PlantScreenPlatform Analisis Fenotip Tumbuhan Aliran Tinggi di Lapangan Liar

——Field-based High-throughput Phenotyping PlatForm

Membina keupayaan analisis fenotip pelbagai sifat yang cepat, tepat, dan tidak merosakkan aliran tinggi tumbuhan-tumbuhan liar yang tumbuh adalah cabaran terbesar untuk pembiakan genetik tanaman abad ke-21 (Andrade-Sanchez et al. 2014, Furbank and Tester 2011, Houle et al. 2010). Platform analisis fenotip tumbuhan dengan aliran tinggi di lapangan mempunyai kepentingan yang sangat besar dalam genetik, bioteknologi, pembiakan tanaman, dan pemantauan penyelidikan tindak balas tanaman terhadap perubahan iklim, tanah, pengurusan pertanian, terutamanya pertanian moden dan pertanian pintar.

PlantScreenPlatform analisis fenotip tumbuhan aliran tinggi di lapangan mengintegrasikan teknologi canggih moden seperti sistem kawalan automatik, analisis pengukuran imej fluoresens klorofil, analisis imej termal tumbuhan, analisis spektrum tinggi tumbuhan, analisis imej warna RGB dan platform data besar Internet + fenotip, untuk mencapai pengukuran analisis fenotip aliran tinggi tumbuhan di lapangan dengan cara yang optimum, tindak balas paksaan tumbuhan dan pengukuran analisis imej rintangan tanaman, pengukuran analisis pertumbuhan tumbuhan, pengenalan ciri-ciri dan penyelidikan analisis fisiologi dan ekologi tumbuhan. Sebagai pengeluar pertama di dunia untuk membangunkan dan mengeluarkan sistem imej fluoresens klorofil tumbuhan, PSI berada di peringkat terdepan teknologi global dalam bidang analisis imej fenotip tumbuhan.PlantScreenMenjadi peralatan yang paling maju untuk analisis fenotip tumbuhan dan analisis imej fungsional.

Ciri-ciri fungsi:

1) Platform sensor pelbagai fungsi yang besar (platform sensor pelbagai fungsi), yang bersepadu dengan imej fluorescens klorofil, imej RGB, imej haba inframerah, LiDAR、 Pelbagai peranti penginderaan canggih, seperti pengimejan spektrum tinggi, analisis menyeluruh:

a) Analisis fenotip ciri-ciri struktural (pengimejan RGB dan LiDAR)

b) Analisis fenotip fungsional (imej fluoresensi klorofil)

c) Penilaian bentuk dan pertumbuhan (pengimejan RGB dan LiDAR)

d) prestasi fotosintesis (imej fluoresensi klorofil)

e) Tindakbalas biopsia dan bukan biopsia (imej fluoresensi klorofil, imej spektrum tinggi, imej termal inframerah)

f) prestasi fisioekologi termasuk fisiologi fotosintesis, dinamik poros, penunjuk metabolisme biokimia dan lain-lain (imej fluoresensi klorofil, imej spektrum tinggi, imej termal inframerah)

2) teknologi pencitraan fluoresensi klorofil FluorCam terkemuka di dunia, adalah teknologi analisis yang diperlukan untuk sifat-sifat fungsi fisiologi dan ekologi tanaman, sumber cahaya LED pintar menyediakan cahaya pengukuran modulasi yang boleh mengukur fluoresensi klorofil dan kecekapan fotosintesis dalam keadaan penyesuaian cahaya pada siang hari; Dilengkapi dengan lensa imej fluoresensi klorofil sensitiviti tinggi yang unik, kawasan imej sehingga 35cm x 35cm (boleh disesuaikan oleh pelanggan 80cm x 80cm), adalah peralatan teknologi yang terbesar di dunia untuk imej fluoresensi klorofil tunggal

3) Boleh dipasang pada traktor untuk analisis imej automatik mudah alih, atau boleh dipasang pada platform operasi automatik khusus untuk imej dan analisis dalam talian mengimbas automatik penuh liputan sampel sambil beroperasi secara automatik di sepanjang trek sampel

4) Platform data besar analisis fenotip, termasuk kawalan sistem, pengambilan data, analisis pemprosesan data dan visualisasi paparan dalam talian, pangkalan data dan lain-lain

5) Sokongan teknikal pasukan pakar Pusat Penyelidikan Fenotip PSI, yang menganjurkan bengkel fenotip tumbuhan dunia setiap tahun di Amerika Syarikat dan Eropah masing-masing

6) Pilihan untuk dilengkapi dengan platform analisis fenotip tinggi berasaskan teknologi dron (berasaskan UAV) PhenoUAS yang membolehkan analisis fenotip berasaskan darat untuk skaling-up ke analisis fenotip cepat di kawasan udara yang besar

7) Boleh dilengkapi dengan stesen pemantauan cuaca tanah untuk menganalisis secara menyeluruh hubungan antara keadaan alam sekitar dan ciri-ciri fenotip

8) Boleh dilengkapi dengan sistem pemantauan ekologi fisiologi tumbuhan, pemantauan fotosintesis tumbuhan dan pertumbuhan buah-buahan dan maklumat lain

9) Boleh dilengkapi dengan automatic menimbang periuk budidaya digital, untuk menimbang tepat, pemantauan kelembapan tanah, pengairan automatik dan lain-lain

Penunjuk teknikal utama:

1. Platform analisis imej automatik pelbagai fungsi yang bersepadu, mengintegrasikan sumber cahaya LED pintar dan modul imej fluorescens klorofil, modul analisis imej RGB dan lain-lain seperti imej haba inframerah, imbasan laser LiDAR, spektrum tinggi dan modul imej pilihan lain, menjalankan secara automatik melalui sistem operasi, penyimpanan pengkategorian automatik, analisis dalam talian automatik dan lain-lain

Analisis imej fluorescens klorofil (standard):

a) Sumber cahaya merangsang LED pintar 3 warna, cahaya pengukuran denyutan 620nm, cahaya fotokimia putih dan kilat cahaya tepu maksimum, cahaya inframerah 735nm untuk mengukur Fo 'dan lain-lain

b) Boleh dilengkapi dengan sumber cahaya biru dengan roda penapis 7 bit untuk pengukuran fluoresensi pelbagai spektrum pelbagai gelombang seperti pengukuran imej GFP

c) Sensor imej fluoresensi klorofil CCD sensitiviti tinggi yang eksklusif, frekuensi bingkai sehingga 50fps, menangkap transien fluoresensi klorofil dengan berkesan, resolusi 720x560 piksel, A / D 12 bit, dengan mod video dan mod snapshot; Pilihan dengan CCD resolusi tinggi, resolusi 1360x1024, frekuensi bingkai 20fps, A / D 16 bit

d) Kawasan imej tunggal 35x35cm

e) parameter pengukuran imej: boleh melakukan pengukuran penyesuaian gelap malam dan pengukuran penyesuaian cahaya siang, parameter pengukuran termasuk Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Parameter fluoresensi klorofil yang lain untuk menganalisis kecekapan fotosintesis tumbuhan, kesesuaian, tekanan biologi dan bukan biologi dan ketahanan tanaman, ketahanan dan lain-lain

f) Fv / Fm, kesan induksi Kautsky, analisis pemadaman fluorescens dan prosedur pengukuran automatik lengkap (protokol) dan parameter pengukuran, seperti masa pengukuran prosedur Fv / Fm hanya 10 s

g) Analisis data fluoresensi klorofil dalam talian, termasuk carta tiang, carta parameter pengukuran, jadual data dan lain-lain, dengan fungsi pembahagian imej tersuai dan lain-lain, boleh melakukan analisis dinamik pelbagai parameter skala masa yang berbeza (seperti hari, bulan, seluruh musim pertumbuhan dan lain-lain)

h) adalah pengimejan segerakan 2D yang sebenar, parameter fluoresensi klorofil yang diperolehi adalah parameter pengedaran 2D berasaskan titik piksel yang sebenar, mengelakkan "pengimejan laser yang diinduksi" (kelebihan adalah ringan, penjimatan kuasa) hanya pengimejan 1D (titik atau garis), tidak dapat menyegerakkan pengimejan 2D, rentan terhadap faktor-faktor alam sekitar (seperti angin bertiup dan menghasilkan kesilapan yang serius), parameter pengimejan hanya parameter analog (mengikut imbasan laser, fluoresensi pengukuran cepat dan fluoresensi pengukuran perlahan tidak benar-benar fluoresensi minimum dan maksimum, parameter yang diperolehi "pengeluaran kuantum cahaya" hanya pengeluaran kuantum cahaya analog yang diperlukan untuk digunakan untuk parameter selepas kalibrasi untuk digunakan), parameter pengukuran tunggal (hanya dapat mendapatkan fluoresensi pengukuran cepat dan fluoresensi pengukuran perlahan dan pengeluaran kuantum cahaya analog yang dikira atau kecekapan kuantum cahaya yang dikira), Masalah seperti ketidakmatangan teknologi (tidak dapat mencari rujukan)

i) adalah alat teknikal yang paling banyak digunakan dan diterbitkan di dunia untuk analisis fenotip aliran tinggi tumbuhan

Analisis imej RGB (standard): boleh melakukan analisis imej bentuk tumbuhan, warna hijau dan lain-lain, resolusi 5Mpx, dan boleh secara automatik melakukan analisis statistik bilangan bunga tumbuhan, parsel beras dan lain-lain, parameter pengukuran analisis utama termasuk:

Kawasan Daun: berguna untuk memantau kadar pertumbuhan dan perubahan dinamiknya

2)植物紧实度／紧密度（Kepadatan/Kepadatan. Nisbah antara kawasan yang diliputi oleh hulk cembung tumbuhan dan kawasan yang diliputi oleh tumbuhan sebenar）

3) 叶片周长 ((Perimeter Daun: Terutama berguna untuk bentuk daun asas dan penilaian lebar (digabungkan dengan kawasan daun))

4) 偏心率 ((Eksentrisiti: Anggaran bentuk tumbuhan, nombor skalar, eksentrisiti elips dengan momen kedua yang sama seperti tumbuhan (0...bulatan, 1...segmen garis) )

5) 叶圆度 (Bulatan: Berdasarkan menilai nisbah antara kawasan daun dan perimeter. Memberi maklumat mengenai bulatan daun)

6) 叶宽指数 ((Indeks Lebar Daun Sederhana: Kawasan daun seimbang dengan rangka tumbuhan (iaitu pengurangan daun ke segmen garis))

7)叶片细长度SOL (Langsung Daun)

8)植物圆直径(Diameter bulatan. Diameter bulatan dengan kawasan yang sama dengan tumbuhan)

9) 凸包面积（Convex Hull Area. Berguna untuk penilaian kepadatan）

10) 植物质心 ((Centroid. Pusat kedudukan jisim tumbuhan (terutamanya berguna untuk penilaian eksentrisiti))

Indeks rata (Flattening Index)

Kadar Pertumbuhan Relatif (Relative Growth Rate)

13) Indeks hijau dan analisis peringkat (hijau gelap, hijau sihat, hijau terang dan lain-lain)

Segmentasi warna untuk penilaian kecergasan tumbuhan

15) Analisis dinamik ciri-ciri dan warna lain

Analisis imbasan laser 4.3D (pilihan): digunakan untuk analisis fenotip struktur tumbuhan, mengira struktur tumbuhan, biomas, bilangan daun, kawasan daun, sudut kecenderungan daun, ketinggian tumbuhan dan pelbagai parameter struktur morfologi melalui analisis automatik model awan titik

Analisis imej termal inframerah (pilihan): Radiometer termometrik mikro dengan resolusi 640 × 480 piksel, jalur gelombang 7.5-13μm, julat suhu -20 - 120 ℃, resolusi < 0.05 ℃ @ 30 ℃ / 50mK, kawasan imej 35x35cm, digunakan untuk imej pengedaran suhu lapisan koroner tumbuhan dalam keadaan radiasi cahaya, dan menganalisis dinamik konduktiviti poros tumbuhan, tekanan kekeringan dan penilaian keupayaan tahan kekeringan, dan lain-lain. Penyebaran panas yang baik boleh membuat tumbuhan menahan radiasi cahaya tinggi atau keadaan air rendah (kekeringan) untuk masa yang lama

Analisis pengimejan spektrum tinggi (pilihan): julat panjang gelombang 380-1000nm, jumlah jalur spektrum (bilangan jalur) 675 jalur, boleh mengimbat dan menganalisis Indeks Vegetation Perbezaan Normal (NDVI), Indeks Nisbah Mudah (Persamaan: SR = RNIR / RRED), Indeks Penyerapan Klorofil yang Diperintahkan dalam Refleksi (MCARI1), Persamaan: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790-R670) - 1.3 * (R790-R550)]), Indeks Vegetation Tanah yang Diperintahkan (OSAVI), Persamaan: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790-R670) / (R790-R670 + 0.16), Indeks Refleksi Vegetation Fotokimia (PRI), Persamaan: PRI = (R531-R570) / (R531 + R570) dan lain-lain

Platform mudah alih lapangan: lengan platform 12m, platform imej pelbagai fungsi boleh mengimbas analisis imej secara automatik kiri dan kanan pada platform mudah alih, boleh mengimbas sampel lebar sehingga 10m secara automatik, setiap kawasan imej imbasan boleh mencapai 10x0.35m (3.5m2), melengkapkan masa imbasan dari kurang daripada 1 minit hingga beberapa minit (bergantung kepada Protokol prosedur pengukuran eksperimen), platform mudah alih boleh beroperasi secara automatik di sepanjang orbit, jarak operasi pada prinsipnya tidak terhad (terhad oleh panjang orbit); Ketinggian platform mudah alih 2.5m, ketinggian platform imej pelbagai fungsi boleh laras untuk menyesuaikan diri dengan analisis imej tanaman ketinggian yang berbeza; Platform mudah alih 4 roda getah boleh beroperasi secara automatik di orbit melalui sistem kawalan dan mengimbas imej secara automatik, juga mudah untuk bergerak di tanah umum, melengkung dan lain-lain, untuk sampel 75x20m, platform mudah alih boleh memuatkan platform imej pelbagai fungsi untuk menyelesaikan pita sampel 75x10m sekaligus, kemudian melengkung secara automatik selepas melengkapkan analisis imej setengah lain 75x10m; Dilengkapi dengan ketepatan sistem GPS sehingga 2cm, melalui perisian untuk merekodkan data pengukuran, lokasi, masa dan lain-lain secara automatik, boleh dipandu oleh penjana diesel untuk menggerakkan seluruh platform

8. boleh dilengkapi rangkaian sensor pengukuran alam sekitar, pemantauan automatik rekod PAR, kepekatan CO2 alam sekitar, suhu udara dan kelembapan, hujan dan kelembapan tanah dan lain-lain.

Sistem Kawalan dan Analisis Pengambilan Data (Platform Data Besar Fenotip):

1) Antara muka grafik mesra pengguna

2) Fungsi kedudukan GPS boleh melakukan analisis corak pengedaran ruang dan masa maklumat pengedaran ruang

3) telah terbina dalam pelbagai protokol yang matang, dengan program pengukuran automatik yang ditakrifkan oleh pengguna dan boleh diedit (protokol), mengikut program tetapan pengguna untuk melengkapkan semua eksperimen secara automatik. Hasil data disimpan dan dianalisis secara automatik, hasil data yang dianalisis boleh dipaparkan secara automatik dalam bentuk lengkung dinamik

4) Sistem pengurusan pangkalan data MySQL, boleh mengendalikan pangkalan data besar dengan puluhan juta rekod, menyokong pelbagai enjin penyimpanan, data yang berkaitan disimpan secara automatik dalam jadual yang berbeza dalam pangkalan data

5) Semua pengukuran boleh dilakukan dengan program lalai, juga boleh mencipta proses kerja tersuai melalui alat pembangunan, atau mengendalikan sumber cahaya LED secara manual untuk mengaktifkan atau mematikan, pengimbasan muka RGB, pengimbasan fluorescens klorofil dan lain-lain

Protokol mempunyai kekunci permulaan, kekunci penghentian dan kekunci penghentian

7) Sistem boleh dikawal jauh melalui Internet tanpa wayar, membolehkan pengguna mengakses jauh melalui Internet, melakukan pemprosesan data, memuat turun dan mengubah reka bentuk eksperimen, mempunyai fungsi peringkat hak pengguna untuk mencegah kesalahan orang lain mempengaruhi eksperimen

Tempat asal: PSI Eropah

Kes aplikasi:

Aplikasi FluorCamTeknologi fluoresensi klorofil, pemantauan jangka panjang in situ musim yang berbeza untuk tumbuhan-tumbuhan liar, sambil memantau fotosintesis tumbuhan (asimilasi CO2) A, hasilnya lihat gambar di bawah. Teknologi fluoresensi klorofil FluorCam menggunakan teknologi modulasi denyutan cahaya yang merangsang, teknologi sensor CCD sensitiviti tinggi (frekuensi sampel sehingga 50 kali per saat) dan sumber cahaya LED pintar, kawasan yang besar (kawasan imej standard 35x35cm setiap bingkai) Analisis imej tumbuhan / tanaman, di alam liar boleh melakukan analisis imej fluoresens klorofil pada malam hari dalam keadaan penyesuaian gelap, juga boleh melakukan analisis imej fluoresens klorofil dalam keadaan penyesuaian cahaya persekitaran, daripada pengukuran fluoresens klorofil yang diinduksi laser yang mudah (melalui sumber cahaya titik atau garis merangsang warna tunggal merangsang fluoresens klorofil dan mengukur, kelebihannya adalah penjimatan kuasa dan boleh lebih ringan) berbanding dengan banyak kelebihan fungsional, bukan sahaja mengukur lebih banyak parameter, boleh melakukan pelbagai proses pengukuran imej fluoresens klorofil eksperimen, tetapi juga satu imej dua dimensi (analisis imej sebenar) mengelakkan pengukuran fluoresens klorofil yang disebabkan oleh imbasan cahaya titik atau garis tidak bersegerak, resolusi angin liar yang teruk mengurangkan.

Sistem Analisis Imej Fenotip Liar Lain:

1)PhenoUASPlatform Analisis Fenotip Tanaman Taman dengan Aliran Tinggi Drone

2)FluorCamSistem Analisis Imej RGB dan Fluoresans Klorofil Mudah Alih di Lapangan Liar

3)FluorCamSistem analisis fluorescensi klorofil dan imej RGB yang boleh diimbas sampel (opsional dengan imej haba inframerah)