全自動高通量植物(wù)3D成像系統——Greenhouse Scanalyzer Systems

植物(wù)表型和生理(lǐ)研究的強大助手

遺傳育種、突變株篩選、表型篩選的強大工(gōng)具(jù)

小(xiǎo)型版 隻能(néng)自動傳送10盆植物(wù)，需手動更換花(huā)盆	大型定制版（溫室版） 可(kě)自動傳送1200盆植物(wù)的系統

        全自動高通量植物(wù)3D成像系統——Greenhouse Scanalyzer Systems是一套可(kě)以全自動、高通量對大量植株（從幼苗到成熟植株即可(kě)）進行成像的系統，可(kě)以選擇配置可(kě)見光（VIS）成像、近紅外（NIR）成像、紅外（IR）成像、PSII熒光成像、高光譜成像和根系近紅外成像中(zhōng)的一種或多(duō)種，每個成像模塊包括頂部和側面兩個攝像頭，結合樣品旋轉裝(zhuāng)置，就可(kě)以對植株進行3D形态學(xué)分(fēn)析。如果做小(xiǎo)植株（15 cm以下），也可(kě)選配激光掃描3D成像。每一種成像模塊都有(yǒu)單獨的成像區(qū)域（“暗房”），依次進行成像分(fēn)析。

主要功能(néng)

全自動、高通量對植物(wù)等小(xiǎo)型樣品進行可(kě)見光成像、近紅外成像、根系近紅外成像、高光譜成像、紅外成像、熒光成像（包括整株GFP成像）和/或激光掃描3D成像（每套系統可(kě)選擇一種或多(duō)種）

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

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

通過根系近紅外成像分(fēn)析植物(wù)根系和土柱中(zhōng)的水分(fēn)分(fēn)布情況

通過紅外成像可(kě)以進行植物(wù)幹旱脅迫研究、蒸騰研究等

通過熒光成像可(kě)以分(fēn)析植物(wù)的生理(lǐ)狀态

通過高光譜成像可(kě)以測量一些特定的物(wù)質(zhì)的量和歸化指數

應用(yòng)領域

植物(wù)生理(lǐ)學(xué)、農業科(kē)學(xué)、植物(wù)病理(lǐ)學(xué)、遺傳育種、突變株篩選、植物(wù)形态建模、種子生理(lǐ)學(xué)、種子病理(lǐ)學(xué)、植物(wù)脅迫生理(lǐ)學(xué)、植物(wù)水力學(xué)等研究領域。

可(kě)以自動傳送10盆植物(wù)的小(xiǎo)型系統	T-Junction分(fēn)選
自動灌溉裝(zhuāng)置	側面、側面旋轉90度和頂部成像

應用(yòng)實例

植物(wù)顔色分(fēn)類

        植物(wù)的顔色是反映植物(wù)健康狀态的關鍵指标之一，而人肉眼對顔色的敏感度較低，存在較大的視覺誤差。利用(yòng)Scanalyzer系統可(kě)以在拍攝植物(wù)可(kě)見光照片的基礎上，通過軟件對獲得的顔色信息進行銳化處理(lǐ)，從而使原本肉眼不易區(qū)分(fēn)的顔色差别，顯著的區(qū)分(fēn)開來。

植物(wù)骨架/結構分(fēn)析

        植物(wù)骨架和架構信息，是非常典型的植物(wù)表觀信息，是農業信息學(xué)的重要研究内容。對于雜交育種而言，Scanalyzer系統有(yǒu)助于快速進行表型篩選，也可(kě)用(yòng)于了解整個生活史以及受到脅迫後的骨架/結構變化。

植物(wù)形态學(xué)分(fēn)析

        成像後，通過LemnaTec公(gōng)司專業的軟件工(gōng)程師團隊開發的軟件，可(kě)以對植物(wù)進行詳細的三維形态學(xué)分(fēn)析。對于所拍攝的每一張圖片，都可(kě)獲得多(duō)個形态學(xué)參數。

估算生物(wù)量

        通過頂部成像和多(duō)個側面成像，可(kě)以獲得植物(wù)X、Y、Z三個軸的信息，根據各個方向的葉面積、莖長(cháng)、莖寬、葉長(cháng)、顔色等來估算植物(wù)的生物(wù)量。實驗證明這種估算的生物(wù)量與實際生物(wù)量有(yǒu)非常好的線(xiàn)性關系。

利用(yòng)近紅外（NIR）成像分(fēn)析植株和土壤的水分(fēn)利用(yòng)情況

        近紅外成像可(kě)以直觀的反映植物(wù)不同部位的含水量，通過軟件處理(lǐ)加上代表不同含水量的顔色後，可(kě)以非常直觀的看出不同處理(lǐ)下植株不同部位的含水量變化。如果植物(wù)是生長(cháng)在專用(yòng)土柱中(zhōng)，還可(kě)以對植物(wù)根系和土壤的含水量變化進行定量分(fēn)析。

注：LemnaTec公(gōng)司設計的土柱筒，是透明聚丙烯塑料材質(zhì)，内裝(zhuāng)自然土壤，高50 cm，直徑5、8或10 cm，裝(zhuāng)土1.5  3.0  5.0 kg，底部有(yǒu)排水孔。培養時土柱外部套上不透明PVC管遮蔭，放置苔藓和土壤藻類滋生，測量時将遮光管取下即可(kě)。

利用(yòng)近紅外（NIR）成像分(fēn)析NIR成像分(fēn)析小(xiǎo)麥幹燥過程中(zhōng)含水量的變化

        本例是小(xiǎo)麥在高溫處理(lǐ)下，植株含水量的時間動力學(xué)變化可(kě)以通過NIR成像直觀的反映處來，并進行定量分(fēn)析。

利用(yòng)紅外（IR）成像檢測植物(wù)溫度差異

        紅外成像，也叫熱成像，用(yòng)于檢測植株的溫度變化。由于植株溫度與植物(wù)的蒸騰作(zuò)用(yòng)和含水量密切相關，因此紅外成像常用(yòng)于幹旱脅迫研究、群體(tǐ)蒸騰等領域。

利用(yòng)紅外成像反映小(xiǎo)麥氣孔的關閉

        照光時氣孔開放，葉片進行蒸騰作(zuò)用(yòng)。關光4 min後就檢測到葉片溫度的顯著上升，說明氣孔開始關閉。Scanalyzer 3D系統可(kě)以非常靈敏的檢測氣孔狀态。

靜态根密度分(fēn)析

        Scanalyzer 3D系統可(kě)以拍攝生長(cháng)在土柱中(zhōng)的植物(wù)根系可(kě)見光照片，軟件自動分(fēn)析土柱表層的根系。由于土柱的運輸車(chē)下自帶程序控制的旋轉台，就可(kě)以通過軟件控制自動順序旋轉90度角來完成4個不同側面的成像，獲得更完善的根系信息。

根系動态生長(cháng)分(fēn)析

        Scanalyzer 3D系統可(kě)以全自動、高通量的拍攝植物(wù)根系照片，結合電(diàn)子标簽，就可(kě)以對特定編号的植物(wù)根系數據進行時間動力學(xué)分(fēn)析。從下圖中(zhōng)的結果可(kě)以看出，從第35-100天，根生長(cháng)最快，從表層有(yǒu)大量的根往下生長(cháng)，從第35-60天，澆水過量，導緻底部很(hěn)多(duō)根死亡。

鑒定非轉基因植物(wù)

        噴灑農藥後，沒有(yǒu)轉入抗農藥基因的植物(wù)，可(kě)以通過顔色鑒定出來。

植物(wù)個體(tǐ)和群體(tǐ)的形态學(xué)應用(yòng)舉例

        Scanalyzer 3D成像系統可(kě)以獲得大量的形态學(xué)參數，并且針對不同的材料，可(kě)以獲得有(yǒu)針對性的參數。下面是幾個例子：

植物(wù)開花(huā)過程的動态監測

        由于絕大多(duō)數植物(wù)的花(huā)的顔色與莖葉不同，利用(yòng)Scanalyzer 3D成像系統的高通量、全自動、帶電(diàn)子标簽的特性，就可(kě)以自動監測植物(wù)是否開花(huā)、開花(huā)時間、花(huā)朵數目、花(huā)朵發育階段、花(huā)敗時間等信息。