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PlantScreen-SC植物表型分析測量系統(tǒng)（臺式）

 

PlantScreen-SC為高通量PlantScreen植物表型分析平臺的Mini版本（又稱Bench-top版即臺式），RGB成像,、葉綠素?zé)晒獾瘸上駛鞲衅髋渲迷谝粋€緊湊的箱體內(nèi),，通過人工（代替自動傳送帶）將植物樣品放置于箱體內(nèi)進(jìn)行成像分析，具有結(jié)構(gòu)簡單,、緊湊,，安裝使用方便（一般實驗室或溫室都可安裝使用）、高性價比（省卻了昂貴復(fù)雜的傳送帶系統(tǒng)或XYZ三維移動機(jī)械臂系統(tǒng)）,、功能全面等優(yōu)點(diǎn),。

PlantScreen-SC植物表型成像分析平臺具備植物RGB可見光彩色3D成像分析技術(shù)、葉綠素?zé)晒饧夹g(shù),。適于實驗室或溫室作物表型成像分析研究,，培養(yǎng)植物手動放入系統(tǒng)內(nèi)載樣臺上（手動載樣），載樣臺可360度旋轉(zhuǎn)以便對植物不同角度成像分析,?？梢缘贸鲋参铩⒐麑嵅煌诘闹仓晟L形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù),、顏色分析,、生長發(fā)育及生理功能參數(shù)，如葉片形態(tài)測量,、生長速率,、植物生長結(jié)構(gòu)、葉綠素?zé)晒?、光合系統(tǒng)運(yùn)作機(jī)理,、色素組成、脅迫與抗性等,，實現(xiàn)快速,、高效率、無損傷測量檢測分析作物表型和生理生態(tài),，從而篩選出株行優(yōu)良和抗逆性強(qiáng)的株系材料,，加速作物育種進(jìn)程，是遺傳組學(xué)、表型組學(xué),、遺傳育種等研究的重要設(shè)備,。

 

 

主要功能特點(diǎn)如下

 

 

1)RGB 3D成像分析：包括頂部和側(cè)面高分辨率彩色成像，并配置有360°旋轉(zhuǎn)平臺,，可對植物進(jìn)行三維立體形態(tài)結(jié)構(gòu)和顏色分析測量,，可用于植株、果實,、種子等形態(tài)結(jié)構(gòu)和顏色分析及生長發(fā)育分析,，包括大小（寬度,、長度,、面積等等）、緊密度,、對稱性（偏心度,、圓度、質(zhì)心等參數(shù)）,、顏色分析（綠度指數(shù),、葉病斑,、果實成熟過程,、真菌感染過程分析、不同顏色面積比率等）,。通過葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測模塊,，還可以進(jìn)一步測量分析植物的光合效率、適合度,、生物與非生物脅迫程度及敏感性,，以及植物的抗逆性（如抗病、抗干旱等）等,。

 

 

 

 

  葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測單元,，通過無人值守自動監(jiān)測即時葉綠素?zé)晒釬t、光量子產(chǎn)量QY,、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng),、熒光淬滅、光響應(yīng)曲線,，及OJIP快速熒光動力學(xué)曲線等測量程序協(xié)議,，監(jiān)測植物光合效率、適合度,、光能利用效率,、脅迫與抗性等生理性狀指標(biāo)，用于植物生理生態(tài)功能、植物脅迫生理研究與抗性篩選,。集成了PAM（脈沖調(diào)制技術(shù)）熒光測量技術(shù)及OJIP快速熒光動力學(xué)測量技術(shù)等先進(jìn)葉綠素?zé)晒饧夹g(shù),。可以得到包括 F0 ,、Ft,、Fm、Fm’,、QY,、QY_Ln、QY_Dn,、NPQ,、Qp、Rfd,、PAR,、Area、Mo,、Sm,、PI、ABS/RC 等50多個葉綠素?zé)晒鈪?shù),。

 

 

2)環(huán)境因子監(jiān)測,，同步監(jiān)測溫濕度與光合有效輻射等環(huán)境因子

3)PlantScreen表型大數(shù)據(jù)分析平臺

 

技術(shù)參數(shù)

 

1 主機(jī)系統(tǒng)

1.1 智能LED冷白光源

1.2 內(nèi)置溫度、濕度及光強(qiáng)傳感器,，用于同步監(jiān)測環(huán)境因子

1.3 360度旋轉(zhuǎn)平臺

1.4 PlantScreen表型服務(wù)器,、PlantScreen 程序控制系統(tǒng)（Scheduler）

1.5 GUI（圖形用戶界面）實驗設(shè)置與控制，實時顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

1.6 支持多用戶注冊,，個性化實驗計劃,、管理、存儲,、顯示,、分析

1.7 網(wǎng)絡(luò)化（Network）：所有網(wǎng)絡(luò)組件符合1GBit標(biāo)準(zhǔn)，主路由器提供系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)DHCP和路由服務(wù),，還可與廠商服務(wù)器鏈接用于系統(tǒng)診斷,、軟件更新等

1.8 主機(jī)系統(tǒng)（Main computer）：Ryzen 5 3600 處理器，8GB RAM,，256GB SSD 固態(tài)硬盤,，6TB RAID5 存儲，Windows 7 Pro 操作系統(tǒng),，配套顯示器,。

 

2 RGB 3D成像分析

2.1 5MP CMOS RGB成像鏡頭,，傳感器尺寸1/2”

2.2 分辨率2560x1920像素，像素大小2.2μm,；幀頻：14fps@5MP

2.3 光學(xué)鏡頭：8mm SV0814H

2.4 成像高度可調(diào)以適應(yīng)不通高度植物

2.5 包括頂部和側(cè)面2個成像鏡頭和旋轉(zhuǎn)平臺（防治植物樣品）,，可各個角度成像測量分析

2.6 可測量葉面積、周長,、寬度等形態(tài)測量和生長分析,，可進(jìn)行顏色分割分析等

 

 

3 葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測

3.1 集成了PAM(脈沖調(diào)制技術(shù))熒光測量技術(shù)及OJIP快速熒光動力學(xué)測量技術(shù)等先進(jìn)葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)

3.2 Protocols：可自動運(yùn)行即時葉綠素?zé)晒釬t、光量子產(chǎn)量QY,、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng),、2套熒光淬滅、3 套光響應(yīng)曲線,，及 OJIP-test 等近10 種測量程序協(xié)議(protocols)

3.3 測量參數(shù)達(dá)50余個,，其中OJIP-test在1秒時間內(nèi)測量記錄近多個葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)并通過軟件計算出包括 PI(Performance Index)等 26 個葉綠素?zé)晒鈪?shù)

3.3 測量光0-100%可調(diào)，脈沖調(diào)制0.01 - 0.09 μmol.m-2.s-1 ,；光化光10 - 1000 μmol.m-2.s-1可調(diào),、飽和光脈沖10-100%可調(diào)（可達(dá)3,000 μmol.m-2.s-1)

3.4 數(shù)據(jù)通訊：USB或藍(lán)牙

3.5 具操作鍵和LC顯示屏

 

4 形態(tài)分析測量參數(shù)

4.1 葉面積（leaf area）

4.2 葉周長（leaf perimeter）

4.3 偏心度（Eccentricity）

4.4 圓度（roundness）

4.5 直徑（circle diameter）

4.6 平均葉寬指數(shù)（medium leaf width index）

4.7 緊密度（solidity/compactness）

4.8 凸包面積（convex hull area）

4.9 質(zhì)心（centroid）

4.10葉或果實長、寬等各種形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)

4.11 *時間序列分析以分析植物葉片果實生長率

4.12 整個生長期或?qū)嶒炂谌~面積比較分析等

 

5 顏色分割分析測量

5.1綠度指數(shù)等

5.2不同顏色面積比率等

5.3 顏色分割以進(jìn)行植物適合度評估等

5.4葉片或果實顏色發(fā)育變化分析等,，如果實形態(tài)發(fā)育與顏色發(fā)育過程變化等

5.5顏色聚類分析

 

6 葉綠素?zé)晒鉁y量參數(shù)

6.1 測量參數(shù)包括F0,、Ft、Fm,、Fm’,、QY、QY_Ln,、QY_Dn,、NPQ,、Qp,、Rfd、PAR,、Area,、Mo、Sm,、PI,、ABS/RC等50多個葉綠素?zé)晒鈪?shù)，及3種給光程序的光響應(yīng)曲線,、2種熒光淬滅曲線,、OJIP曲線等

6.2.OJIP–test時間分辨率為10μs（每秒10萬次），給出OJIP曲線和26個參數(shù),，包括F0,、Fj、Fi、Fm,、Fv,、Vj、Vi,、Fm/F0,、Fv/F0、Fv/Fm,、Mo,、Area、Fix Area,、Sm,、Ss、N,、Phi_Po,、Psi_o、Phi_Eo,、Phi–Do,、Phi_Pav、PI_Abs,、ABS/RC,、TRo/RC、ETo/RC,、DIo/RC等

6.3 內(nèi)置自動運(yùn)行protocols：Ft,、QY、OJIP,、NPQ1,、NPQ2、LC1,、LC2,、LC3等

6.4系統(tǒng)具備自動模式、手動模式和服務(wù)器模式三種操作模式,，自動模式自動運(yùn)行設(shè)定的程序,，數(shù)據(jù)自動處理并存入數(shù)據(jù)庫；手動模式由人工啟動程序,；服務(wù)器模式用于系統(tǒng)校準(zhǔn),、快照、傳感器檢測,、錯誤報告等

 

7 表型分析大數(shù)據(jù)平臺（服務(wù)器等）

7.1 表型分析系統(tǒng)（Plant DATA Analyzer）,、應(yīng)用服務(wù)器,、數(shù)據(jù)庫等

7.2 在線可視化（visualization）顯示實驗過程、結(jié)果等

 

組成

• 主機(jī)箱,；表型分析大數(shù)據(jù)平臺,，包括系統(tǒng)控制通訊軟件包、數(shù)據(jù)分析,、服務(wù)器等,，用于系統(tǒng)控制、數(shù)據(jù)采集分析等,；
• 三維RGB成像單元：包括頂部和側(cè)面兩個RGB鏡頭,、旋轉(zhuǎn)植物樣品擱架；
• 葉綠素?zé)晒鉁y量單元

 

產(chǎn)地：捷克