近日，中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队成功构建了棉花三维（3D）表型精准分析框架，首次实现棉花株型的数字化、定量化系统分类，为棉花遗传育种、高效栽培及产业高质量发展提供了关键技术支撑与理论依据。相关研究成果以“A 3D phenotypic framework for cotton: From platform construction to systematic digital architecture classification”为题发表在国际知名期刊《农业人工智能（Artificial Intelligence in Agriculture）》（中科院1区Top期刊，IF=12.4）上。

棉花株型是决定产量、适配机械化种植的核心农艺性状，直接影响植株光能利用、田间通风透光及机械采收效率。长期以来，棉花株型分类依赖人工肉眼观察和经验判断，存在主观性强、标准不统一、效率低下、误差大等问题，不同研究者分类结果难以统一，制约了棉花株型遗传机制解析与精准育种进程。同时，缺乏标准化、数字化的株型评估体系，也导致难以建立株型与产量的精准关联，阻碍棉花品种定向改良。

针对上述行业痛点，科研团队创新研发了棉花3D表型集成平台，构建了集图像采集、三维重建、性状提取、智能分类于一体的全流程技术体系。该平台采用运动恢复结构与多视图立体匹配融合算法，可快速重建单株棉花高精度三维模型，精准提取株高、果枝长度、果枝夹角等10余项核心株型性状。此外，依托该3D平台该研究首次提出株型决定角核心参数，建立了科学严谨的数字化分类标准，将棉花株型精准划分为筒型、塔型、梭型、沙漏型等九大类型，填补了棉花株型标准化定量分类的空白。该研究还通过对我国西北内陆、长江流域、黄河流域三大棉区棉花品种的分析，揭示了不同棉区株型性状的差异，为西北内陆棉区推进密植栽培与机械化采收提供株型改良的理论依据。研究结果为棉花株型遗传解析、基因挖掘及分子设计育种提供了标准化工具，有助于提升棉花栽培模式优化与机械化生产效率。

该研究获得了新疆维吾尔自治区重大科技专项、新疆基因编辑与种质创新重点实验室等资助。中棉所许博玮研究实习员、杨佳洁研究实习员和武汉谷丰光电科技有限公司总经理叶军立为论文共同第一作者，中棉所杨作仁研究员、范李强助理研究员和新疆农垦科学院余渝研究员为共同通讯作者，华中农业大学杨万能教授参与了指导。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.aiia.2026.05.005

整体研究设计流程