近日，經(jīng)過中國水稻研究所的研究人員、PSI公司和北京易科泰公司的工程師連續(xù)兩個月的緊張作業(yè)，由北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司提供的PlantScreen高通量植物表型系統(tǒng)成功在中國水稻研究所落地。
本套系統(tǒng)是今年國內(nèi)第二部落地運(yùn)行的PlantScreen高通量植物表型系統(tǒng)，也是年內(nèi)計劃安裝落地的4套PlantScreen之一。目前PlantScreen在全球累積銷售/裝機(jī)量已經(jīng)接近百臺。主要用戶群體除荷蘭瓦格寧根大學(xué)、德國萊布尼茨植物遺傳和作物研究所、芬蘭赫爾辛基大學(xué)、澳大利亞國立大學(xué)、中國農(nóng)科院生物所等農(nóng)業(yè)學(xué)府和頂級研究機(jī)構(gòu)外，也不乏杜邦先鋒、孟山都、巴斯夫等農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)。
PlantScreen高通量植物表型系統(tǒng)是由國際公司PSI公司研制生產(chǎn)，用于玉米、水稻、小麥、大豆及椰樹等作物高通量表型成像分析測量的大型自動化植物表型系統(tǒng)。其由自動化植物傳送系統(tǒng)、智能光溫培養(yǎng)室、可見光成像分析系統(tǒng)、調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)、高光譜成像系統(tǒng)、自動澆灌稱重系統(tǒng)、植物近紅外高光譜掃描成像系統(tǒng)等組成。
自動化植物傳送系統(tǒng)通過紅外檢測定位系統(tǒng)確保植物精準(zhǔn)定位和準(zhǔn)確傳送，可完成300盆（數(shù)量可定制）植物樣品的全自動化控制，特別適合高通量、高重復(fù)、大樣本的作物對比、篩選、選育工作。
智能光溫培養(yǎng)室的光源集成了LED冷白光與近紅外光，光強(qiáng)0-100%可調(diào)?？赏瑫r容納多盆植物樣品，便于統(tǒng)一進(jìn)行成像測量前的“光校準(zhǔn)"（保障同樣光照光質(zhì)條件下測量）、光培養(yǎng)、光適應(yīng)、暗適應(yīng)等。
自動澆灌稱重系統(tǒng)通過程序控制與記錄澆水量、澆灌時間并納入整個表型分析系統(tǒng)、流速3L/min，澆灌口高度可自動上下前后調(diào)整?？砂丛O(shè)定稱量每個盆栽的實(shí)際重量、澆水量、最終重量及相對重量，統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析。
可見光成像分析系統(tǒng)包括頂部和側(cè)面多方位高清RGB鏡頭、旋轉(zhuǎn)樣品臺、LED光源等，用于3D植物形態(tài)結(jié)構(gòu)成像測量和顏色分析?？梢蕴峁┤~片長、寬、周長、葉面積、顏色、病斑，植株高度、緊實(shí)度、生長速率等基礎(chǔ)表型參數(shù)，也擁有顏色分割、植物適合度評價、葉面積動態(tài)分析、綠度指數(shù)、顏色分級等進(jìn)階植物表型分析能力。
調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)可進(jìn)行PAM脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上窦?/span>GFP熒光成像?？商峁┤娴娜~綠素?zé)晒夥治瞿芰?，包?/span>Fv/Fm、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、持續(xù)光化學(xué)光葉綠素?zé)晒獯銣绶治觥?/span>GFP靜態(tài)熒光成像分析等，同時輸出葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)曲線及高質(zhì)量圖片和視頻。
高光譜成像系統(tǒng)的光譜范圍涵蓋了400 – 1700 nm。其搭配了專用的光源和傳感器，可在線自動分析各種植物光譜反射指數(shù)，如NDVI、簡單比值指數(shù) SR、葉綠素吸收反射指數(shù) MCARI和1MCARI1、化土壤調(diào)整植被指數(shù) OSAVI、綠度指數(shù) G、轉(zhuǎn)換類胡羅卜素指數(shù)TCARI、三角植被指數(shù) TVI、ZMI 指數(shù)、簡單比值色素指數(shù) SRPI、歸一化脫鎂作用指數(shù) NPQI、光化學(xué)植被反射指數(shù) PRI、歸一化葉綠素 指數(shù) NPCI、Carter 指數(shù)、Lichtenthaler 指數(shù)、SIPI 指數(shù)、Gitelson-Merzlyak 指數(shù)、花青素反射指數(shù)等等。
所有功能單元通過中央服務(wù)器與控制系統(tǒng)統(tǒng)一操作，可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建實(shí)驗程序、管理控制整套系統(tǒng)運(yùn)行、多用戶共享實(shí)驗平臺、分級密碼管理（實(shí)驗員、管理員、服務(wù)器使用者）等功能，并且允許用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、下載及更改實(shí)驗設(shè)計。其MySQL數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以處理擁有上千萬條記錄的大型數(shù)據(jù)庫，支持多種存儲引擎，相關(guān)數(shù)據(jù)自動分類存儲于數(shù)據(jù)庫的不同數(shù)據(jù)表中，實(shí)現(xiàn)所有測量數(shù)據(jù)的透明性和可追溯性。
PlantScreen高通量植物表型系統(tǒng)的成功落地，將協(xié)助中國水稻研究所的科研人員加快在水稻高通量表型成像分析測量、脅迫響應(yīng)成像分析測量、生長分析測量、生態(tài)毒理學(xué)、性狀識別、抗性篩選、作物遺傳育種及植物生理生態(tài)分析等方向的研究。為更快速、更高效的組織水稻科研攻關(guān)、維護(hù)國家糧食安全提供技術(shù)支持，共同踐實(shí)“精耕細(xì)作、春華秋實(shí)"的中國水稻研究所所訓(xùn)。
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