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 WIWAM植物表型成像系統(tǒng)由比利時(shí)SMO公司與Ghent大學(xué)VIB研究所研制生產(chǎn)，整合了LED植物智能培養(yǎng)、自動(dòng) 化控制系統(tǒng)、葉綠素?zé)晒獬上駵y量分析、植物熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、植物多光譜分 析、植物CT斷層掃描分析、自動(dòng)條碼識(shí)別管理、RGB真彩3D成像等多項(xiàng)*技術(shù)，以較優(yōu)化的方式實(shí)現(xiàn)大量植物樣 品——從擬南芥、玉米到各種其它植物的生理生態(tài)與形態(tài)結(jié)構(gòu)成像分析，用于高通量植物表型成像分析測量、植 物脅迫響應(yīng)成像分析測量、植物生長分析測量、生態(tài)毒理學(xué)研究、性狀識(shí)別及植物生理生態(tài)分析研究等。

SMO是歐洲*機(jī)械設(shè)備制造與設(shè)計(jì)工程公司，是一家將大規(guī)模自動(dòng)化理念和工業(yè)級零件和設(shè)備整合入 植物成像系統(tǒng)的廠家，在機(jī)械自動(dòng)化以及機(jī)器視覺成像領(lǐng)域擁有豐富的設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為歐洲*客戶提供機(jī)械設(shè)計(jì) 解決方案，SMO公司將機(jī)械領(lǐng)域的*理念帶入了植物表型機(jī)器人領(lǐng)域，所采用的配件均為工業(yè)界廣泛認(rèn)可的高品質(zhì) 配件，耐受苛刻環(huán)境，另外表型設(shè)備領(lǐng)域的諸多自動(dòng)化配件，均由SMO公司自主設(shè)計(jì)，因公司擁有較為強(qiáng)大的工程師 團(tuán)隊(duì)，基于工業(yè)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)，可針對不同客戶需求，一般2-3周就可以提供較復(fù)雜表型成像系統(tǒng)的解決方案。目前 WIWAM植物表型平臺(tái)分為WIWAM XY，WIWAM Line以及WIWAM Conveyor 3個(gè)系列，同時(shí)還提供WIWAM Boxing柜 式成像系統(tǒng)，也提供野外表型成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

WIWAM XY植物表型平臺(tái)產(chǎn)品介紹

WIWAM XY是一款高通量可重復(fù)性表型機(jī)器人，用于對小型植物，如小玉米植物研究。該機(jī)器人可定期對多種植物參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化灌溉和并測量多種植物生長參數(shù)。WIWAM XY代替了很多手工處理、省時(shí)省錢、精度較高。

WIWAM XY由花盆定位桌面，不同個(gè)體線路，底層端口機(jī)器人以及1或多個(gè)成像或稱重/澆水站組成。全套系統(tǒng)可以安裝在現(xiàn)有生長室，內(nèi)置高品質(zhì)工業(yè)部件。

植物在各自花盆內(nèi)生長，預(yù)設(shè)時(shí)間間隔，機(jī)器臂提取植物，將其帶到成像和稱重澆水工作站。機(jī)器人將桌面上的線路移到旁邊，生成機(jī)械臂到定位花盆所需空間，并將其提升脫離桌面。RFID讀取裝置以及花盆底部的RFID標(biāo)簽，可作為額外花盆識(shí)別法，識(shí)別和校正桌面上因手工花盆安置造成的錯(cuò)誤。通常旁邊取景照相機(jī)從不同角度獲得圖像。成像站可安裝一系列照相機(jī)系統(tǒng)。組合稱重/澆水站集成在機(jī)器臂上?；ㄅ柚兄参镌跐菜畷r(shí)旋轉(zhuǎn)以獲得較佳水分布。灌溉精度較高可達(dá)+/- 0.1mL。另外，灌溉可基于自動(dòng)目標(biāo)重量計(jì)算或固定量。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，可有效控制土壤濕度水準(zhǔn)。集成光、溫度和濕度傳感器可監(jiān)控溫度，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)生長條件。

選配模塊

可見光RGB成像模塊

可見光RGB成像是所有高通量植物表型平臺(tái)的核心部分，它分辨率高、測量快速、科研中應(yīng)用較多、發(fā)表文章較多，可以捕獲與植物生長和發(fā)育相關(guān)的大量參數(shù)。此外，它們可以提供植物形態(tài)和結(jié)構(gòu)的測量，并且包含顏色信息。參數(shù)如下：

葉面積、植物緊實(shí)度／緊密度、葉片周長、偏心率、葉圓度、葉寬指數(shù)、植物圓直徑、凸包面積、植物質(zhì)心、節(jié)間距、生長高度、植物三維較大高度和寬度、相對生長速率、葉傾角、節(jié)葉片數(shù)量。

葉綠素?zé)晒獬上衲K

葉綠素?zé)晒獬上駥儆诙ㄖ苹O(shè)計(jì)，成像面積范圍是從30x30cm到200x200cm，是目前適合大型植物植株成像的熒光成像系統(tǒng)。它可以頂部成像，也可以側(cè)面成像，甚至頂部和側(cè)面都成像；集成到高通量植物表型平臺(tái)中，進(jìn)行高通量的光合表型測量。該模塊技術(shù)參數(shù)如下：Fo, FI, Fm, Ft, Fm’, FI’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, φRO, NPQ, qN, qP, Rfd, NDVI,  RNIR, RChl, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index等。

葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)參數(shù)

群體植物光合長期監(jiān)測模塊

實(shí)時(shí)對植物進(jìn)行多傳感監(jiān)控：PSII較大和有效效率，光強(qiáng)，輻射，ETR以及植物面積。群體植物光合長期監(jiān)測傳感器是一款自動(dòng)多傳感器，可測量PSII與較大效率(Fv/Fm)、有效效率相關(guān)的參數(shù)。通過鏡像系統(tǒng)，通過內(nèi)置計(jì)算機(jī)控制，激光束打到植物上。每5秒鐘，激光束不斷變化在植物上的位置，每次循環(huán)可生成數(shù)百個(gè)測量點(diǎn)。系統(tǒng)編程測量每個(gè)激光點(diǎn)的PSII效率，光強(qiáng)以及輻射。計(jì)算參數(shù)有PAR光，F(xiàn)q’/Fm’以及ETR(電子傳 遞速率)。ETR與CO2吸收相關(guān)。植物面積可從含有葉綠素的測量位置數(shù)計(jì)算出來。傳感器上面有2個(gè)內(nèi)置Licor傳感器，PAR傳感器以及輻射傳感器。傳感器可集成在*LetsGrow系統(tǒng)中以及wiwam系統(tǒng)中。在系統(tǒng)中，可監(jiān)測來自該傳感器的所有數(shù)據(jù)并與其它環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

激光點(diǎn)測量參數(shù)：

較小(Fo或 Fs)以及較大(Fm或Fm)葉綠素?zé)晒庑盘?、CropObserver頂部光強(qiáng)、CropObserver頂部輻射、計(jì)算機(jī)24/7實(shí)時(shí)信息、實(shí)時(shí)Fv/Fm 和Fq /Fm平均值與分布、實(shí)時(shí)PAR平均值 µmol/s/ m2、實(shí)時(shí)輻射平均值 /s/ m2、實(shí)時(shí)ETR平均值與分布、植物面積

近紅外成像模塊

近紅外成像主要用于觀測分析植物的水分狀態(tài)及其在不同組織間的分布變異，處于良好澆灌狀態(tài)的植物表現(xiàn)出對近紅外光譜的高吸收性，而處于干旱狀態(tài)的植物則表現(xiàn)出對近紅外光譜的高反射性，通過分析軟件可以監(jiān)測分析從干旱脅迫到再澆灌過程中的整個(gè)過程動(dòng)態(tài)及植物對干旱脅迫的響應(yīng)和水分利用效率，并形成假彩圖像，可以與植物的形態(tài)指數(shù)及葉綠素?zé)晒庵笖?shù)進(jìn)行相關(guān)分析研究。

近紅外成像模塊技術(shù)參數(shù)

紅外熱成像模塊

紅外熱成像主要用于成像分析植物在光輻射情況下的二維發(fā)熱分布，良好的散熱可以使植物耐受較長時(shí)間的高光輻 射或低水條件（干旱）。

紅外熱成像模塊技術(shù)參數(shù)

高光譜成像模塊

高光譜成像在估測植物各種生化組分的吸收光譜信息及植物生長情況的檢測上表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢，主要用于植物 的營養(yǎng)狀況、水分含量、長勢情況、病蟲害情況監(jiān)測等。

激光3D掃描多光譜成像模塊

激光3D掃描成像能夠耐受全日照輻射而不影響測量，在高精度測量三維點(diǎn)云信息的同時(shí)，測量400-900 nm范圍內(nèi)4 個(gè)波段的多光譜成像，使得我們可以得到植物在X、Y和Z軸上所有坐標(biāo)點(diǎn)的多光譜信息，通過點(diǎn)云的空間深度信息和角 度信息，可以對光譜信息進(jìn)行有效的校準(zhǔn)，從而獲得較加有效的數(shù)據(jù)。

激光3D掃描多光譜成像模塊技術(shù)參數(shù)

根系CT成像模塊

根系CT成像是植物表型平臺(tái)的重要組成部分，成功的實(shí)現(xiàn)了原位監(jiān)測植株根系狀態(tài)，并對直徑20cm花盆內(nèi)自然土 壤中的根系進(jìn)行掃描和重建。

根系CT成像模塊技術(shù)參數(shù)

北京博普特科技有限公司是比利時(shí)WIWAM植物表型成像系統(tǒng)的中國區(qū)總總代理，全面負(fù)責(zé)其系列產(chǎn)品在中國市場的推廣、銷售和售后服務(wù)。

WIWAM XY植物表型平臺(tái)應(yīng)用案例

WIWAM XY高通量表型成像平臺(tái)

利用禾谷鐮刀菌感染的小麥穗篩選競爭性生防細(xì)菌的一種新的植物內(nèi)富集方法

這項(xiàng)工作介紹了一種在小麥中發(fā)現(xiàn)新的抗赤霉病細(xì)菌生防劑的替代工作流程。與隔離物收集的大規(guī)模測試不同，我們從不同的接種物開始，在灌漿期從田間種植的小麥穗中提取微生物組。在感染禾谷鐮刀菌PH1的分離小麥穗上，產(chǎn)生了四個(gè)不同的微生物群落，這些微生物群落暴露在3個(gè)14天的非培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)富集物中。我們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)細(xì)菌群落在3個(gè)周期后減少了感染癥狀，隨后選擇該細(xì)菌群落通過限制稀釋來分離細(xì)菌。所有94個(gè)分離株均在體外和植物試驗(yàn)中進(jìn)行了測試，并選擇了14個(gè)分離株在分離的小麥穗上進(jìn)行了進(jìn)一步測試。結(jié)果似乎表明，我們的富集方法導(dǎo)致細(xì)菌在FHB控制方面具有不同的作用模式。波斯歐文氏菌（Erwinia persicina）分離物C3的疾病嚴(yán)重程度（Fv/Fm）顯著降低，波斯歐文氏菌（Erwinia persicina）C3和假單胞菌(Pseudomonassp.)B3的真菌生物量（cGFP）顯著降低。然而，這兩種治療的真菌毒素分析顯示，DON水平?jīng)]有降低。盡管如此，安那提泛球菌(Pantoea ananatis)H3和H11以及波斯歐文氏桿菌(Erwinia persicina)H2能夠?qū)ON濃度降低50%以上，盡管這些影響在統(tǒng)計(jì)學(xué)上并不顯著。最后，波斯歐文氏菌(Erwinia persicina)H2也顯示出DON對植物毒性較小的DON-3G的顯著更高的糖基化。據(jù)報(bào)道，通過富集循環(huán)分離的細(xì)菌屬在開放棲息地發(fā)育的微生物群落中占主導(dǎo)地位，這表明分離的細(xì)菌可以降低禾谷鐮刀菌在穗葉層上的感染壓力。

關(guān)鍵詞：小麥；禾谷鐮刀菌；生物防治；病理生物群落；獨(dú)立培養(yǎng)；微生物組工程；連續(xù)通過；實(shí)驗(yàn)富集；葉層