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                植物表型組學研究組

                研究組介紹


                一、研究組簡介

                植物表型是由基因和環境共同影響的,反映植物結構及組成、植物生長發育過程及結果的全部物理、生理生化特征和性狀。植物表型組學是繼基因組、轉錄組、蛋白組和代謝組等組學之后,于近年來興起和快速發展的新型交叉學科,是植物科學研究從實驗室走向大田的最后一公里。

                本研究組將建立“Sensor to plant”型高通量植物表型平臺;研發植物本體傳感器,并結合環境傳感器和中科院廬山植物園的種質資源優勢,從時間、空間和物種等多維度高通量采集植物表型數據,建立植物生長模型數據庫;并以植物表型組學和生長模型數據庫為核心,整合物聯網、大數據和人工智能等新興技術,研發智能植物工廠種植系統,服務智慧農業。

                二、研究方向

                1. 高通量植物表型平臺

                目前國內外的高通量植物表型平臺主要有兩種類型,一種是“Plant to sensor”型,即以工業自動化為主要技術驅動,將單株植物通過傳送帶運送至表型采集設備,數據采集完成后再運送回原來位置;另一種是“Sensor to plant”型,該類型主要以近年來快速發展的無人機、機器人等技術為驅動,將輕便型表型采集設備帶至植物所在位置進行數據采集?!癙lant to sensor”型雖然有利于三維重建、高光譜和葉綠素熒光成像等重型采集設備的使用,但該類平臺動輒千萬元的起步造價不利于大范圍推廣和應用。隨著科技的快速發展,3D深度相機等表型采集設備越來越輕便,無人機等運載工具的成本越來越低。本研究組將以搭載3D深度相機、熱成像、多光譜、葉綠素熒光成像等傳感器的龍門架式機器人、無人車和無人機為載體,建立“Sensor to plant”型低成本高通量植物表型平臺。

                2. 植物生長模型數據庫

                植物生長模型為定量化研究植物生長規律,動態模擬植物生長發育過程及其與氣候、土壤等環境因子之間關系的研究成果。所建立的模型通過對植物生理生態過程的模擬,能夠從時間和空間維度預測不同環境條件下生長的植物的某些綜合指標,如植物的干重、鮮重、葉面積指數、器官數量形態大小等。雖然水稻、小麥和玉米等糧食作物,以及番茄、黃瓜和生菜等園藝作物已經有相對成熟的植物生長模型,但是與實際生產應用還有一段距離,其它種類植物生長模型的相關研究更為不足。因此,本研究組將以基于計算機視覺的高通量植物表型技術為核心,以智能溫室和集裝箱式智能植物艙等環境高度可控的空間為載體,利用動態建模、虛擬現實、情景模擬及決策支持等方法,構建不同物種植物的生長模型,最終融合表型及生長環境數據形成植物基礎數據庫。

                3. 智能植物工廠

                植物工廠是通過設施內的高精度控制實現農作物周年連續生產的高效農業系統,是由計算機對植物生長發育過程的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度以及營養液等環境要素進行全天候控制,不受或很少受自然條件制約的生產方式。植物工廠主要有“人工光型植物工廠”、“太陽光型植物工廠”和“太陽光與人工光并用型植物工場”三種類型。因其融合了現代生物技術、智能裝備與信息技術等新興科技,而成為全球農業技術研究的熱點。由于植物工廠初期建設成本較高、耗能較大等原因,總體上來看單位生產成本還是相對偏高,未來仍需要通過科技創新進一步降低成本。因此,通過對植物工廠進行數字化和智能化升級來提高產量、降低成本具有重要意義。本研究組將以基于計算機視覺的植物表型感知為核心,以植物生長模型數據庫為驅動,構建植物工廠數字孿生平臺,并不斷優化產量預測模型和環境控制模型,降低成本、提升產量和品質,最終形成一整套智能植物工廠技術體系。


                研究組長

                姓  名: 王書勝 研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 研究組長 職  稱: 研究員
                通訊地址: 江西省南昌市溪霞鎮溪霞國家現代農業示范區科研中心
                郵政編碼: 330114 電子郵箱: wangss@lsbg.cn
                姓  名: 王書勝
                研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 研究組長
                職  稱: 研究員
                通訊地址: 江西省南昌市溪霞鎮溪霞國家現代農業示范區科研中心
                郵政編碼: 330114
                電子郵箱: wangss@lsbg.cn

                學習經歷:

                2016年11月-至今 根特大學&比利時農業漁業研究所 生物科學工程 在職攻讀博士

                2012年9月-2015年6月 江西農業大學 園藝 碩士

                2003年9月-2007年6月 華中農業大學 生物工程 學士


                工作經歷:

                2007年7月-至今 中國科學院廬山植物園


                社會任職:

                國際園藝學會會員


                獲獎及榮譽:

                2021年荷蘭瓦赫寧根大學和騰訊共同舉辦的“第三屆國際智能溫室種植挑戰賽”在線挑戰中,帶領計算機視覺和植物模型兩個方面的團隊,在來自不同國家的47個比賽隊伍中取得第8名;

                2020年荷蘭瓦赫寧根大學和騰訊共同舉辦的“第二屆國際智能溫室種植挑戰賽”中,自主研發的太陽能無線圖像傳感器和大數據云平臺助力團隊在來自不同國家的21個比賽隊伍中取得第4名;

                2019年第二十六屆歐洲植物育種研究協會觀賞植物國際研討會最佳口頭報告(國際園藝學會Young Minds Award);

                2015年度江西省科技進步一等獎(排二)。


                研究領域:

                植物表型組學與智慧農業


                承擔科研項目情況:

                1. 橫向科技研發項目:智能植物工廠關鍵技術研發及示范(2023-2028),主持

                2. 中國科學院廬山植物園廬山植物專項:智能植物工廠的傳感器集群及云平臺研發(2021-2023),主持

                3. 中國科學院廬山植物園廬山植物專項:基于植物生長模型的智能植物工廠的關鍵技術研究(2021-2023),參與

                4. 國家科技部國際科技合作重點項目:歐洲優良高山杜鵑品種引進及產業化技術的聯合研發(2014-2017),參與

                5. “贛鄱英才555工程” 人才培養計劃項目:抗逆性大葉常綠類杜鵑篩選及產業化技術研究(2014-2016),參與

                6. 江西省學科帶頭人培養計劃項目:杜鵑花屬植物的遷地保育技術研究(2011-2014),參與

                7. 國家科技部國際科技合作重點項目:杜鵑屬植物的回歸引種及保育基地建設(2008-2010),參與


                論文及論著:

                1. Wang S.*, Leus L., Lootens P., Van Huylenbroeck J. and Van Labeke M.C.* (2022) . Germination kinetics and chlorophyll fluorescence imaging allow for early detection of alkalinity stress in Rhododendron species. Horticulturae, 8(9):823.

                2. Krebs S., Wang S., Leus L., Van Labeke M.C. and Van Huylenbroeck J. (2022). The horticultural potential of lime tolerant Rhododendron species. Journal American Rhododendron Society, 76(1), 25-31

                3. Wang S., Zheng Y., Leus L., Van Labeke M.C. and Van Huylenbroeck J. (2021). Screening and evaluation of Rhododendron progenies for alkaline pH tolerance. Acta Horticulturae, 1331: 95-100.

                4. Wang S., Leus L., Van Labeke M.C. and Van Huylenbroeck J. (2020). Relation between soil physico-chemical properties and the distribution of Rhododendron species in China. Acta Horticulturae, 1283

                5. Wang S.*, Leus L., Van Labeke M.C. and Van Huylenbroeck J. (2018) Prediction of lime tolerance in Rhododendron based on herbarium specimen and geochemical data. Frontiers in plant science, 9, 1538

                6. 王書勝, 單文, 張樂華, 等. 生根基質及IBA濃度對云錦杜鵑扦插育苗的影響. 林業科學, 2015, 51(9): 165-172.

                7. 王書勝, 李曉花, 張樂華, 等. 激素種類與濃度對鹿角杜鵑扦插繁殖的影響及其評價. 廣西植物, 2014, 34(2): 227-234.

                8. 王書勝, 張樂華, 單文, 等. 植物生長調節劑對鹿角杜鵑扦插繁殖的影響. 植物科學學報, 2014, 32(2): 158-167.

                9. 張樂華, 王書勝, 單文, 等. 基質、激素種類及其濃度對鹿角杜鵑扦插育苗的影響. 林業科學, 2014, 50(3): 45-54.


                專利:

                1. 王書勝,單文,張樂華等 一種杜鵑花扦插繁殖方法, 2016-08-03, 中國, CN106105749A.


                研究組員

                姓  名: 瞿嬌 研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 研究組員 職  稱: 助理研究員
                通訊地址: 江西省南昌市溪霞鎮溪霞國家現代農業示范區科研中心
                郵政編碼: 330114 電子郵箱: qujiao@lsbg.cn
                姓  名: 瞿嬌
                研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 研究組員
                職  稱: 助理研究員
                通訊地址: 江西省南昌市溪霞鎮溪霞國家現代農業示范區科研中心
                郵政編碼: 330114
                電子郵箱: qujiao@lsbg.cn

                學習經歷:

                2016年9月-2021年10月 根特大學 陸地生態學 博士

                2013年9月-2016年7月 四川農業大學 繁殖生態學 碩士

                2009年9月-2013年7月 四川農業大學 林業生態工程 學士


                工作經歷:

                2022年2月至今 中國科學院廬山植物園植物表型組學與智慧農業研究組


                任職經歷:

                2022年2月至今 中國科學院廬山植物園 任助理研究員


                研究領域:

                智慧生態農業


                承擔科研項目情況:

                1. Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Discovery Grant, RGP IN-2016-06063, Mechanisms and evolution of plant defenses against herbivores, 2016.04 – 2022.03,CAD, 結題, 參與


                論文及論著:

                1. Qu J*, Bonte D, Vandegehuchte ML. Hydrogen cyanide, a key plant defence, as a potential driver of root-associated nematode communities along urbanization gradients. , Frontiers in Ecology and Evolution, 2023. doi: 10.3389/fevo.2023.1113671

                2. Qu J*., Bonte D., Vandegehuchte M. L. Phenotypic and genotypic divergence of plant-herbivore interactions along an urbanization gradient. Evolutionary Applications, 2022 doi: 10.1111/eva.13376

                3. Santangelo J. S., Ness R. W., Cohan B., …, Qu J., ..., Johnson M. T. J. Global urban environmental change drives adaptation in white clover. Science, 2022, 375(6586), 1275-1281.

                4. Jiang X., Deng H. N., Qu J., Zeng H., Cao G. X. The function of extrafloral nectaries in the pollination and reproduction of Sambucus javanica. Plant Species Biology, 2019, 34(2), 53-60.

                5. 瞿嬌, 武碧先, 蘇黎明, 操國興. 生境破碎化對星葉草繁殖成功的影響, 應用與環境生物學報, 2016, 22(1): 151-155.


                研究組員

                姓  名: 甘福天 研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 學生 職  稱:
                通訊地址: 江西省南昌市新建區溪霞現代農業園廬山植物園南昌科研中心
                郵政編碼: 330114 電子郵箱: tian1094817919@163.com
                姓  名: 甘福天
                研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 學生
                職  稱:
                通訊地址: 江西省南昌市新建區溪霞現代農業園廬山植物園南昌科研中心
                郵政編碼: 330114
                電子郵箱: tian1094817919@163.com

                學習經歷:

                2022年9月- 中國農業大學 計算機技術 碩士研究生

                2018年9月-2022年6月 石家莊鐵道大學 建筑環境與能源應用工程 學士學位


                研究組員

                姓  名: 李捌 研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 學生 職  稱:
                通訊地址: 江西省南昌市新建區溪霞現代農業園廬山植物園南昌科研中心
                郵政編碼: 330114 電子郵箱: 2810240332@qq.com
                姓  名: 李捌
                研 究 組: 植物表型組學研究組
                職  務: 學生
                職  稱:
                通訊地址: 江西省南昌市新建區溪霞現代農業園廬山植物園南昌科研中心
                郵政編碼: 330114
                電子郵箱: 2810240332@qq.com

                學習經歷:

                2022年9月- 中國農業大學 計算機技術 碩士研究生

                2018年9月-2022年6月 中國農業大學 農業水利工程 學士學位


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