一、原位、实时、活体监测根系离子流动,为植物营养研究提供新工具
2025年,武汉荣测仪器有限公司(以下简称"荣测仪器"),通过引进高层次跨学科研发人才团队,成功突破非损伤微测核心技术壁垒,自主研发的全新一代植物养分非损伤检测系统正式面世。该系统面向植物营养学、逆境生物学与高效施肥研究,可在不损伤活体植物的前提下,实时、原位获取根系对多种养分离子的吸收与转运数据。
二、长期被"卡脖子"的非损伤技术,迎来国产新方案
在植物科学研究中,如何在不取样、不染色、不损伤活体的条件下,连续测量根系表面离子的动态流动,一直是测量学上的难点。传统方法多依赖离体取样、实验室离线分析或放射性同位素示踪,往往破坏样品结构、时间分辨率低,难以反映活体状态下的真实生理过程。非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology,NMT)虽被视 为理想路径,但其精密传感器制备、三维微操控、微弱电信号提取与多离子同步解析长期被少数国外厂商掌握,国内科研用户在设备选型、耗材与维护上长期受制于外。
荣测仪器此次集结的研发团队,融合了植物生理学、电化学、精密机械、自动控制与人工智能等多学科背景的人才,围绕选择性离子流速传感器制备、信号转换与三维运动控制等关键环节开展联合攻关,最终实现了核心部件的自主可控与整机国产化落地。
三、一台设备,看懂根系"吃进、转化、耐受"全过程
据介绍,此次推出的植物养分非损伤检测系统,并非单一离子测量装置,而是一套覆盖"实时吸收—液泡再动员—逆境耐受—形态可塑性"的完整检测平台。
在实时吸收层面,系统可直接检测并输出植物根对硝态氮、铵态氮、磷、钾、铁等关键养分的吸收能力指数;在更深层的机制研究层面,可定量刻画液泡硝态氮再动员、液泡铵耐受、液泡磷与钾内源供给、液泡铁再动员等活性指标,检测精度可达 0.1 ng·mm⁻²·h⁻¹,并支持耐铵毒能力与氮形态可塑性分析。
硬件层面,系统配备三轴步进电机驱动的高精密三维运动平台,实现传感器在 XYZ 方向的精确抵达与微调;搭载三目倒置显微镜与高分辨率成像模块,研究者可在软件界面中同步观察样品与传感器位置;整机置于气压式隔振屏蔽台与屏蔽舱内运行,以抑制环境振动与电噪声对微弱信号的干扰。软件层面,系统集成传感器校准、三维运动控制、数据实时保存与实验断点续测功能,并内置人工智能植物生理机制指数模型,帮助研究者从原始信号直接走向可解读的生理指标。
四、让植物研究"看见"看不见的离子流
"过去很多关于养分吸收的结论,是在离体、离线的实验条件下得到的;我们希望研究者能够在活体、原位、动态的状态下,连续观察根系如何吸收、储存和重新调动养分。"荣测仪器相关负责人表示。
该系统可服务于作物养分高效基因型筛选、抗逆生理机制研究、肥料运筹与减施增效、环境胁迫下根系响应等方向,帮助高校、科研院所与农业科技企业在植物营养与根际过程研究中获得更直接、更连续的数据证据。
面向未来,荣测仪器表示将继续围绕非损伤检测这一核心方向,在传感器制备自动化、多组学数据联动与行业应用场景上持续投入,并已在软件与硬件上预留了相应扩展端口,与国内植物科学研究共同成长。
