— 生态 · 农业 · 康健 —
时间：2021-06-17
作者：Z6尊龙凯时
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简介：
PhenoTron? PTS植物表型成像剖析系统，接纳PTS（Plant-To-Sensor）植物自动传送手艺，集成高光谱成像手艺及FluorCam叶绿素荧光成像、多光谱荧光成像手艺，可选配RGB成像及红外热成像，样品依次自动传送至响应成像事情站，收罗多传感器表型成像大数据，实现一站式、高通量、无损伤反射光成像、叶绿素荧光成像、多光谱荧光成像及红外热辐射成像剖析等。
主要应用于：
l 作物表型成像剖析
l 种质资源检测
l 遗传育种
l 抗性筛选
l 植物心理生态研究
l 藻类表型研究
l 光生物学研究
l 果实蔬菜品质检测
主要特点：
1) PTS（Plant-to-Sensor）手艺平台，SpectraScan?高精度专利移动扫描平台，样品可安排在精准位移平台上自动运送至成像单位举行一站式成像剖析
2) 多传感器成像，标配包括VNIR高光谱成像、FluorCam叶绿素荧光成像、多光谱荧光成像，可选配900-1700nm高光谱成像、红外热成像、Thermo-RGB?成像或高倍放大RGB成像（具备显微成像功效）
3) 多引发光，调制多光谱光源板，7位滤波轮等，可实现植物及藻类差别光源作育光生物学研究、光合心理研究
4) 可选配叶绿素荧光高光谱成像剖析、UV-MCF高光谱活体荧光成像剖析
5) 可对作育植株、叶片、果实、种子萌发与种苗、根系及藻类等举行表型性状成像检测剖析
6) 组合下令+位置影象：可一键生涯、读取、删除目今位置，自动移动精准定位，精度优于1mm，适用于周期性重复移动扫描，可设置10条protocols下令，实现系统自动运行
7) 主机箱：全中文操作系统，PC端GUI软件界面，可实现远程操控，内置10寸触控屏，全波段对称成像光源，0-100%线性调控，角度、高度可调，集开关控制、平台控制、杂散光隔离于一体，确保光场均一、稳固的最佳丈量情形
8) 系统有用行程：Z轴高度400mm，有用扫描面积大于1200×300mm
主要手艺指标：
1) 叶绿素荧光成像：
a) 专业高迅速度高区分率叶绿素荧光成像CCD，帧频20fps，区分率1360×1024像素，binning2x2：680 x 512像素
b) A/D转换区分率：16比特、65536级灰阶 ；像素巨细6.45×6.45?m
c) 具快照模式和叶绿素荧光动态视频模式
d) 标配617nm和6500K冷白双色光化学光，最大光化学光2000?mol.m-2. s-1，可选配3000?mol.m-2. s-1
e) 饱和脉冲4000?mol.m-2. s-1，可选配6000?mol.m-2. s-1
f) 可选配365nm或385nm紫外光、447nm品蓝、470nm蓝色、530nm绿色、505青色、627nm红色、660nm深红、590nm琥珀色、740nm远红等差别光源
g) 可自动运行Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭剖析、光响应曲线等protocols
h) 50多个叶绿素荧光自动丈量剖析参数，包括：Fv/Fm、Fv’/Fm’、Y(II)、NPQ、qN、qP、Rfd、ETR等，自动形成叶绿素荧光参数图
i) 自动同步显示叶绿素荧光参数及参数图、叶绿素荧光动态曲线、叶绿素荧光参数频坦率方图
2) 多光谱荧光成像：紫外光引发多光谱荧光成像，反应多酚与黄酮类等次级代谢产品动态转变、叶绿素动态转变、植物朽迈、植物病虫害胁迫及非生物胁迫等
a) 高区分率CCD镜头，1392x1040像素，有用像素巨细为6.45μm，可像素叠加（binning）以提高迅速度（2x2，3x3，4x4）
b) 7位滤波轮及滤波器，用于丈量多光谱荧光F440、F520、F690、F740及其它生物荧光征象及GFP等差别波段稳态荧光成像
3) 自动丈量剖析功效（无人值守）：可预设1个或2个试验程序，系统可自动丈量贮存，好比白天自动准时运行Kautsky诱导效应程序，夜间自动准时运行荧光淬灭剖析程序
4) 可选配GFP/YFP等稳态荧光成像，或选配LUC荧光素酶成像
5) 叶绿素荧光成像与多光谱荧光成像具Live（实况测试）、Protocol（实验程序选择）、Pre-processing（成像预处置惩罚）、Result（成像剖析效果）等菜单，Protocol实验程序可自由编辑，也可使用Protocol菜单中的向导程序模版客户自由建设新的实验程序
6) 高光谱成像站：标配为400-1000nm高光谱成像剖析，可选配900-1700nm或1000-2500nm
a) 波段数：224通道
b) 光谱区分率：FWHM 5.5nm
c) 空间区分率：1024x
d) 数值孔径：F/1.7
e) 可成像丈量剖析作物生化、心理指标如叶绿素含量、花青素含量、胡萝卜素含量、光使用效率、康健指数、笼罩度、胁迫等近百种光谱指数
由左到右依次为：小麦N素与水份状态高光谱成像剖析（Brooke Bruning等） ；小麦耐盐碱高光谱成像检测（Ali Moghimi等，2018） ；小麦镰刀菌抗性检测（E. Alisac等，2018）
7) 红外热成像（选配）：
a) 区分率：640×512像素，可选配其它高区分率红外热成像传感器
b) 丈量温度规模：-25℃－150℃
c) 迅速度：0.03℃（30mK）@30℃
d) 光谱规模：7.5－13.5μm
e) 传感器：非制冷红外焦平面感应器，已多点校准（具校准证书）
f) 1-14倍数码变焦
g) 软件具备调色板（自然、彩虹、灰度、梯度等14种颜色组合）、差值手艺、温度规模设置（以改变颜色漫衍或突出选择规模等）、等温线模式、选区剖析（点、线、多边形等）、温度扫描（显示所选线的温度漫衍曲线等）、剖面温度、时间图等 ；具备报告模式等 ；
8) RGB成像（选配）：高迅速度RGB成像，1-40倍放大，可举行micro和macro成像剖析，可选配其它高区分率成像传感器
Z6尊龙凯时工程师在中国海洋大学现场对作育的海带举行高光谱成像剖析和叶绿素荧光成像剖析（右图为紫菜多光谱荧光成像剖析，引自：Lei Tang, Liping Qiu, Cong Liu, Guoying Du,Zhaolan Mo, Xianghai Tang,Yunxiang Mao.Transcriptonic Insights into Innate Imunity Responding to Red Rot Disease in Red Alga Pyropia yezoensis. Molecular Sciences,2019）
左图为PhenoTron? PTS植物传送至叶绿素荧光成像和高光谱成像站举行成像剖析 ；下右图为草铵膦对拟南芥光合心理影响（叶绿素荧光成像剖析，由EcoTech?实验室提供）
应用案例：生菜幼苗病害快速无损检测与抗性品种判断
农作物在种子萌爆发长历程中会遭遇州病害，因此对高抗病性品种的选育很是主要。而若是能快速、无损、轻盈、可靠地检测病害的爆发，甚至在病害症状爆发前就能够将其检测到，无论是关于缩短育种周期照旧指导生产实践都具有很是主要的意义。
德国莱布尼茨蔬菜和鉴赏植物研究所IGZ的Sandmann研究组将刚抽芽的生菜幼苗人工熏染立枯丝核菌（Rhizoctonia solani），然后综合接纳叶绿素荧光成像手艺、多光谱荧光成像手艺、红外热成像手艺及植物反射光谱NDVI成像，对差别成像参数举行了剖析，以确定哪些手艺的哪些参数能够更迅速地将熏染病害的植株和未熏染的植株区脱离，实现高通量非损伤在线剖析丈量筛�。�
效果发明，熏染病害的植株和未熏染的植株之间，最大光化学效率Fv/Fm、荧光衰减指数Rfd、NDVI、作物水胁迫指数I1、光合有用叶面积日相对生长速率Arel、多光谱荧光F440、F520等参数都体现出显著差别。通过进一步数据统计剖析最终发明Fv/Fm、Rfd在本次实验中的识别效果最好，误差≤0.052，Fv/Fm＞0.73的生菜幼苗即可以为是康健的。研究职员希望通过进一步事情，将这一发明应用于园艺和农业生产实践，好比优良抗病蔬菜品种的选育、病害的早期发明与防治等。
参考文献：
1)Ali Moghimi etc. A Novel Approach to Assess Salt Stress Tolerance in Wheat Using Hyperspectral Imaging. Frontiers in Plant Science, 2018
2) Brooke Bruning etc. The development of Hyperspectral distribution maps to predict the content and distribution of nitrogen and water in wheat. Frontiers in Plant Science, 2019）
3)E．Alisaac etc. Hyperspectral quantification of wheat resistance to Fusarium head blight: comparison of two Fusarium species. Eur J Plant Pathol, 2018
4) Sandmann M, et al. 2018. The use of features from fluorescence, thermography and NDVI imaging to detect biotic stress in lettuce. Plant Disease 102: 1101-1107
1101-1107
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