Centre néerlandais de phénotypage écologique des plantes (Centre d'éco-phénotypisation des plantes des Pays-Bas,NPEC) etParUniversité de Wageningen, Pays - Bas (Université de Wageningen et recherche, WUR) avec l'Université d'Utrecht(Université d' Utrecht), co - construction et exploitation. Le Centre est2017Année de soumission des propositions,2022an9Ouverture officielle à la fin du mois, le Centre de gravité de la recherche réside dans le phénotype des plantesAvecenvironnementLes relations mutuelles tentent deRecherche sur les plantesIntroductionL’ère de l’automatisation et du Big Data.

NPECLa construction s'est achevée en quelques annéesSix modules de recherche majeurs, parmi lesquels3Ensemble installé dansFytoScopeGrand walk - inHydroponiqueSalle de croissance des plantesParmi lesPlantScreen XYZSystème mobile 3D d'analyse d'imagerie phénotypique des plantes,1ensemblePlantScreen-SCSystème mobile d'analyse par imagerie phénotypique des plantes,36UnitésEcolabLe sol-plante-Étude intégrée de l'atmosphère micro - écosystèmes, multi - setsFluorCamSystème d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle, etc.

2023 - 2024Année,NPECL'installation complète les deux derniers systèmes d'imagerie phénotypique des plantes.NPECNommez - les respectivement «Le dieu Soleil« (Hélios) etet “Le roi des enfers« (Hadès). Parmi lesquels“Le dieu Soleil« (Hélios) Le système est un ensemblePlantScreenSystème d'analyse d'imagerie phénotypique des plantes à haut débit de la version à bande transporteuse. Le système utilise des bandes transporteuses pour transporter les plantes dans la Chambre d'imagerie pour les mesures, permettant des mesures d'imagerie phénotypique des plantes à haut débit, de haute précision, à faible interférence et à angles multiples, tout en contrôlant automatiquement l'environnement de croissance des plantes, y compris l'arrosage, la lumière, la température et les changements de cycle dynamique.

“Le roi des enfers« (Hadès) Le système est un ensemblePlantScreenSystème d'analyse d'imagerie phénotypique de plantes cultivées en gélose à haut débit. CeciEst un système spécialisé dans l'inoculation automatique, la culture et l'analyse d'imagerie phénotypique pour les plantes en gélose. Le système est entièrement automatisé pour les opérations robotiques, y compris le déversement de gélose, l'ensemencement, la formation de germes stratifiés, l'inoculation, l'analyse d'imagerie entièrement automatique. Peut contenir2160Analyse phénotypique à haut débit entièrement automatisée pour une boîte de pétri spéciale. Le système est dotéOGM(OGM) Zone de contrôle de l'anneau Chambre de contrôle, table d'opération, armoire de culture (y compris l'armoire de germination stratifiée), Robot et poste de travail d'imagerie et d'autres compositions, peut effectuer l'analyse d'imagerie morphologique des racines,GFPAnalyse d'imagerie de protéine isofluorescente, analyse d'imagerie de fluorescence de chlorophylle, analyse d'imagerie multispectrale, analyse d'imagerie hyperspectrale (Transmittance) et analyse d'imagerie hyperspectrale de fluorescence, etc.

NPECUne série de travaux de recherche ont été réalisés et un grand nombre de résultats scientifiques ont été obtenus à l'aide de ces dispositifs phénotypiques, certains des cas étudiés sont les suivants:

1. Détection non invasive, pré - symptomatique de l'infection par nématode cystocyste de la pomme de terre dans les tomates à l'aide d'une analyse par fluorescence de la chlorophylle

Nématode cystocyste de la pomme de terre (PCN), l'un des nématodes pathogènes destructeurs dans les régions productrices de pommes de terre du monde entier, causant des pertes économiques considérables chaque année.PCNLes infestations sur le terrain sont généralement distribuées comme des « foyers», c'est - à - dire qu'elles ne se produisent que de manière concentrée dans certaines zones. Cependant, la localisation précoce et précise de ces foyers est très difficile, car les méthodes traditionnelles d'échantillonnage du sol et d'identification des nématodes prennent du temps et sont laborieuses. Par conséquent, le développement d'une technologie de détection rapide, non destructive et pré - symptomatique est important pour atteindre un contrôle de prévention local précis, réduire l'utilisation de pesticides et réduire les pertes économiques. Cette étude vise à explorer si l'analyse par fluorescence de la chlorophylle, en tant que technique de pointe de surveillance physiologique des plantes, peut permettre un diagnostic indirect et précoce des racines souterraines en détectant des changements subtils dans le système photosynthétique dans la partie supérieure du sol des plantes.PCNL'infestation.

Des chercheurs plantent des tomates dansPlantScreenDans le bac à échantillons du système de phénotype de bande transporteuse à haut débit, est réglé5Différents gradientsPCNDensité d'inoculation, utilisationPlantScreenDu systèmeFluorCamUnité d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle surveillance automatique continue après inoculation26Imagerie dynamique de fluorescence de la chlorophylle des jours.

L'étude a révélé que les paramètres de fluorescence de la chlorophyllePCNLa réponse à l'infestation est bien antérieure aux indicateurs de croissance traditionnels:

1) Réponse extrêmement précoce: après la vaccination1Jours, reflétant Φ du taux de photosynthèsePSIIEt dissipation thermique du système photosynthétiqueNPQIl y a eu un changement significatif. À ce stade, les nématodes n'ont peut - être pas encore envahi le système racinaire, et les chercheurs ont émis l'hypothèse que l'éclosion spontanée d'œufs de nématodes ou la molécule spécifique qu'ils sécrètent (effecteurs) déclenchent une réponse immunitaire précoce de la plante.

2) haute sensibilité: ΦPSIIEst l'indicateur le plus sensible aux infestations de bas niveau. Même en densité d'inoculation (5Oeufs/Terre grasse) sous, à partir de1Sa chute est détectée depuis quelques jours. EtNPQAlors dans le1Les jours ont montré une réponse à une densité d'inoculation élevée.

Efficacité photochimique maximaleFv / FmEt,PSIIActivité potentielleFv/F0La réponse est alors tardive et insensible aux faibles niveaux d'infestation.

Cette étude a démontré avec succès: analyse de fluorescence de la chlorophylle, en particulierNPQEt ΦPSIICes deux paramètres, capables de servir d'outil extrêmement sensible, permettent de détecter efficacement l'infestation de nématodes cystocystes de la pomme de terre dans la partie inférieure du sol, avant que les plants de tomates ne présentent des symptômes visibles.

2. Analyse d'imagerie phénotypique à haut débit des stress simples et complexes par la pomme de terre

À mesure que le changement climatique s'intensifie, les phénomènes météorologiques tels que les vagues de chaleur, les inondations et les sécheresses sont fréquents et menacent gravement la production agricole. En tant que culture alimentaire d'importance mondiale, la croissance et le rendement de la pomme de terre sont extrêmement vulnérables aux mauvaises conditions environnementales. Cette étude vise à traiter les pommes de terre (espèces cultivées 'Désirée'), une analyse intégrée des stress abiotiques simples et complexes (températures élevées, sécheresse, engorgement), une compréhension approfondie des mécanismes de réponse au stress de la pomme de terre dans des scénarios climatiques futurs simulés et réalistes en intégrant des analyses phénotypiques à haut débit et des données multiomiques, et un processus d'analyse bioinformatique a été mis en place pour intégrer ces données complexes. Cette étude a été réalisée parUniversité de Wageningen, Pays - BasetUniversité UtrechtY compris la participation de plusieurs unités académiques et scientifiques européennes, est l'Union européenneADAPTEL'un des résultats de recherche importants du projet de sélection des pommes de terre.

Les chercheurs exercent un stress unique sur les plants de pommes de terre (stress thermique) H, sécheresseDLes inondationsW), ainsi que le stress composite (chaleurLe +SécheresseHD, la chaleurLe +SécheresseLe +EngorgementHardware), et de définir une période de récupération pour simuler la coercition continue qui peut survenir dans le champ, et d'utiliserPlantScreeLe système d'analyse d'imagerie phénotypique à haut débit effectue une analyse phénotypique continue, surveille les indicateurs morphologiques tels que le volume, la hauteur, la surface foliaire, la compacité des plantes, ainsi que la fluorescence de la chlorophylle (p. ex.QY_Lss, Fv/Fm_Lss, qL_Lss), et l'imagerie thermique (température de la Couronne ΔT), des indicateurs physiologiques. Les résultats ont montré que tous les stress inhibaient la croissance, mais à des degrés différents, le stress CompositeHDL'impact est supérieur à la contrainte unique; Engorgement (W), dont les effets sont les plus rapides et les plus graves; Triple coercition (Hardware), provoquant la quasi - mort de la plante. Et dans les dommages au système photosynthétique, toutes les contraintes sont réduitesPSIIEfficacité photochimique (QY_Lss), dont le stress thermiqueHLa coercition a le plus grand impact.

Combinée à d'autres données omiques, l'étude confirme que les pommes de terre sont soumises à un stress composite (en particulier la chaleur).Le +SécheresseLe +EngorgementHardware), tout en précisant la sensibilité du stress à haute température par inhibition de la photosynthèse et la formation de tubercules (SP6A), pour influencer les maillons clés de la production. L'étude pourrait fournir des cibles candidates importantes et des outils de diagnostic pour la sélection de pommes de terre résistantes, contribuant à accélérer la sélection de variétés de pommes de terre adaptées aux changements climatiques futurs.

3. Mesure de suivi de la capacité photosynthétique d'une seule lame dans un système de phénotypage à haut débit

La recherche sur la photosynthèse des plantes est essentielle à la productivité et au rendement. Avec le développement des installations du système de phénotypage à haut débit, la mesure du phénotype photosynthétique devient fiable et efficace. Cependant, bien que l'analyse phénotypique au niveau des plantes ait été automatisée, l'information au niveau des feuilles repose toujours souvent sur le marquage manuel, ce qui limite l'efficacité de l'étude. Cette étude propose une nouvelle méthode pour la détection automatique, la segmentation et le suivi des feuilles individuelles dans une série chronologique d'images prises par le haut d'une plante (dans le cas de Arabidopsis thaliana, par exemple).

Les chercheurs mettent deux écotypes Arabidopsis (le Col-0etEly) dansPlantScree XYDifférents traitements optiques (lumière constante vs lumière fluctuante) sont réalisés dans un système d’imagerie phénotypique Mobile 3D et leurs paramètres de photosynthèse sont analysés (rendement maximal de Quantum lumineux)Fv / FmEt systèmes de lumièreIIEfficacité réelle ΦPSII). L'analyse d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle au niveau de la plante montrele Col-0deFv / FmEt ΦPSIITous significativement plus élevés queElyEtElyLa réponse des paramètres photosynthétiques au traitement de la lumière ondulée est plus évidente. L'analyse d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle au niveau des feuilles a également montré que l'âge des feuilles et l'inflorescence influencent significativement la capacité de photosynthèse et leur réponse au traitement de la lumière. DansElyMoyen, les feuillesFv / FmPic puis baisse environ une semaine après son apparition; Φ des jeunes feuilles à la lumière fluctuantePSIILa réponse est plus forte que les vieilles feuilles.

Cette méthode permet un suivi efficace et automatisé des feuilles individuelles, offrant de nouveaux outils puissants pour étudier le développement foliaire, la dynamique de la photosynthèse et sa base génétique.

4. Effet de différentes intensités lumineuses sur la résistance au froid du basilic après récolte

Basilic (Les huit basesL.), comme une herbe tropicale, en dessous de10- le -12Le stockage à basse température de ℃ est sujet aux dommages causés par le froid, qui se manifestent par le brunissement des feuilles, la nécrose, la perte de brillance, etc. Cette étude souhaite passer par un traitement par haute lumière à court terme avant récolte (EOP), augmenter la teneur en glucides et en substances antioxydantes du basilic pour voir s'il peut améliorer sa résistance au froid après récolte. Les chercheurs ont mis deux variétés de basilic (ÉmilieetDolly), dans les systèmes agricoles verticaux, en utilisantLEDSource de lumière (de 150 μmol·m⁻²·s⁻¹), à cultiver. Avant la récolte5Jours, appliqués séparément50、150、300Et,600 μmol·m⁻²·s⁻¹Intensité lumineuse. Les feuilles post - récolte en4°C(conditions nocives à froid) et12°CStockage dans l'obscurité (conditions non nocives à froid)12Jours, analyse par échantillonnage périodique.

利用FluorCamAprès la mesure du système d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle, les feuilles de basilic ont une efficacité photochimique maximaleFv / FmDans4°CBaisse significative sous stockage, maisEOPL'intensité lumineuse ne l'affecte pas de manière significative.Fv / FmReflétant l'étendue des dommages causés par les centres de réaction photosynthétique des plantes dans des conditions de stress, c'est l'un des indicateurs actuels du niveau de stress et de la résistance des plantes. Les résultats montrent donc que,EOPLes Highlights augmentent efficacement les valeurs nutritives du basilic (glucides, acide romarin, acide ascorbique), mais ne parviennent pas à renforcer la résistance au froid du basilic.

Références:

1. van Himbeeck R, Binnebösz E L, Amora D, et al. Détection non invasive et présymptomatique de l'infection aux nématodes du kyste de pomme de terre chez la tomate à l'aide de l'analyse de fluorescence de chlorophylle [J]. Phytopathologie, 2025, 115(1) : 77-84.

2. Zagorščak M, Abdelhakim L, Rodriguez-Granados N Y, et al. L'intégration des données multi-omiques et le phénotypisme profond fournit des informations sur les réponses au stress abiotique unique et combiné dans la pomme de terre[J]. Physiologie des plantes, 2025, 197(4): kiaf126.

3. Jurado-Ruiz F, Nguyen T P, Peller J, et al. LeTra: un flux de travail de suivi des feuilles basé sur les réseaux neuronaux convolutionnels et l'intersection sur l'union [J]. Méthodes végétales, 2024, 20(1): 11.

4. Larsen D H, Li H, van de Peppel A C, et al. L'intensité lumineuse élevée en fin de production améliore la valeur nutritionnelle du basilic mais n'affecte pas la tolérance au refroidissement après la récolte[J]. Chimie alimentaire, 2022, 369: 130913.

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