近日,北京易科泰生態(tài)技術有限公司為華南師范大學成功安裝調試 PhenoTron-PTS 植物多光譜成像檢測平臺。作為植物表型研究領域的創(chuàng)新型技術裝備,該平臺已完成實測驗證,依托多傳感器成像功能獲取的表型大數(shù)據(jù),將為植物生理生態(tài)、遺傳育種等研究提供強有力的技術支撐。
利用PTS 植物自動傳送技術,通過專利掃描平臺實現(xiàn)樣品自動傳送,一次運行完成高光譜、葉綠素熒光、紅外熱成像等多模態(tài)數(shù)據(jù)采集,掃描面積超 1200×300mm,定位精度≤1mm。具備多傳感器協(xié)同成像:可進行高光譜成像、多光譜熒光成像及紅外熱成像,進而評估植物的生理生化指標、脅迫狀態(tài)等。
培訓過程中,工程師利用水培黃瓜幼苗移栽樣品在移栽的第一天(0610)、第二天(0611)進行了測試,結果可見,PhenoTron-PTS平臺從光合生理、光譜特征及溫度響應等多維度,全面且精準地捕捉到了幼苗的變化。
葉綠素熒光成像主要用以檢測樣品的光合生理狀態(tài),獲得光合效率、熱耗散、光保護/光損傷指標等,解析不同黃瓜幼苗在移栽后不同時間,光合活性的變化以及樣品間差異。
圖1 葉綠素熒光參數(shù)成像圖
圖2 左:黃瓜幼苗RGB圖像;右:葉綠素熒光參數(shù)值
高光譜成像主要檢測植物反射光譜特征,獲得目標波段范圍內的光譜曲線、數(shù)以百計的植被指數(shù)等,量化樣品的水分、健康狀態(tài)及其恢復程度。
圖3 HI(健康指數(shù))、PSRI(植被衰減指數(shù))、WI(表征水分含量)成像圖,以及黃瓜幼苗光譜曲線
用以獲得目標的溫度,分析ROI溫度均值、溫度分布直方圖等,為脅迫對熱耗散、氣孔、蒸騰的影響提供表型數(shù)據(jù)支撐。
圖4 紅外熱成像圖及2次測量的黃瓜幼苗溫度均值
實驗結果充分驗證,該平臺憑借多模態(tài)成像技術的協(xié)同應用,能夠快速、無損地獲取植物表型關鍵數(shù)據(jù),為入解析植物脅迫響應機制、篩選抗逆種質資源提供了可靠的技術支撐與數(shù)據(jù)保障。
Thermo-RGB紅外熱成像與RGB融合分析,是 PhenoTron的特色選配功能,可為植物表型研究帶來全新視角。該功能可通過將溫度數(shù)據(jù)與 RGB 圖像的形態(tài)信息相結合,精準剝離背景干擾,直觀展現(xiàn)植物在脅迫下的生理響應,獲得樣品的形態(tài)學參數(shù),為深入解析植物水分代謝、環(huán)境適應機制提供關鍵數(shù)據(jù)。
圖5 Thermo-RGB融合分析
覆蓋植物表型研究、作物遺傳育種、植物生理生態(tài)研究、種質資源鑒定、采后生物學研究等領域,采用無損高通量檢測技術,獲取表型大數(shù)據(jù),用于篩選抗逆品種、鑒定基因功能、解析植物脅迫響應機制,以及基于光譜指紋實現(xiàn)中藥材真?zhèn)舞b別與果蔬品質分級等具體方向。?
北京易科泰生態(tài)技術有限公司深耕“生態(tài) - 農(nóng)業(yè) - 健康”領域,聚焦前沿科技研發(fā),為國內外高校、科研機構提供高端檢測設備與技術服務。此次為華南師范大學交付PhenoTron-PTS平臺時,技術團隊完成設備安裝調試,并開展原理講解與實操培訓。未來,易科泰將持續(xù)提供軟件升級、遠程技術支持,助力農(nóng)業(yè)科研創(chuàng)新。
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植物表型研究新范式,由多光譜成像開啟!?