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EPPN2020会议总结--表型平台杨万能老师参加欧洲植物表型组学大会总结

发布时间:2017-12-15|点击:3742


        在爱沙尼亚塔尔图举行为期五天的欧洲植物表型组学会EPPN2020(Plant Phenotyping Forum: integrating European plant phenotyping community)终于落下帷幕,作为唯一来自中国内地高校参会人,收获颇丰,感触良多。


        首先简单介绍下EPPN,EPPN全称European plant phenotyping Network,欧洲植物表型组学会,由来自12个欧盟国家21个单位组成,包括建设有31个成熟的高通量植物表型设施,详细表型设施及成员列表见下图(https://eppn2020.plant-phenotyping.eu/EPPN2020_Partners)。一般情况下,EPPN每3个月或半年召开一次会议,商讨最新表型技术进展、最新表型技术应用、植物领域及农业领域用户反馈、及欧盟需求政策导向等等。

图1 EPPN2020计划成员分布图

 

        EPPN本身起源于project项目,比如正在实施的EPPN2020,EPPN2020将21个欧洲国家表型平台负责人召集起来,提供一笔经费(该经费由欧盟Horizon2020计划资助),任何单位个人用户都可以申请EPPN2020经费去使用这些表型平台,为全欧洲乃至全世界想做大规模表型实验用户提供一个很理想的渠道(guidelines:https://eppn2020.plant-phenotyping.eu/ )。值得一提的是,总经费20%的比例会优先考虑非欧盟国家,尤其是发展中国家。不过根据今年的申请情况,竞争也很激烈,据说资助比例在25%左右。EPPN2020的经费主要用来资助:(1)资助使用表型仪器费用,类似于我国的测试费;(2)差旅住宿费;(3)表型设施相关员工的劳务费;(4)表型实验相关的一些其他资助等等;(5)新植物成像技术和方法研发;(6)多表型平台交叉实验设计和多表型平台数据综合分析;(7)建设欧洲统一的表型数据库,将不同表型实验室测量数据规范化。EPPN2020项目的初衷我想应是最大程度的利用现有欧洲表型设施资源,规范表型数据,杜绝重复建设和资源浪费,更好的服务于欧洲乃至世界植物科学研究和育种研究。具体申请须知请参照上述链接。


        接着介绍欧洲植物表型组学会另一项目EMPHASIS(全称European Infrastructure for Multi-Scale Plant Phenotyping And Simulation for Food Security in a Changing Climate),已被EU欧盟列为ESRI(The European Strategy Forum for Research Infrastructure)主要资助项目。该项目主要目标是建设一个统一的欧洲植物表型平台,该平台包括多个尺度的表型设施,为植物科学和育种研究提供重要支撑,该项目主要是EPPN2020的延续,个人感觉主要特点在于:(1)建立一个欧洲统一的植物表型平台(integrated pan-European network),在这之前的EPPN,大家主要还是各自为战,而这就意味着不同国家不同单位的表型平台各有特色,没有必要再重复建设,大家互相取长补短,资源共享,优势互补;(2)将不同表型平台的数据(表型数据、图片、环境数据等等)统一规范化,建立一个欧洲水平的数据管理系统,一旦该大数据系统建成且运行良好,将惠及植物模型、大数据挖掘、ontology研究等等,最终促进植物科学发展,比如未来气候条件下作物育种研究;(3)和中小型公司合作,将具有推广前景的表型技术产业化等等,进一步促进表型技术的发展。EMPHASIS项目主要成员分布见图2。

图2 EMPHASIS项目成员主要分布

 

图3 EMPHASIS计划时间表

 

        接着就报告内容做详细介绍:

        2017.11.22下午

        1.英国诺丁汉大学Tony Pridmore教授(Plant Methods主编)带来精彩的X-CT技术在植物表型的最新应用,个人的感触有以下几点:(1)测土壤中3D根系性状,目前看CT仍然是最佳的选择,需要解决的问题也很多;(2)就发展前景而言,除了检测根系3D性状,X-CT还可应用于多根环境研究,比如资源竞争,资源利用效率等等,很有意思;(3)X射线源很重要,不同的土壤材料及根系对X射线吸收是不一样的,而我们就要根据特定的土壤容器选取合适的射线源找出最大区别点,使土壤和根能分别出来;(3)就笔者自身经验来看,CT应用于高通量的根系平台还有很长的路要走,首先尚无成熟的可应用于植物表型的高通量X-CT系统(大部分是临床用或小动物成像用),其次X-CT使用和维护需要一定的工程专业背景人才,再者维护成本很高,比如一些高精度的微焦斑X射线源,往往会变成昂贵的“耗材”,且大部分射线源是依赖于进口,所以射线源的维护在高校目前是一个“头疼”的事情。


        2.接着塔尔图大学Hannes Kollist教授,介绍了一种应用于植物诊断的多管式气体交换系统,且该技术可以从室内扩展到田间长时间的气体交互检测,检测对象包括CO2,O3等等。值得一提的是,塔尔图大学2017年全球高引学者有7位,都集中在这一研究领域,实力的确很强;更有意思的是,相对于爱沙尼亚45000平方千米、130万的人口来说,的确算是“人才高产出地区”。另外,目前流行全球的skype,起源于爱沙尼亚塔尔图大学和塔林,目前大部分的研发团队仍然在这,其计算机等工科实力可见一斑。


        3.接着由我代表华中农业大学作物表型研究团队就最新的研究进展做了报告,主要包括:自主研发高通量micro-CT成像系统应用于水稻分蘖性状无损精准测量;自主研发高通量高光谱成像系统应用于水稻叶绿素等无损测量;将深度学习技术应用于大田小区稻穗分割,且展望研究团队未来的一些发展愿景,和与会代表展开探讨。大会报告取得了不错的反响。

图4 华中农业大学杨万能老师做大会报告


        4.来自英国EMR公司的李博博士为大家带来3D-RGB成像技术应用于草莓3D性状提取,展望了该3D技术以其低成本、便捷、高精度的特点未来可用于其他多种植物。


        5.接着斯洛文利亚尼特拉大学Marek Zivcak教授、芬兰赫尔辛基大学Kristiina Himanen分别就斯洛文尼亚植物表型中心建设和芬兰植物表型中心建设情况做报告,值得一提的是都采用荷兰PSI技术和相关平台,小植物平台通量为1080盆,大植物平台为270盆。


        6. 德国慕尼黑亥姆霍兹实验室Jörg-Peter Schnitzler教授、比利时UCL Xavier Draye教授分别就非侵入性植物的表型标记的挥发性有机化合物在表型观测中的应用,根系表型动态观测带来精彩的报告。

 

        2017.11.23

        1. 德国Julich负责人Uli Schurr教授(同时也是IPPN负责人、EPPN负责人)就EPPN2020及EMPHASIS情况给大家做了介绍。大体情况上述我已经介绍,不再赘述。值得我们思考的是,我国植物表型组设施建设,表型组学会建设,是否也可以参考一下EPPN这个模式,扩大国际影响力。而另一个值得一提的是,由于表型组本身学科交叉特点,因此毫不夸张的说,专业表型公司会在表型组发展中起到决定性作用,包括前期方案策划、具体实施、培训、售后、维护等等。类似于我国其他工程类行业(比如光电子、信息、计算机等等)以及一些交叉学科行业(比如生物医学工程,生物医学光子学等等),我国植物表型领域要想健康可持续的发展,必须有大而专的表型公司支撑。

图5 法国INRA Francois Tardieu教授介绍EPPN2020


        2.爱沙尼亚表型中心负责人、波兰表型中心负责人Anetta Kuczynska分别介绍自己国家表型设施最新研究进展。


        3.德国Julich Uli Schurr就Julich 的最新研究进展做了报告,包括MRI-PET系统测植物根系,根系建模、rhizobox相关进展(Julich打算在2018年年底建设通量达1500盆的根系系统);并且该系统部分扩展到IPK;以及将部分技术从室内扩展至大田。这里值得一提的是,德国植物表型研究机构三巨头Julich、IPK、Helmholtz实验室通过联合于2017年申请并获批德国政府资助植物表型设施建设经费,总经费达1亿人民币。


        4. 比利时VIB介绍了其表型组研究进展,主要是基于LemnaTec系统和PSI系统做的一些最新结果。


        5. The Irish Plant Phenotyping Network爱尔兰植物表型组学会也于今年成立。


        6. 比利时 VIB Stijn Dhont教授、英国厄勒姆学院Wiktor Jurkowski教授、法国INRA Francois Tardieu教授分别就基于VIB平台PIPPA的数据管理、基因组-表型组数据管理、跨尺度多数据管理分析的报告。


        值得一提的是,大会还有个讨论环节,邀请各个领域代表,包括表型平台负责人(英国国家表型平台负责人John Doonan、 德国Julich植物表型平台负责人Uli)、学术界代表(法国INRA Francois Tardieu教授)、育种公司(Cropdesign Piotr Puzio博士)、农场主、经济学者等就EPPN发展和规划展开讨论。

图6 各个领域代表讨论EPPN2020和EMPHASIS发展规划

 

        2017.11.24

        几个比较有代表性的报告:

        1.意大利巴斯利卡塔大区表型中心负责人 Francesco Cellini报告内容:植物表型平台和技术在地中海作物干旱胁迫中的应用。

图7 意大利巴斯利卡塔大区表型中心负责人 Francesco Cellini做大会报告


        2.丹麦哥本哈根大学Thomas Roitsch报告内容:结合植物表型技术和生理活体观测技术在模式植物干旱胁迫中的应用。该报告很有意思,将我们目前表型测量方法从常见的物理表型范围扩展至生理表型范围。

图8 丹麦哥本哈根大学Thomas Roitsch做大会报告


        3.英国国家植物表型中心主任John Doonan教授报告内容:英国植物表型组中心最新进展。

图9英国国家植物表型中心主任John Doonan教授做大会报告

 

        大会的最新报告视频将在YouTube上公开,敬请等候。