PlantScreenNagy teljesítményű növényi fenotípus elemzési platform

——Field-based High-throughput Phenotyping PlatForm

A vadon növekvő növények gyors, pontos és nagy áramlású, nem károsító többtulajdonságú fenotípus-elemzési képességeinek felépítése a 21. századi növény genetikai tenyésztésének legnagyobb kihívása (Andrade-Sanchez et al. 2014, Furbank and Tester 2011, Houle et al. 2010). A nagy teljesítményű növényi fenotípus elemzési platformok rendkívül fontosak a genetikában, a biotechnológiában, a növénytenyésztésben és a növények klímaváltozásra, a talajra és a mezőgazdasági gazdálkodásra reagálásának kutatási felügyeletében, különösen a modern mezőgazdaságban és az intelligens mezőgazdaságban.

PlantScreenA nagy áramlású növényi fenotípus-elemzési platform integrálja a modern fejlett technológiákat, mint például az automatizált vezérlési rendszereket, a klorofil fluorescens képalkotási mérési elemzést, a növényi hőképalkotási elemzést, a növényi magas spektrumi elemzést, az RGB színes képalkotási elemzést és az Internet + fenotípus nagy adat-platformot, hogy optimalizálja a vadon lévő növények in situ nagy áramlású fenotípus-elemzési mérését, a növényi kényszerválasz és a növényi ellenállás képalkotási elemzési mérési szűrőt, a növényi növekedési elemzési mérést, a Mint a világ első gyártója a növényi klorofil fluorescens képalkotási rendszerek fejlesztésének és gyártásának, a PSI vállalat a növényi fenotípus képalkotási elemzés területén a technológiai élvonalban van a világon.PlantScreenLegyen a legfejlettebb műszer a növényi fenotípus elemzés és a funkcionális képalkotás elemzése.

Funkciók:

1) Nagy multifunkcionális érzékelő platform, amely integrálja a klorofil fluorescens képalkotást, az RGB képalkotást, az infravörös hőképalkotást, LiDAR、 Különböző fejlett, magas színvonalú érzékelő berendezések, mint például a magas spektrumú képalkotás, átfogó elemzés:

a) szerkezeti jellemzők fenotípus elemzése (RGB képalkotás és LiDAR)

b) Funkcionális fenotípus elemzés (klorofil fluorescencia képalkotás)

c) Forma- és növekedési értékelés (RGB képalkotás és LiDAR)

d) Fotoszintézis (klorofil fluorescens képalkotás)

e) Biológiai és nem-biológiai erőfeszítési válaszok (klorofilfluorescens képalkotás, magas spektrumú képalkotás, infravörös hőképalkotás)

f) Fiziológiai és ökológiai megnyilvánulások, beleértve a fotoszintézis fiziológiáját, a porációs dinamikát, a biokémiai metabolikus mutatókat stb. (klorofil fluorescens képalkotás, magas spektrumi képalkotás, infravörös hőképalkotás)

2) a világ vezető FluorCam klorofil fluoreszenciás képalkotási technológia, a növény fiziológiai és ökológiai funkcionális tulajdonságainak elengedhetetlen elemzési technológiája, az intelligens LED fényforrás modulációs mérési fényt biztosít, amely napközben automatikusan képezheti a klorofil fluoreszenciáját és a fotoszintézis hatékonyságát a fényalkalmazási körülmények között; Az egyedülálló, magas érzékenységű klorofil fluorescáns képalkotó objektívvel 35cm x 35cm-es képalkotó területtel (80 x 80 cm-es testreszabható), a világ legnagyobb egyablakos klorofil fluorescáns képalkotó technológiai berendezése

3) Mobil automatikus képalkotási elemzéshez telepíthető a traktoron, vagy a speciális automatikus működési platformon telepíthető a teljes lefedésű automatikus szkennelési képalkotás és online elemzés, miközben a mintasav pályája mentén automatikusan működik

4) Fenotípus-elemzési nagy adatplatformok, beleértve a rendszervezérlést, az adatgyűjtést, az adatfeldolgozási elemzést és az online megjelenítést, az adatbázisokat stb.

5) A PSI Fenotípus Kutatási Központ szakértői csapata technikai támogatást nyújt a világ növényi fenotípusok szemináriumát évente az Egyesült Államokban és Európában

6) A PhenoUAS drónok nagy áramlási fenotípus-elemzési platformjával (UAV-alapú) választható, amely lehetővé teszi a földi fenotípus-elemzés szélesítését a nagy területekre a légi gyors fenotípus-elemzésre

7) Opcionális talaj meteorológiai megfigyelő állomás, átfogó elemzése a környezeti feltételek és fenotípus jellemzők kapcsolata

8) opcionális növény-fiziológiai ökológiai felügyeleti rendszer, szinkronos felügyelete a növényi fotoszintézis és a gyümölcs növekedése és egyéb információk

9) Választható automatikus mérés digitális edények, pontos mérés, talaj nedvesség ellenőrzése, automatikus öntözés stb

Fő technikai mutatók:

1. Integrált többfunkciós automatikus képelemzési platform, amely integrálja az intelligens LED fényforrást és a klorofil fluorescens képelemzési modult, az RGB képelemzési modult és más opcionális képelemzési modulokat, például infravörös hőképalkotást, LiDAR lézeres szkennelést, magas spektrumot stb. Az operációs rendszeren keresztül automatikus futás, automatikus osztályozási tárolás, automatikus online elemzés stb.

2. Klorofil fluorescens képalkotási elemzés (szabványos):

a) 3 színes intelligens LED stimuláló fényforrás, 620nm impulzus mérési fény, fehér fotokémiai fény és a maximális telített fényvillanás, 735nm infravörös fény a Fo 'stb mérésére

b) Kék fényforrással és 7 bites szűrőkerékkel rendelkezésre áll többspektrális, többsávú fluorescencia méréshez, például GFP képalkotáshoz

c) Exkluzív, magas érzékenységű CCD klorofil fluorescens képalkotó érzékelő, képfrekvencia 50 fps, hatékony rögzítése klorofil fluorescens átmenetek, felbontás 720 x 560 pixel, A / D 12 bites, video mód és pillanatkép mód; Opcionális nagyfelbontású CCD, 1360x1024 felbontás, 20fps képfrekvencia, 16 bites A/D

d) Egyszerű kép 35x35cm

e) képalkotási mérési paraméterek: az éjszakai sötétséghez való alkalmazkodás mérése és a nappali fényhez való alkalmazkodás mérése lehetséges. Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Klorofil fluorescencia paraméterek elemzéséhez a növények fotoszintézis hatékonysága, alkalmassága, biológiai és nem biológiai nyomás, valamint a növények ellenállása, állóképessége stb.

f) Teljes körű automatizált mérési eljárások (protokollok) és mérési paraméterek, például Fv/Fm, Kautsky-indukciós hatás, fluorescencia-leállítási elemzés

g) A klorofil fluorescencia adatainak online elemzése, beleértve az oszlopdiagramokat, a mérési paraméterdiagramokat, az adattáblázatokat stb., egyéni képfelosztással és egyéb funkciókkal, amelyek különböző időskálákon (például napokon, hónapokon, az egész növekedési szezonban stb.) több paraméteres dinamikus elemzést végezhetnek.

h) valódi kétdimenziós szinkronizált képalkotás, a kapott klorofil fluoreszencia paraméterei valódi pixelpont alapú kétdimenziós elosztási paraméterek, elkerülve az egyszerűsített "lézer indukált képalkotás" (előnye a könnyű, energiatakarékos) csak egydimenziós képalkotás (pont vagy vonal), nem lehet szinkronizálni a kétdimenziós képalkotást, érzékeny a környezeti tényezők hatására (például a szél fújása súlyos hibát okoz), a képalkotási paraméterek csak analóg paraméterek (a gyors mérési fluoreszencia és a lassú mérési fluoreszencia a lézeres szkennelés alapján nem a valódi minimális fluoreszencia és a maximális fluoreszencia, a kapott paraméter "fény kvantum termelése" csak az analóg fény kvantum termelése kalibrált utáni paramétereket kell használni), a mérési paraméterek egységesek (csak a gyors mérési fluoreszencia és a lassú mérési fluoreszencia és az így kiszámított analóg fény kvantum termelése vagy a Például a technológiai éretlenség (nem található hivatkozás)

i) a világon a legszélesebb körben alkalmazott és a legtöbb publikált műszaki eszköz a nagy áramlási fenotípus elemzéséhez

3. RGB képelemzés (szabványos): a növény alakját, a zöld színét stb. képelemezheti, 5Mpx felbontású, és automatikusan statisztikai elemezheti a növény virágainak számát, a rizsszalékokat stb., a főbb elemzési mérési paraméterek közé tartoznak:

Leaf Area: Hasznos a növekedési ütem monitorozásához és annak dinamikai változásaihoz

2)植物紧实度／紧密度(Szilárdság/Kompaktság. A növény konvex törzse által lefedt terület és a tényleges növény által lefedt terület aránya)

3)叶片周长(Leaf Perimeter: Különösen hasznos az alapvető levél alakjának és szélességének értékeléséhez (a levél területével kombinálva)

4) 偏心率(Eccentricitás: Növény alakjának becslése, skáláris szám, az ellipszis eccentricitása ugyanazon másodperces pillanatokkal, mint a növény (0...kör, 1...vonalszegmen))

5) 叶圆度(Kerekesség: A levél területe és a körkör arányának értékelése alapján. Információt ad a levél kerekességéről)

6) 叶宽指数(Középes levelszélességi index: a növénycsontváz arányos levelterület (azaz a level vonalszegmentjének csökkentése))

Leaf Length SOL (Leaves Slinderness) (A levelek karcsúsága)

8)植物圆直径(Kör átmérője. Egy kör átmérője, amely ugyanaz a terület, mint a növény)

9) Convex hull terület (kompaktság értékeléséhez hasznos)

10) 植物质心(Centroid. A növény tömegpozíciójának középpontja (különösen hasznos az eccentricitás értékeléséhez))

Laposító index (Flattening index)

Relativ growth rate (relatív növekedési ütem)

13) Zöldség index és rangsorolás (sötétzöld, egészséges zöld, világos zöld stb.)

Színeszegmentáció a növényi fitness értékeléshez (Color segmentation for plant fitness evaluation)

Egyéb jellemzők és színek dinamikai elemzése

4.3D lézeres szkennelési elemzés (opcionális): a növény szerkezeti fenotípus elemzéséhez, a pontfelhő modell automatikus elemzésével számítja ki a növény szerkezetét, a biomasszát, a levelek számát, a levelek területét, a levelek hajlási szögét és a növény magasságát.

5. Infravörös hőképalkotási elemzés (opcionális): Fókusi sík tömb mikromérési hősugárzásmérő, felbontás 640 × 480 pixel, sáv 7,5-13 μm, hőmérséklet tartomány -20 – 120 ℃, felbontás < 0,05 ℃ @ 30 ℃ / 50mK, képalkotási terület 35x35cm, a növény korona hőmérsékleti eloszlását fénysugárzás esetén, és elemzi a növény porációs vezetékenységének dinamikáját, az aszály nyomását és az aszályellenes képesség értékelését stb., A jó hőfűtés a növény hosszú ideig képes elviselni a magas fénysugárzást vagy az alacsony víz körülményeit (

6. Magas spektrumi képalkotási elemzés (opcionális): 380-1000nm hullámhossz tartomány, 675 spektrumsáv (hullámszám), képalkotható és elemezhető normalizált különbség vegetációs index (NDVI), egyszerű arány index (egyenlet: SR = RNIR / RRED), javított klorofill felszívódási tükröződési index (MCARI1), egyenlet: MCARI1 = 1,2 * [2,5 * (R790-R670) - 1,3 * (R790-R550)], optimalizált talaj-kiigazított vegetációs index (OSAVI), egyenlet: OSAVI = (1 + 0,16) * (R790-R670) / (R790-R670 + 0,16), fotokémiai vegetációs tükröződési index (PRI), egyenlet: PRI = (R531-R570) / (R531 + R570) stb.

7. terepi mozgó platform: platform kar 12m terjedelmű, multifunkcionális képalkotó platform automatikus szkennelés képelemzés bal és jobb a mozgó platform, automatikus szkennelés mintasalak szélessége akár 10m, minden szkennelés képalkotó terület akár 10x0,35m (3,5m2), befejezése egy szkennelési idő kevesebb, mint 1 perc néhány perc (a kísérleti mérési eljárás protokoll), a mozgó platform automatikusan működik a pályán, a működési távolság elvileg korlátlan (a pálya hossza korlátozott); A mobil platform magassága 2,5 m, a többfunkciós képalkotási platform magassága beállítható a különböző magasságú növényképalkotási elemzéshez; A mobil platform 4 gumikereke mind automatikusan működik a pályán a vezérlőrendszeren keresztül, mind automatikusan szkennel a képalkotást, és könnyen mozog az általános talajon, kanyarul stb. A 75x20m minta esetén a mobil platform betöltheti a többfunkciós képalkotási platformot, hogy egyszerre befejezze a 75x10m mintasalagot, majd manuálisan kanyarul, majd automatikusan befejezze a másik felét a 75x10m képalkotási elemzés; GPS rendszer pontossága 2 cm, szoftver segítségével automatikusan rögzíti a mérési adatokat, a helyzetet, az időt stb. A dízelgenerátor hajtja az egész platform mozgását

Opcionális környezeti mérési érzékelőhálózattal, amely automatikusan ellenőrzi a PAR, a környezeti CO2-koncentráció, a levegő hőmérséklete és páratartalma, az esőzés és a talaj nedvessége stb.

Rendszervezérlési és adatgyűjtési elemzési rendszerek (fenotípus nagy adatplatform):

1) Felhasználóbarát grafikus felület

2) A GPS helymeghatározási funkció a térbeli eloszlási információkat és az időbeli eloszlási minták elemzését végezheti

3) A beépített különböző érett protokollok, a felhasználó által definiált, szerkeszthető automatikus mérési programok (protokollok), a felhasználó beállítása szerint automatikusan befejezi az összes kísérletet. Az adatok automatikusan tárolódnak és elemezhetők, és az elemzett adatok dinamikus görbék formájában jelennek meg

4) MySQL adatbáziskezelő rendszer, amely több tízmillió rekordtal rendelkező nagy adatbázisokat kezelhet, több tárolási motort támogat, és a kapcsolódó adatokat automatikusan különböző táblázatokban tárolják az adatbázisban

5) Az alapértelmezett programok segítségével végezhető minden mérés, valamint egyéni munkafolyamatok létrehozása fejlesztői eszközökkel, vagy a LED fényforrás bekapcsolása vagy kikapcsolása, az RGB átvételi képalkotás, a klorofil fluorescáns képalkotás stb.

6) A kísérleti programok (protokollok) rendelkeznek indító, befejező és szünetes billentyűkkel

7) A rendszer vezeték nélküli távvezérléssel rendelkezik az interneten keresztül, lehetővé téve a felhasználó távoli hozzáférését az interneten keresztül, az adatfeldolgozást, a letöltést és a kísérleti tervezés módosítását, a felhasználói jogosultságok osztályozási funkciójával, hogy megakadályozza, hogy más személyek hibás manipulációja befolyásolja a kísérletet

Származási hely: PSI Europe

Alkalmazási esetek:

Alkalmazás FluorCamKlorofil fluorescencia technológia, a helyszínen a különböző szezonok a vadon élő növények hosszú távú megfigyelése, miközben a növények fotoszintézis (CO2-asimiláció) A, az eredményeket lásd az alábbi ábrában. A FluorCam klorofil fluorescáns technológia stimuláló fényimpulzusmodulációs technológiát, nagy érzékenységű CCD érzékelőt (mintavételi frekvencia 50 alkalommal másodpercenként) és intelligens LED fényforrást alkalmaz, amely nagyméretű (35x35cm képfelület keretenként) A növények / növények képalkotási elemzése, a vadonban akár az éjszakai klorofil fluorescencia képalkotási elemzés sötét alkalmazkodási körülmények között, akár a környezeti fény alkalmazkodási körülmények között klorofil fluorescencia képalkotási elemzése, mint az egyszerű lézeres indukált klorofil fluorescencia mérés (egy pontos vagy vonalos monoszínű stimulációs fényforrás segítségével stimulálja a klorofil fluorescenciát és méri, az előnye az energiatakarékos és könnyebb) számos funkcionális előnye van, mint a különböző mérési paraméterek, különböző klorofil fluorescencia kísérleti eljárások képalkotási elemzése, de egy kétdimenziós képalkotás (valódi képalkotási elemzés) elkerüli a pontos vagy vonalos stimulációs fény szkennelése által okozott klorofil fluorescencia mérés nem szinkronos, a vadon lévő fújó felbontás súl

További fenotípus képelemzési rendszerek:

1)PhenoUASDron nagy áramlású olaj növény fenotípus elemzési platform

2)FluorCamMobil klorofil fluorescáns és RGB képelemző rendszer

3)FluorCamSzkennelhető klorofil fluorescencia és RGB képelemző rendszer (opcionális infravörös hőkép)