【研究背景】近年来,利用基因组学辅助育种的方法已成为新品种培育和作物提质增产的重要手段,如何更好的将作物表型组和基因组数据进行关联分析,快速准确地筛选目标性状和基因,对于提高育种效率,保证全球粮食安全具有重要意义。目前高通量的基因测序和分析技术已经比较成熟,但高通量作物表型精准鉴定能力仍有待提升。【材料与方法】以当前多源光学传感器(RGB相机、多光谱相机、高光谱成像仪、热红外成像仪、光合仪、荧光成像仪、立体相机和激光雷达)和不同类型表型搭载平台为依托,结合前人作物表型研究进展和实际应用案例,从图像算法的表型研究、光谱技术的表型研究和模型与表型结合的研究,深入探讨了作物表型性状鉴定研究未来的新机遇、新方向和技术发展。【结果与分析】介绍了作物表型研究的起源与定义,系统阐述了当前光学传感器(RGB相机、多光谱相机、高光谱成像仪、热红外成像仪、光合仪、荧光成像仪、立体相机和激光雷达)在作物表型性状鉴定研究领域的发展现状,重点介绍了地面(固定大型表型平台、田间可移动表型平台和固定小型表型平台)和航空(无人机表型平台、有人机表型平台、纳米卫星表型平台)作物表型性状鉴定平台在田间不同氮素、水分和病虫害等生物胁迫和非生物胁迫的作物表型性状鉴定的研究应用进展。结果表明,高通量表型鉴定技术利用新型传感器、先进的自动化平台和图像处理系统,可以在温室、大田等不同条件下快速、准确筛选出目标性状突出的优异资源和材料。随着生物信息技术的发展,新型生物信息技术平台的数据计算与分析能力也将会进一步提升,为作物表型组学技术的发展提供了基础支撑。今后,基于新研发的光学传感器、作物表型平台、影像处理技术和大数据管理方法的有机融合,高通量作物表型性状鉴定技术将提高标准化作物表型性状鉴定的估算精度并进一步加速作物育种计划中新作物表型性状的鉴定效率。【结论】作物表型分析是理解作物基因功能及环境效应的关键环节,表型组学技术的应用使种质资源和育种材料的重要表型性状的鉴定和对应基因的筛选更加高效和精准,同时,也将有助于优质高产新品种的培育。本研究为作物表型技术的应用提供了系统理论参考,为优质新品种培育提供了新思路、新方法。