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易科泰推出作物种质资源研究全面解决方案(一)

易科泰推出作物种质资源研究全面解决方案(一)

易科泰推出作物种质资源研究全面解决方案(一)

在常见的RGB成像分析的基础上,易科泰生态技术公司推出作物种质资源研究技术全面解决方案(一):

Ø叶绿素荧光成像技术

Ø多光谱荧光成像技术

Ø多光谱成像分析

Ø红外热成像分析

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种子萌发成像分析(由易科泰Ecolab实验室提供)

叶绿素荧光、多光谱荧光、红外热成像、及以NDVI归一化植被指数为代表的反射光谱成像分析技术已成为作物种质资源研究、植物表型检测分析,及植物各种生物与非生物胁迫检测、预报与响应机理研究的重要技术,具备高通量、无损伤、大数据、在线分析等技术优势,可以从不同方面全面反映植物性状表型:

l叶绿素荧光成像:光合效率、光系统受损情况、光合有效植株面积等等

l多光谱荧光成像:次生代谢响应、防御机制激活、色素含量等

l红外热成像:冠层温度、蒸腾作用变化、气孔动态、干旱胁迫与抗性等

l反射光谱成像:色素组成与含量变化、叶面积、氮素状态、叶片结构改变等

案例1、生菜幼苗病害快速无损检测与抗性品种鉴定

农作物在种子萌发生长过程中会遭遇各种病害,因此对高抗病性品种的选育非常重要。而如果能快速、无损、简便、可靠地检测病害的发生,甚至在病害症状发生前就能够将其检测到,无论是对于缩短育种周期还是指导生产实践都具有非常重要的意义。

德国莱布尼茨蔬菜和观赏植物研究所IGZ的Sandmann研究组将刚发芽的生菜幼苗人工感染立枯丝核菌(Rhizoctonia solani),然后综合采用叶绿素荧光成像技术、多光谱荧光成像技术、红外热成像技术及植物反射光谱NDVI成像,对不同成像参数进行了分析,以确定哪些技术的哪些参数能够更灵敏地将感染病害的植株和未感染的植株区分开,已实现高通量非损伤在线分析测量筛选:

结果发现,感染病害的植株和未感染的植株之间,最大光化学效率Fv/Fm、荧光衰减指数Rfd、NDVI、作物水胁迫指数I1、光合有效叶面积日相对生长速率Arel、多光谱荧光F440、F520等参数都表现出显著差异。通过进一步数据统计分析最终发现Fv/Fm、Rfd在本次实验中的识别效果最好,误差≤0.052,Fv/Fm>0.73的生菜幼苗即可认为是健康的。研究人员希望通过进一步工作,将这一发现应用于园艺和农业生产实践,比如优良抗病蔬菜品种的选育、病害的早期发现与防治等。

案例2、大豆种传性病原体消毒提高种质与生长

间座壳属Diaporthe/拟茎点霉属Phomopsis病原菌复合体是一类大豆种传性病原体,其中包含多种最严重的的大豆病原体。它会首先感染大豆种子并以休眠菌丝的形态存活。而随着大豆的萌发和生长,它就会造成大豆种腐病、茎溃疡、茎荚枯病等严重病害。阿根廷布宜诺斯艾利斯大学尝试使用不同的非热等离子体Non-thermal plasma处理间座壳属Diaporthe/拟茎点霉属Phomopsis病原菌复合体侵染的大豆种子,然后对种子萌发和营养生长状况进行评估,从而确定这种种子病害消毒方法是否理想——既能控制病害,又不会对大豆的营养生长造成不利影响。

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大豆苗RGB成像、红外热成像及多光谱荧光成像

实验结果发现,非热等离子体处理后的感染大豆,其光合能力(实际光化学效率ΦPSII)与健康植株基本相同。染病植株叶温明显升高,这是由于病害造成气孔关闭、蒸腾减少而引起的;染病植株叶片次生代谢水平与健康植株有明显差异;经过等离子体处理后的植株在两种成像分析中都与健康植株类似,多光谱荧光成像和红外热成像都能够在叶片未产生明显症状前即检测出病害的发生。研究结果证明,使用非热等离子体处理处理大豆种子,是一种非常有效的控制大豆种传性病原体的方法,这种方法同时也能减少农药的使用。

参考文献:

Sandmann M, et al. 2018. The use of features from fluorescence, thermography and NDVI imaging to detect biotic stress in lettuce. Plant Disease 102: 1101-1107

Pérez-Pizá MC, et al. 2019. Improvement of growth and yield of soybean plants through the application of non-thermal plasmas to seeds with different health status. Heliyon 5: e01495

北京易科泰生态技术公司提供种质资源研究全面技术方案:

lFluorPen手持仪叶绿素荧光仪

lFluorCam叶绿素荧光成像系统

lFluorCam多光谱荧光成像系统

lThermo-RGB红外热成像技术

lSpectraPen/PolyPen高光谱测量技术

lSpecim高光谱成像技术

lPhenoTron种子活力综合检测平台

lPhenoTron-SR植物表型成像分析系统

lPlantScreen植物高通量表型成像分析系统

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