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作物表型组学研究技术快讯—— From Greenhouse or laboratory to field-based and UAV-based phenotyping

作物表型组学研究技术快讯—— From Greenhouse or laboratory to field-based and UAV-based phenotyping


  手持式、便携式仪器无疑是作物表型分析性价比高、使用灵活方便的设备(参见便携式植物表型分析全面解决方案,如手持式FluorPen叶绿素荧光仪、手持式SpectraPen/PolyPen高光谱仪、IQ智能手持式高光谱成像仪、FluorCam便携式叶绿素荧光成像仪等。

 

       PlantScreen温室紧凑型或大型传送带式植物表型成像分析平台集植物自动传送技术、智能LED光适应与培养技术、自动浇灌称重技术、FluorCam叶绿素荧光成像技术、光谱成像技术(包括RGBVISIR高光谱成像、SWIR高光谱成像、LWIR红外热成像等)等,以及根窗技术全自动根系表型观测,高通量、无损伤、全自动、全方位实验观测分析植物形态结构与生理功能形状表型,成为国际著名表型组学与遗传组学研究及遗传育种机构的重要平台,如德国IPKLeibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research)、美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)、荷兰生态表型研究中心(NPECWageningen University & ResearchNetherlands Plant Eco-phenotyping Centre)、德国BIOPInstitute of Biochemical Plant Pathology)、澳大利亚CSIROCommonwealth Industrial Research Organisation)、国际水稻研究所、杜邦先锋国际良种公司、孟山都公司、美国合成基因公司等等。


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手持式、便携式植物表型分析设备性价比高、方便实用,PlantScreen传送带式植物表型分析平台则为高度自动化、高通量、价格昂贵的实验平台,介于这两者之间,易科泰生态技术公司还提供一系列表型组学研究技术,以满足实验室、温室及野外大田作物不同实验研究需求、不同预算高通量、无损伤表型分析需求。

 

1.      PlantScreen-R移动式植物表型成像分析系统

PlantScreen-R移动式植物表型分析系统(PlantScreen rover system)为知名大型移动式叶绿素荧光成像系统(Rover FluorCam)的升级版,4个轮子带驱动,以便于大田移动,适于温室及野外作物原位表型成像分析测量,具备PlantScreen几乎所有成像分析功能及表型大数据数据库等。标配为RGB成像分析、FluorCam(35x35cm)叶绿素荧光成像分析,可选配高光谱成像、红外热成像等功能模块,成像高度可调(标配最高植株高度可达1m),是田间作物高通量表型分析、植物生理生态研究的重要仪器设备,可直接对野外植物或田间栽培作物进行原位成像测量分析,还可与SoilTron多功能小型蒸渗仪配合使用,直接对SoilTron培养植物进行成像分析。

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2.      PlantScreen-SC台式植物表型成像分析系统

PlantScreen台式植物表型分析系统具备所有PlantScreen植物表型成像分析功能,包括3D RGB成像分析、FluorCam叶绿素荧光成像分析(标配成像面积35x35cm)、高光谱成像分析、IR近红外成像分析(900-1700nm,用于分析水分时空分布动态)、红外热成像分析、3D激光扫描分析等,可进行作物3维表型成像分析。适于实验室或温室作物表型成像分析研究,可选配PSI大型步入式植物生长室,培养植物手动放入系统内载样台上(手动载样),载样台可360度旋转以便对植物不同角度成像分析。


3.      PlantScreen-M移动式植物表型成像分析平台

PlantScreen-M移动式植物表型成像分析平台(Mobile PlantScreen)为温室紧凑型传送带式植物表型成像分析平台或PlantScreen-SC的升级版,传送带系统、智能LED光适应室、成像分析单元内置于一体式紧凑机箱内,有脚轮可以移动,方便大型温室内不同区域间移动使用,极大地提高了载样方便性和使用效率。植物样品放入平台传送带上自动进行光适应或培养,然后自动传送至成像单元进行成像分析,最后自动传送归原位完成一个测量循环。

PlantScreen-M标配包括3个功能模块:叶绿素荧光成像测量、3D激光扫描三角测量、RGB 3D成像测量,以提供完备的作物表型3D建模与成像测量分析,可选配或客户定制高光谱等其它成像测量模块。


4. 集装箱式植物培养与表型观测系统

集装箱式植物培养与表型观测系统是在PSI集装箱式生长舱(Growth Capsule)的基础上,加配各种植物表型性状传感器组成的植物培养与表型观测系统,可同时满足植物培养与表型性状的监测,包括PAM脉冲调制叶绿素荧光参数监测(反应植物生理性状)与OJIP快速荧光动力学监测,植物茎流、茎干生长、果实生长、光合作用、冠层温度、NDVI/PRI(冠层光谱监测)等形态与生理性状监测,及环境因子包括空气温湿度、光源、CO2、土壤水分调控监测。整套系统采用集装箱式设计,由一个独立的单元或两个单元组成,方便移动运输,该系统意味着可以在任何地点、任何环境条件下进行全天候生态环境模拟植物培养与表型性状观测,无需另建温室等,是植物培养与表型观测的“房车”。

    Growth Capsule光照调控采用智能多通道LED光源,可选配冷白光、RGB三色光源、近红外等多色光源(比如6通道光源等),不同波段光源可按不同比例搭配组成不同光质条件,可模拟昼夜节律、有云天气等,具备day/night、dawn/dusk、cloudy/sky等protocols。

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5.      PhenoUAS无人机遥感植物表型分析平台

PhenoUAS由易科泰自行研制的8旋翼专业遥感无人机平台搭载RGB成像、红外热成像、多光谱成像及高光谱成像单元组成的空基作物表型成像分析平台,可与地面FluorPen叶绿素荧光仪、SpectraPen或叶夹式PolyPen高光谱仪、IQ高光谱成像仪、LCi-T便携式光合仪等组合使用,从叶片水平到冠层水平,全面、高通量、无损伤观测分析植物表型。作为世界知名高光谱成像生产厂商Specim在中国的高光谱无人机应用创新服务中心,易科泰生态技术公司及西安光谱成像与无人机遥感研究中心可以提供无人机遥感植物表型分析全面解决方案。


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案例:上图为无人机遥感高光谱成像,下图依次为叶片气孔导度(LCi光合仪测量)、光合作用(LCi光合仪测量)、稳态叶绿素荧光(Fluorpen测量)及叶片反射光谱(PolyPen叶夹式高光谱仪测量)


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