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應(yīng)用方案

儀器網(wǎng)/ 應(yīng)用方案/ 作物表型組學(xué)研究技術(shù)快訊—— From Greenhouse or laboratory to field-based and UAV-based phenotyping

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手持式、便攜式儀器無疑是作物表型分析性價(jià)比高、使用靈活方便的設(shè)備(參見便攜式植物表型分析全面解決方案,如手持式FluorPen葉綠素?zé)晒鈨x、手持式SpectraPen/PolyPen高光譜儀、IQ智能手持式高光譜成像儀、FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x等。

PlantScreen溫室緊湊型或大型傳送帶式植物表型成像分析平臺(tái)集植物自動(dòng)傳送技術(shù)、智能LED光適應(yīng)與培養(yǎng)技術(shù)、自動(dòng)澆灌稱重技術(shù)、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)、光譜成像技術(shù)(包括RGB、VISIR高光譜成像、SWIR高光譜成像、LWIR紅外熱成像等)等,以及根窗技術(shù)全自動(dòng)根系表型觀測(cè),高通量、無損傷、全自動(dòng)、全方位實(shí)驗(yàn)觀測(cè)分析植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理功能形狀表型,成為國際表型組學(xué)與遺傳組學(xué)研究及遺傳育種機(jī)構(gòu)的重要平臺(tái),如德國IPKLeibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research)、美國橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)、荷蘭生態(tài)表型研究中心(NPEC,Wageningen University & Research,Netherlands Plant Eco-phenotyping Centre)、德國BIOPInstitute of Biochemical Plant Pathology)、澳大利亞CSIROCommonwealth Industrial Research Organisation)、國際水稻研究所、杜邦先鋒國際良種公司、孟山都公司、美國合成基因公司等等。


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手持式、便攜式植物表型分析設(shè)備性價(jià)比高、方便實(shí)用,PlantScreen傳送帶式植物表型分析平臺(tái)則為高度自動(dòng)化、高通量、價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),介于這兩者之間,易科泰生態(tài)技術(shù)公司還提供一系列表型組學(xué)研究技術(shù),以滿足實(shí)驗(yàn)室、溫室及野外大田作物不同實(shí)驗(yàn)研究需求、不同預(yù)算高通量、無損傷表型分析需求。

1. PlantScreen-R移動(dòng)式植物表型成像分析系統(tǒng)

PlantScreen-R移動(dòng)式植物表型分析系統(tǒng)(PlantScreen rover system)為知名大型移動(dòng)式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)(Rover FluorCam)的升級(jí)版,4個(gè)輪子帶驅(qū)動(dòng),以便于大田移動(dòng),適于溫室及野外作物原位表型成像分析測(cè)量,具備PlantScreen幾乎所有成像分析功能及表型大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫等。標(biāo)配為RGB成像分析、FluorCam(35x35cm)葉綠素?zé)晒獬上穹治?,可選配高光譜成像、紅外熱成像等功能模塊,成像高度可調(diào)(標(biāo)配ZG植株高度可達(dá)1m),是田間作物高通量表型分析、植物生理生態(tài)研究的重要儀器設(shè)備,可直接對(duì)野外植物或田間栽培作物進(jìn)行原位成像測(cè)量分析,還可與SoilTron多功能小型蒸滲儀配合使用,直接對(duì)SoilTron培養(yǎng)植物進(jìn)行成像分析。

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2. PlantScreen-SC臺(tái)式植物表型成像分析系統(tǒng)

PlantScreen臺(tái)式植物表型分析系統(tǒng)具備所有PlantScreen植物表型成像分析功能,包括3D RGB成像分析、FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治觯?biāo)配成像面積35x35cm)、高光譜成像分析、IR近紅外成像分析(900-1700nm,用于分析水分時(shí)空分布動(dòng)態(tài))、紅外熱成像分析、3D激光掃描分析等,可進(jìn)行作物3維表型成像分析。適于實(shí)驗(yàn)室或溫室作物表型成像分析研究,可選配PSI大型步入式植物生長室,培養(yǎng)植物手動(dòng)放入系統(tǒng)內(nèi)載樣臺(tái)上(手動(dòng)載樣),載樣臺(tái)可360度旋轉(zhuǎn)以便對(duì)植物不同角度成像分析。


3. PlantScreen-M移動(dòng)式植物表型成像分析平臺(tái)

PlantScreen-M移動(dòng)式植物表型成像分析平臺(tái)(Mobile PlantScreen)為溫室緊湊型傳送帶式植物表型成像分析平臺(tái)或PlantScreen-SC的升級(jí)版,傳送帶系統(tǒng)、智能LED光適應(yīng)室、成像分析單元內(nèi)置于一體式緊湊機(jī)箱內(nèi),有腳輪可以移動(dòng),方便大型溫室內(nèi)不同區(qū)域間移動(dòng)使用,極大地提高了載樣方便性和使用效率。植物樣品放入平臺(tái)傳送帶上自動(dòng)進(jìn)行光適應(yīng)或培養(yǎng),然后自動(dòng)傳送成像單元進(jìn)行成像分析,ZH自動(dòng)傳送歸原位完成一個(gè)測(cè)量循環(huán)。

PlantScreen-M標(biāo)配包括3個(gè)功能模塊:葉綠素?zé)晒獬上駵y(cè)量、3D激光掃描三角測(cè)量、RGB 3D成像測(cè)量,以提供完備的作物表型3D建模與成像測(cè)量分析,可選配或客戶定制高光譜等其它成像測(cè)量模塊。


4. 集裝箱式植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)系統(tǒng)

集裝箱式植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)系統(tǒng)是在PSI集裝箱式生長艙(Growth Capsule)的基礎(chǔ)上,加配各種植物表型性狀傳感器組成的植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)系統(tǒng),可同時(shí)滿足植物培養(yǎng)與表型性狀的監(jiān)測(cè),包括PAM脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒鈪?shù)監(jiān)測(cè)(反應(yīng)植物生理性狀)與OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)監(jiān)測(cè),植物莖流、莖干生長、果實(shí)生長、光合作用、冠層溫度、NDVI/PRI(冠層光譜監(jiān)測(cè))等形態(tài)與生理性狀監(jiān)測(cè),及環(huán)境因子包括空氣溫濕度、光源、CO2、土壤水分調(diào)控監(jiān)測(cè)。整套系統(tǒng)采用集裝箱式設(shè)計(jì),由一個(gè)獨(dú)立的單元或兩個(gè)單元組成,方便移動(dòng)運(yùn)輸,該系統(tǒng)意味著可以在任何地點(diǎn)、任何環(huán)境條件下進(jìn)行全天候生態(tài)環(huán)境模擬植物培養(yǎng)與表型性狀觀測(cè),無需另建溫室等,是植物培養(yǎng)與表型觀測(cè)的“房車”。

Growth Capsule光照調(diào)控采用智能多通道LED光源,可選配冷白光、RGB三色光源、近紅外等多色光源(比如6通道光源等),不同波段光源可按不同比例搭配組成不同光質(zhì)條件,可模擬晝夜節(jié)律、有云天氣等,具備day/night、dawn/dusk、cloudy/sky等protocols。

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5. PhenoUAS無人機(jī)遙感植物表型分析平臺(tái)

PhenoUAS由易科泰自行研制的8旋翼專業(yè)遙感無人機(jī)平臺(tái)搭載RGB成像、紅外熱成像、多光譜成像及高光譜成像單元組成的空基作物表型成像分析平臺(tái),可與地面FluorPen葉綠素?zé)晒鈨x、SpectraPen或葉夾式PolyPen高光譜儀、IQ高光譜成像儀、LCi-T便攜式光合儀等組合使用,從葉片水平到冠層水平,全面、高通量、無損傷觀測(cè)分析植物表型。作為世界知名高光譜成像生產(chǎn)廠商Specim在中國的高光譜無人機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新服務(wù)中心,易科泰生態(tài)技術(shù)公司及西安光譜成像與無人機(jī)遙感研究中心可以提供無人機(jī)遙感植物表型分析全面解決方案。


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案例:上圖為無人機(jī)遙感高光譜成像,下圖依次為葉片氣孔導(dǎo)度(LCi光合儀測(cè)量)、光合作用(LCi光合儀測(cè)量)、穩(wěn)態(tài)葉綠素?zé)晒猓‵luorpen測(cè)量)及葉片反射光譜(PolyPen葉夾式高光譜儀測(cè)量)


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