保护性杀菌剂——如马铃薯晚疫病喷施代森锰锌/百菌清/甲霜灵10–20次，葡萄霜霉病和白粉病喷施铜制剂和合成药剂8–15次，谷物锈病采用三唑类方案
SEED
D1E2以抗病家畜遗传——基因组选择、适应性品种、基因编辑抗 PRRS 猪——替代常规抗生素、杀螨剂和反复群体治疗
替代: PRRS 等病毒病后针对继发感染的群体预防性抗生素；对易感蜱牛频繁药浴杀螨；易感畜群一刀切驱虫和乳房炎治疗
BREED
D2E–以抗病鱼虾品系（QTL 和基因组选择、SPF/SPR 亲本）替代抗生素、福尔马林和池塘化学品
替代: 育苗和养成阶段预防性和群体预防性使用抗生素；福尔马林等化学药浴；疫病暴发后使用的池塘消毒剂
BREED
D3E2以抗虫（Bt）作物品种——棉花、玉米、大豆、茄子——替代针对棉铃虫、钻蛀螟和果实蛀虫的广谱杀虫剂喷施
替代: 针对鳞翅目害虫（棉铃虫、红铃虫、玉米螟/蛀茎夜蛾、草地贪夜蛾、茄果螟）反复喷施有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯
GM

3 · 如何实施 6 步

  1. 1
    传感器成像
    标准 RGB 和热成像捕获简单形态性状，为表型组流水线建立基线数据层。
  2. 2
    多光谱与三维集成
    近红外和短波红外波段加上激光雷达/立体视觉，为性状栈增添生化指标和精确的体积架构。
  3. 3
    高通量采集
    温室门架、传送带、无人机和冠下机器人将采集扩展到每日 1,000–10,000 株植物，资本支出介于 $50K 至 $500K。
  4. 4
    AI 性状提取提取数据、软件与自动化
    卷积神经网络将植物从土壤背景中分割，从 GB 至 TB 级扫描中提取复杂性状（叶面积指数、果实计数、病害严重度）。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Stellapps 印度
    240,000 liters/day
    “It leverages advanced analytics and artificial intelligence through its full-stack IoT platform to enable dairy ecosystem partnerships with financial & insurance institutions, …”
    Sanatech Seed 日本
    工业规模
    “Its business spans seed development, agricultural data platforms (soil, water quality, crop data), and partnerships with farmers and feed companies, with aspirations to integrate …”
    UMITRON (SG subsidiary) 新加坡
    “Founded in 2016 and based in Singapore and Japan, UMITRON builds user-friendly aquaculture data platforms that leverage the use of state of the art technologies such as IoT, AI and …”
  5. 5
    预测分析
    表型组数据与基因组和环境模型整合以预测表现，解决数据互操作性和可复现性的核心瓶颈。
  6. 6
    育种部署菌株与细胞系
    预测洞见反哺优良种子开发和田间管理，越来越多地与数字孪生结合，在多样气候情景下模拟植物表现，以加速气候韧性作物的培育。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Sanatech Seed 日本
    工业规模
    “is a Japan-based agricultural biotech company (seed/crop development and sales, plus gene-edited functional food products) that focuses on CRISPR/Cas9-driven crop improvement, …”
    IPL Biologicals 印度
    ✓ ISO 9001 9,238.79 MT 工业规模
    “Research capabilities: Identifies potent microbial strains from soil, infected insects, plants, and composts; validates and registers products with the Central Insecticide Board of …”
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “Platform and capabilities: end-to-end support from discovery to market approvals, with services spanning cell line creation, GMP/MO handling, CMC/PD/AD, MSAT …”
    Singrow 新加坡
    “Its core technology includes genome annotation plus marker-assisted cross breeding and CRISPR-Cas9 to create proprietary varieties, and patented growth systems with remote farming …”
    Shandong Shunfeng Biotechnology 中国
    “Its core technology is patented CRISPR gene-editing enzymes Cas-SF01 and Cas-SF02 (a “gene scissor” platform validated in 70+ labs).”

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

CropIn印度未分类运营中
HLB Genex (ex-GenoFocus)韩国生产商运营中
Tsingke Biotechnology中国生产商运营中
PBS Biotech美国服务 / 咨询运营中
Equinom以色列未分类运营中
Pairwise美国研究机构运营中
UPSIDE Foods美国生产商运营中

服务与供货目录 2 · 付费服务

分析与检测服务 · 实验室与分析仪器

领先企业与机构（摘自简报）

企业 / 机构国家关键产品 / 平台技术特点2026 状态
Phenospex🇳🇱 荷兰PlantEye 田间表型分析3D 多光谱扫描commercial
Photon Systems Instruments🇨🇿 捷克PlantScreen、荧光计荧光测量与成像commercial
Hiphen🇫🇷 法国田间表型分析软件无人机图像分析commercial
LemnaTec🇩🇪 德国PhenoCenter、Scanalyzer数字表型分析系统commercial
EarthSense🇺🇸 美国TerraSentia 机器人冠下机器人commercial
Shanghai AgriPheno🇨🇳 中国温室平台自动化性状提取commercial

5 · 法规与市场准入

进入俄罗斯/欧亚经济联盟: SEED · 俄罗斯农业部（国家登记册）/ 国家品种委员会（Gossortkomissia，品种试验）
国家品种试验2–3个季节
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
美国

美国高度聚焦田间表型组学和自动化，将冠下机器人与基于无人机的分析相结合。

田间机器人、无人机分析、自动化#

  • EarthSense: 部署 TerraSentia 冠下机器人，用于行作物的可规模化田间表型分析。
  • Sentera: 在无人机分析领域领先，为育种者和种植者提供高分辨率作物性状图。
  • 自动化聚焦: 美国企业推动坚固的田间部署，将温室级表型分析带到户外。
欧盟

欧洲是先进植物表型分析基础设施的先驱，为研究和育种提供高精度 3D 和多光谱系统。

3D 多光谱扫描、数字表型分析、荧光测量#

  • Phenospex: 通过 PlantEye 传感器提供 3D 多光谱田间扫描，用于作物表型分析。
  • LemnaTec: 构建数字表型分析系统（PhenoCenter、Scanalyzer），用于温室和田间部署。
  • Photon Systems Instruments 与 Hiphen: 分别推进 PlantScreen 荧光平台和基于无人机的图像分析。
中国

中国快速采用自动化温室表型分析以支撑国家粮食安全目标，科研机构与本土集成商紧密合作。

温室平台、性状提取、粮食安全#

  • Shanghai AgriPheno: 提供自动化温室表型分析平台和性状提取服务，对接国家育种项目。
  • 机构合作: 科研机构与集成商合作，规模化主粮作物的表型组流水线。
  • 粮食安全驱动: 国家支持加速采用，以更快培育抗逆高产品种。

6 · 资金：招标与资助

资助加强植物健康：应对新出现的植物有害生物风险
European Commission · 欧盟
2027年4月8日
174 天
资助保护农田常见鸟类和哺乳动物，建设有韧性的粮食生产体系
European Commission · 欧盟
2027年9月22日
341 天
资助开放专题：利用循环城市与地区倡议加强城市制造业，支持《清洁工业协议》
European Commission · 欧盟
2027年4月8日
174 天
资助推动食品体系微生物组方案商业化
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天
资助支持城市本地食品体系创业和创新
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天

公共研发项目 1

名称中包含该技术的公共资助研究项目（美国NSF；欧盟、英国等资助方经OpenAIRE）。按标题匹配，未经人工审核；金额为资助方币种。 全部项目 →

2016BREAD PHENO: High-Throughput Phenotyping with Smart Phones. #phenoApps
NSF · 1543958
1,632,824 USD

7 · 技术栈与创新

现代表型分析融合无损传感器技术与先进计算；关键瓶颈已从数据采集转向数据分析。

  1. 多光谱与高光谱成像:
    • 近红外、短波红外和热波段捕获 RGB 相机遗漏的叶绿素含量和水分胁迫等生化特性。
    • 实现每日数千株植物的早期无损生物和非生物胁迫检测。
  2. 三维重建:
    • 激光雷达和立体视觉将植物架构和生物量重建为精确的体积模型。
    • 捕获株高、叶角、冠层体积等结构性状，对架构驱动育种至关重要。
  3. 深度学习性状提取:
    • 卷积神经网络将植物从土壤背景中分割，量化叶面积指数、果实计数、病害严重度等复杂性状。
    • 将 TB 级田间扫描转化为可复现、育种者就绪的性状数据。

来源 8 · 0 独立来源 · 8 生产商网站

生产商自有网站 8

  1. Phenospex 生产商 核实于 2026-05-28 · 未保存链接
  2. Photon systems instruments 生产商 核实于 2026-06-11 · 未保存链接
  3. Hiphen 生产商 核实于 2026-02-18 · 未保存链接
  4. Lemnatec 生产商 核实于 2026-02-23 · 未保存链接
  5. Earthsense 生产商 核实于 2026-04-02 · 未保存链接
  6. Sentera 生产商 核实于 2026-04-13 · 未保存链接
  7. Agripheno 生产商 核实于 2026-06-24 · 未保存链接
  8. Cropin 生产商 核实于 2026-05-18 · 未保存链接