在全球粮食安全与气候变化双重挑战下，作物育种作为农业的“芯片”，正经历从“经验育种”向“精准育种”的深刻变革。传统育种长期受制于表型数据采集效率低、无损检测能力缺失、表型解析与基因挖掘脱节等问题，难以实现高产、优质、抗逆的协同改良。

谷丰光电新型高光谱表型检测技术，融合高通量采集、AI智能解析与一站式基因挖掘，操作简便，实现全维度表型精准解析，为我国作物育种新基因发掘与优良品种定向培育提供了国产化核心利器。

精度 · 广度 · 速度

全维度读懂作物生命语言

图1 高光谱成像系列设备

新型高光谱表型检测技术可实现图像与光谱深度融合，在捕获样本空间形貌信息同时，为每个像素赋予专属 “光学指纹” 光谱曲线。可实现复杂场景下作物的精准识别与定量表征，适配原位活体无损检测与长期连续监测，完成从 “视觉形貌还原” 到 “物质本质解析” 的技术跃迁。

同时在表型数据获取的精度、广度、速度上实现全面突破，打破传统检测能力边界，为现代作物育种搭建起全维度表型感知体系。

▌精度

·高光谱分辨率：搭载自研高性能高光谱传感机芯，提供2.5nm/4nm两档高光谱分辨率可选；

·超宽光谱：实现400-1000nm可见光-近红外、900-1700nm短波近红外超宽波段全覆盖；

·高空间像素：配备1920/640两档空间像素成像，成像清晰、噪点少。

图2 不同放大倍率下的绿萝显微成像效果

▌广度

1.全视域

可精准捕捉作物从微观到宏观全尺度的光谱特征，完整获取样本任意位点精细光谱信息；

2.多表型

同步提取作物生理生化参数、形态结构、颜色纹理、胁迫响应等450+项可量化表型特征，实现从亚细胞、组织器官到单株、群体的全尺度精准检测。

3.广适配

覆盖农业育种与生命科学两大核心领域，全面满足多元化应用需求：

·作物育种：全面适配小麦、玉米、水稻、大豆、瓜果、花卉等作物，覆盖作物全组织器官、全生育期，完美适配实验室盆栽、种质资源鉴定、大田育种筛选、种质资源库建设等全流程育种场景；

·生命科学：适配各类动物全组织器官无标记检测，支持脑组织切片显微成像、神经病理解析、疾病模型表型监测等核心科研需求。

图3 蜜蜂前腿组织切片

▌速度

单样本表型采集+自动化全流程解析最快仅需10秒即可完成，大幅压缩育种筛选周期，全面提升育种科研的工作效率。

图4 速度帧率匹配测试

高通量表型 + 基因挖掘

一站式精准解析作物生命密码

高光谱作物表型技术区别传统育种研究，彻底打通了从微观表型精准解析到功能基因高效挖掘的全链路，构建起作物定向育种的逆向工程体系。

以作物抗旱性遗传解析研究为例，基于自研高光谱表型检测技术，仅需一次扫描即可完成干旱胁迫与正常生长状态下作物叶片的显微高光谱数据采集与自动化处理。系统不仅可精准解析不同环境下叶片的细胞结构、组织形态及光合、水分等核心生理功能差异，更能清晰捕捉干旱胁迫下叶片细胞的形态尺寸、排列方式、细胞壁厚度等肉眼与传统设备无法分辨的微观表型变化，为作物干旱环境的生理响应机制解析提供定量化、高维度的核心数据支撑。

图5 绿萝气孔目标检测（左）及分割结果（右）

真正实现了高通量采集+智能化解析+一站式基因挖掘全流程闭环，快速锁定与作物高产、优质、高抗性状相关的分子标记与候选功能基因，彻底打通“表型-基因型”的作物育种逆向工程链路，实现作物定向精准育种落地。

水稻籽粒高光谱成像研究

实验流程与结果分析

为验证高光谱表型检测技术在作物籽粒品质检测领域的能力，以谷粒、糙米、精米、米粉4种不同形态的水稻籽粒为样本，基于SIMSPEC 桌面便携式高光谱成像系统，开展了水稻籽粒品质无损检测与营养组分定量化表征研究，核心流程如下：

▌实验样本与高光谱数据采集

以谷粒、糙米、精米、米粉4种不同形态的水稻籽粒为研究对象，基于显微高光谱成像系统完成20个独立样本的显微光谱数据采集，获取不同形态水稻籽粒的原始显微光谱信息。

图6 不同形态的水稻籽粒（左）及谷粒显微光谱检测（右）