根系在应对生物和非生物胁迫方面发挥着关键作用，其形态建成和早期发育的无损动态监测，对于基础研究和育种应用均具有重要意义。中国科学院遗传与发育生物学研究所联合西北农林科技大学、崖州湾实验室、浙江大学、慧诺瑞德宏表型实验室等单位于2025年12月1日在The Crop journal期刊在线发表了题为为HTPRootSlides: A high-throughput phenotyping platform for crop root germination dynamic screening的研究论文。该研究开发了一种名为HTPRootSlides的高通量根系表型平台，用于作物根系萌发动态的测量。该平台能够高通量、长时间序列的采集根系早期萌发图像，并通过集成图像处理软件自动提取数十种根系表型参数，生成数据报表，显著降低了育种工作者获取根系表型信息的难度。

 

    HTPRootSlides在硬件、软件与算法上形成了一体化创新：硬件上采用紧凑矩形结构与循环式根盒传输机构，由柔性轴步进电机驱动，实现根盒在暗室成像舱内的精准、可重复定位，并通过可见光相机与RFID读写器联动，实现根盒自动识别、元数据自动记录与成像触发。软件上可按植物物种配置实验任务，支持自动与手动采集模式，完成图像采集、数据管理、表型分析与报告生成的全流程整合，便于实时监测根系生长动态。算法上构建了“YOLO11根系区域检测+微调K-Net分割”的两阶段分割流程，针对水面截断、反射与水汽遮挡等复杂成像问题进行优化，并结合OpenCV轮廓分析与骨架化算法，自动量化根系分布深度/宽度、投影面积、周长、总根长、分支复杂度及体积估计等关键形态与拓扑表型，实现根系表型的高通量精细提取。

 

    西北农林科技大学博士研究生邓文哲为第一作者，中国科学院遗传发育所胡伟娟博士和西北农林科技大学吴婷婷副教授为共同通讯作者，崖州湾实验室凌宏清研究员、浙江大学关雪莹教授和慧诺瑞德宏表型实验室韩志国博士深度参与了此项研究工作。特别感谢崖州湾国家实验室陈凡教授在概念框架、平台整合和实验设计方面提供了专业指导。本研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的联合支持。

 

图像采集和根系表型量化结果