新(xīn)一代實驗室型高通量成像系統——PhenoCenter

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Ÿ   l  定制化地進行植物(wù)等小(xiǎo)型樣品培養，如根據植物(wù)生長(cháng)特定LED燈光的光照強度、白天對黑夜時長(cháng)比例、以及光照強度的波動間隔時間等。

Ÿ   l  全自動、高通量對植物(wù)等小(xiǎo)型樣品進行可(kě)見光、近紅外、紅外、PSII調制熒光成像（PAM）或激光3D掃描。

Ÿ   l  自動的将擴展區(qū)的植株運送到成像台，進行後續的表型成像分(fēn)析。

Ÿ   l  通過可(kě)見光成像可(kě)以測量植物(wù)的結構、寬度、密度、對稱性、葉長(cháng)、葉寬、葉面積、葉角度、葉顔色、葉病斑、種子顔色、種子顔色面積等等50多(duō)個參數。

Ÿ   l  通過近紅外成像可(kě)以分(fēn)析植物(wù)的水分(fēn)分(fēn)布狀态、水力學(xué)研究、脅迫生理(lǐ)學(xué)研究等。

Ÿ   l  通過熒光成像可(kě)以分(fēn)析植物(wù)的生理(lǐ)狀态。

Ÿ   l  樣品可(kě)以是培養在多(duō)孔闆中(zhōng)（如6、12、24、48、96、384孔闆），也可(kě)以是長(cháng)在小(xiǎo)花(huā)盆中(zhōng)。

Ÿ   l  高通量測量大量樣品，标準配置可(kě)選擇裝(zhuāng)4、24、48或72多(duō)孔闆的版本

Ÿ   l  可(kě)選擇成像分(fēn)辨率，特别适用(yòng)于96孔闆高精(jīng)度測量

  l  進行動物(wù)/昆蟲的遊動/運動測試時，可(kě)自動獲取圖像

Ÿ   l  通過專業的表型分(fēn)析軟件對植物(wù)等小(xiǎo)型樣品采集到的表型數據進行批量處理(lǐ)。

         l  通過自動獲取圖像，進行動物(wù)/昆蟲的遊動/運動測試。

PhenoCenter總覽圖

主要配置：

1. 控制台（WxLxH）：1200mm×700mm×1600mm

2. 基本模塊（WxLxH）：1800mm×800mm×1900mm

3. 擴展（可(kě)選）（WxLxH）：1400mm×800mm×1900mm

    電(diàn)源要求： 400V AC，16A，50Hz

 微孔闆的處理(lǐ)（MTP）

 小(xiǎo)植物(wù)可(kě)以在MTP上運輸，見下圖；

 總重量最大300g

應用(yòng)領域

Ÿ   突變株篩選

Ÿ   植物(wù)形态建模

Ÿ   遺傳育種

Ÿ   植物(wù)病理(lǐ)學(xué)

Ÿ   植物(wù)脅迫生理(lǐ)學(xué)

Ÿ   種子病理(lǐ)學(xué)

Ÿ   種子生理(lǐ)學(xué)

Ÿ   植物(wù)水力學(xué)

Ÿ   毒理(lǐ)學(xué)

Ÿ   動物(wù)/昆蟲運動軌迹

4. 相機台

4.1 VIS相機

4.2 PAM相機

4.3 3D激光掃描儀

* PhenoCenter目前能(néng)最多(duō)安(ān)裝(zhuāng)三個成像模塊，如果已經安(ān)裝(zhuāng)RGB和激光雷達3D（或PAM模塊），替換掉RGB模塊後，需要手動安(ān)裝(zhuāng)NIR成像模塊。

5. 處理(lǐ)相機和MTP的系統基本模塊

5.1 MTP的z軸

5.2相機的z軸

5.3相機夾具(jù)

5.4MTP夾具(jù)

6. 18個MTP的托盤

6.1發射LED燈

6.2手持式條形碼閱讀器的USB端口

7. 轉運站

Ÿl  定制化植物(wù)培養

l  定制化設計

l  全自動高通量表型數據采集

Ÿl  穩固可(kě)靠

l  強大的LemnaTec公(gōng)司表型分(fēn)析軟件

NIR：焦距50mm，1450nm帶通濾波器；視野18°x 14°，工(gōng)作(zuò)距離540 mm  - 一個MTP的圖像

VIS：50mm焦距；視野20°x 15°，工(gōng)作(zuò)距離485 mm  - 一個MTP的圖像

PAM相：成像面積100x130 mm；工(gōng)作(zuò)距離185 mm

3D激光：（新(xīn)發展中(zhōng)）

整合高通量PSII調制式葉綠素熒光成像探頭

PhenoCenter引入德(dé)國(guó)WALZ技(jì )術，将國(guó)際上廣受贊譽的葉綠素熒光成像系統Maxi-Imaging-PAM整合其中(zhōng)，将其強大精(jīng)準的光合生理(lǐ)測量功能(néng)發揮到極緻，從此植物(wù)表型系統也可(kě)高精(jīng)度、高通量獲取全系葉綠素熒光成像參數，為(wèi)植物(wù)表型研究注入強大動力。

成像功能(néng)：對 Ft、Fo、Fm、Fv/Fm、F、Fm’、Y(II)、Y(NO)、Y(NPQ)、NPQ、qN、qP、qL、ETR、Abs.、NIR、Red 等至少 17 種參數進行成像分(fēn)析，全面獲取植物(wù)光合生理(lǐ)表型數據。測定調節性能(néng)量耗散 Y(NPQ)，反映植物(wù)光保護能(néng)力，測定非調節性能(néng)量耗散Y(NO)，反映植物(wù)光損傷程度。

l 程序測量功能(néng)：可(kě)程序測量熒光誘導曲線(xiàn)、快速光曲線(xiàn)和暗弛豫，也可(kě)手動測量；在測量過程中(zhōng)能(néng)自動分(fēn)析所有(yǒu)熒光參數的變化趨勢

l AOI功能(néng)：可(kě)在測量前或測量後任意選擇感興趣的區(qū)域（AOI），程序将自動對選擇的AOI的數據進行變化趨勢分(fēn)析，并在報告文(wén)件中(zhōng)顯示相關AOI的數據。所有(yǒu)報告文(wén)件中(zhōng)顯示的數據都可(kě)導出到EXCEL文(wén)件中(zhōng)。

l 成像異質(zhì)性分(fēn)析功能(néng)：對任意參數任意時間的成像，可(kě)在圖像上任意選取兩點，軟件自動對兩點間的數據進行橫向異質(zhì)性分(fēn)析，并可(kě)導出到EXCEL文(wén)件中(zhōng)。

l 成像數據範圍分(fēn)析功能(néng)：對任意參數任意時間的成像，可(kě)分(fēn)析任意兩個熒光數值之間有(yǒu)多(duō)少個像素點，多(duō)少面積（cm2）。

l 突變株篩選功能(néng)：可(kě)跟據成像結果快速篩選光合、産(chǎn)氫/油、抗逆（抗鹽、抗旱、抗病等）等突變株。

l 微藻毒理(lǐ)研究功能(néng)：可(kě)同時測量96個微藻樣品（對照和處理(lǐ)組）的光合活性，軟件自動給出處理(lǐ)組樣品相對于對照組的光合抑制百分(fēn)比。

l 吸光系數測量功能(néng)：快速測量葉片的吸光系數。吸光系數測量光源： 16個紅光（660 nm）和16個近紅外（780 nm）LED，用(yòng)于測量植物(wù)葉片或藻類樣品PAR吸光系數。

Maxi探頭（藍光版）

l  熒光測量光源： 44個藍色LED，450 nm，測量光強度0.5 μmol m-2 s-1PAR，最大光化光強度2300 μmol m-2 s-1PAR，飽和脈沖強度5000 μmol m-2 s-1PAR

l  吸光系數測量光源：16個紅光（660 nm）和16個近紅外（780 nm）LED，用(yòng)于測量樣品PAR吸光系數。

l  光強異質(zhì)性：測量區(qū)域光強異質(zhì)性小(xiǎo)于±7％。

l  測量參數：Ft、Fo、Fm、Fv/Fm、F、Fm’、Y(II)、Y(NO)、Y(NPQ)、NPQ、qN、qP、qL、ETR、Abs.、NIR、Red等。

Maxi探頭（紅光版）

l  熒光測量光源： 44個紅色LED，650 nm，測量光強度0.5 μmol m-2 s-1PAR，最大光化光強度1900 μmol m-2 s-1PAR，飽和脈沖強度3700 μmol m-2 s-1PAR

l  吸光系數測量光源：16個紅光（660 nm）和16個近紅外（780 nm）LED，用(yòng)于測量樣品吸光系數。

l  光強異質(zhì)性：測量區(qū)域光強異質(zhì)性小(xiǎo)于±7％。

l  測量參數：Ft、Fo、Fm、Fv/Fm、F、Fm’、Y(II)、Y(NO)、Y(NPQ)、NPQ、qN、qP、qL、ETR、Abs.、NIR、Red等。

應用(yòng)案例：

1.     熒光成像模塊應用(yòng)

žMAXI-IMAGING-PAM成像模塊特别适合對幼苗、愈傷組織、微藻等進行突變株的快速篩選，适合于與光合突變株、抗逆（抗旱、抗鹽、抗病等）突變株、産(chǎn)油/氫突變株等的快速篩選。國(guó)外利用(yòng)MAXI-IMAGING-PAM篩選突變株的典型客戶如拜耳、BASF、孟山(shān)都、先正達等大型跨國(guó)農業巨頭，以及各大農業育種、植物(wù)分(fēn)子生物(wù)學(xué)等科(kē)研單位，例如澳大利亞植物(wù)功能(néng)基因組中(zhōng)心（阿德(dé)雷德(dé)大學(xué)）、德(dé)國(guó)尤裏希表型植物(wù)表型研究中(zhōng)心（Julich Plant Phenotyping Centre）等等。

ž國(guó)内約一半的MAXI-IMAGING-PAM客戶在進行突變株快速篩選工(gōng)作(zuò)，主要分(fēn)布于中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)院、中(zhōng)國(guó)農科(kē)院和各大高校。

突變株篩選實例一：國(guó)内某客戶篩選的拟南芥突變株

突變株篩選實例二：産(chǎn)油突變株的篩選。Ajjawi et al, 2010, Plant Physiol., 152: 529-540.

突變株篩選實例三：光合突變株的篩選。Armbruster et al., 2010, Plant Cell, 22: 3439-3460.

葉片成像異質(zhì)性

1）葡萄葉片

2）荷花(huā)葉片

突變株篩選

拟南芥的連續成像分(fēn)析與圖像處理(lǐ)（Nan An et al., Computers and Electronics in Agriculture，2017）

高通量PhenoCenter系統特别适合于研究植物(wù)的形态學(xué)指标和在生長(cháng)過程中(zhōng)這些指标随時間的動力學(xué)變化。

利用(yòng)系統的RGB模塊研究的拟南芥植株面積随時間的動力學(xué)變化。

利用(yòng)系統的核心成像平台，分(fēn)析對照和突變體(tǐ)葉片面積的差異（Shao et al. BMC Plant Biology ,2017）

通過PhenoCenter系統可(kě)以獲得大量的植物(wù)表型參數，利用(yòng)這些表型參數繪制的雷達圖，可(kě)作(zuò)為(wèi)反映植株形态的“指紋圖譜”。根據這種“指紋圖譜”可(kě)以對植株根據表型進行分(fēn)類，特别适合于數量性狀基因座（QTL）研究。下面兩個圖根據拟南芥的表型雷達圖進行的植物(wù)分(fēn)類，對于其它大型的農作(zuò)物(wù)用(yòng)Scanalyzer 3D系統測量後，也可(kě)以獲得類似的結果。

可(kě)見光應用(yòng)實例一：拟南芥表型參數的靜态雷達圖（“指紋圖譜”）

可(kě)見光應用(yòng)實例二： 拟南芥表型參數的動态雷達圖（“指紋圖譜”）

對拟南芥的3D表型信息提取與分(fēn)析（Nan An et al., Computers and Electronics in Agriculture，2017）