Plant Phenomics 前沿 | 作物表型组大数据技术及装备标准体系构建研究
在作物功能基因组学、数字育种与智慧栽培等的需求牵引下，作物表型组学近年来发展迅速。然而，作物表型组学技术及装备产品的研发与应用缺乏标准规范已成为限制作物表型产业高质量发展的瓶颈问题。
2024年6月，北京市农林科学院信息技术研究中心数字植物北京市重点实验室联合华中农业大学在中国工程院院刊_Engineering在线发表了题为Standard Framework Construction of Technology and Equipment for Big Data in Crop Phenomics_ 的论文。
文章首先阐释了作物表型性状的复杂程度决定了表型组大数据的产生和形成是一项巨大的科学系统工程（图 1）。作物表型组大数据技术及装备预期将成为作物科学转型升级的新一代信息化基础设施。
图 1 作物表型组大数据涵盖内容示意图
为梳理作物表型组大数据技术及装备全流程，探讨绘制作物表型组大数据技术及装备产业图谱（图 2）。产业图谱有助于分析和展示作物表型产业链信息和关系，进而使标准体系的构建更契合作物表型产业发展的趋势。
图 2 作物表型组大数据技术及装备产业图谱
文章进一步分析了标准体系构建的必要性、现状和目标。已有相关标准主要聚焦在数据层面，尚无法覆盖到作物表型的全产业链，主要面向特定科研机构和高通量表型平台所制定，未在科研和产业中广泛应用。实际上，作物表型组学大数据从实验场景的设计、表型获取的设备、数据采集的手段、数据处理的方法到数据应用的对象是一个环环相扣的过程，作物表型组学标准规范不能只关注于一个或几个环节，其应该是一个面向作物表型全流程的标准体系。作物表型组大数据技术及装备作为作物科学向数据科学转型升级的新一代信息化基础设施，将与作物科学进行全方位地结合，迫切需要构建系统化标准体系，引导规范作物表型组大数据相关产业的高质量发展。
图 3 作物表型组大数据技术及装备标准体系构建目标示意图
该文围绕作物表型产业需求和特色，尽可能抽提共性程度高的内容以形成标准框架，主要包括作物表型硬件装备研发标准、作物表型数据采集标准和作物表型数据存储管理规范三大部分。团队近年来围绕多生境作物表型平台研发、作物表型大数据获取、多尺度作物表型解析等方面开展了大量工作，积累了丰富的经验。在此基础上，给出作物表型组大数据技术及装备标准体系构建一些的细节的建议。
图 4 作物表型组大数据技术及装备标准体系组织结构
最后，该文探讨了标准体系构建对于作物表型全流程的促进作用以及标准体系构建的评价方式，并讨论了标准体系构建过程中的建议。
图 5 标准体系构建促进作物表型全流程示意图
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