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WIWAM植物表型成像系統(tǒng)由比利時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 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、自動條碼識別管理、RGB真彩3D成像等多項*技術(shù)，以較優(yōu)化的方式實現(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、性狀識別及植物生理生態(tài)分析研究等。

SMO是歐洲*機械設(shè)備制造與設(shè)計工程公司，是一家將大規(guī)模自動化理念和工業(yè)級零件和設(shè)備整合入 植物成像系統(tǒng)的廠家，在機械自動化以及機器視覺成像領(lǐng)域擁有豐富的設(shè)計和實踐經(jīng)驗，為歐洲*客戶提供機械設(shè)計 解決方案，SMO公司將機械領(lǐng)域的*理念帶入了植物表型機器人領(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)域的諸多自動化配件，均由SMO公司自主設(shè)計，因公司擁有較為強大的工程師 團(tuán)隊，基于工業(yè)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗，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植物表型平臺分為WIWAM XY，WIWAM Line以及WIWAM Conveyor 3個系列，同時還提供WIWAM Boxing柜 式成像系統(tǒng)，也提供野外表型成像系統(tǒng)設(shè)計方案。

WIWAM XY高通量植物表型平臺產(chǎn)品介紹

WIWAM XY是一款高通量可重復(fù)性表型機器人，用于對小型植物，如小玉米植物研究。該機器人可定期對多種植物參數(shù)進(jìn)行自動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、省時省錢、精度較高。

WIWAM XY由花盆定位桌面，不同個體線路，底層端口機器人以及1或多個成像或稱重/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)時間間隔，機器臂提取植物，將其帶到成像和稱重澆水工作站。機器人將桌面上的線路移到旁邊，生成機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，可作為額外花盆識別法，識別和校正桌面上因手工花盆安置造成的錯誤。通常旁邊取景照相機從不同角度獲得圖像。成像站可安裝一系列照相機系統(tǒng)。組合稱重/澆水站集成在機器臂上?；ㄅ柚兄参镌跐菜畷r旋轉(zhuǎn)以獲得較佳水分布。灌溉精度較高可達(dá)+/- 0.1mL。另外，灌溉可基于自動目標(biāo)重量計算或固定量。在整個實驗過程中，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)記錄實驗生長條件。

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，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

實時對植物進(jìn)行多傳感監(jiān)控：PSII較大和有效效率，光強，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)置計算機控制，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)百個測量點。系統(tǒng)編程測量每個激光點的PSII效率，光強以及輻射。計算參數(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)計算出來。傳感器上面有2個內(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、CropObserver頂部輻射、計算機24/7實時信息、實時Fv/Fm 和Fq /Fm平均值與分布、實時PAR平均值 µmol/s/ m2、實時輻射平均值 /s/ m2、實時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過程動態(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云信息的同時，測量400-900 nm范圍內(nèi)4 個波段的多光譜成像，使得我們可以得到植物在X、Y和Z軸上所有坐標(biāo)點的多光譜信息，通過點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的重要組成部分，成功的實現(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高通量植物表型平臺應(yīng)用案例

高通量版葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)可用于高度可控環(huán)境中進(jìn)行高清多光譜成像。6Mp-16 bit相機安裝在直角坐標(biāo)型機器人系統(tǒng)上，用于監(jiān)控大量幼苗以小植株（15cm）生物脅迫效應(yīng)(例如，真菌病害 ) 和生物脅迫(如干旱)?；诟叨茸詣踊痵ensor-to-plant原理，疾病擴散或脅迫因子效應(yīng)可在植物生長時進(jìn)行追蹤。另外，系統(tǒng)可進(jìn)行小植株如浮萍Lemna minor或生長在多孔板中的部分進(jìn)行成像。

系統(tǒng)還整合了RGB成像、葉綠素?zé)晒?、花青素、NIR以及GFP/RFP成像，系統(tǒng)可以多種方式對生物、非生物脅迫進(jìn)行成像。另外，可咨詢在LAMP組織（或緊密協(xié)作單位）內(nèi)的有圖像處理經(jīng)驗的研究者，通過這些圖像科學(xué)計算相關(guān)測量參數(shù)，從而獲取現(xiàn)象可視化植物的解讀。系統(tǒng)安裝在高度可控的環(huán)境中，可控環(huán)境參數(shù)包括溫度、相對濕度以及照明光光譜特征(可達(dá)1000 8molm-2 s-1)。系統(tǒng)專門定制了自動澆水系統(tǒng)，用于植物澆水，同時可執(zhí)行多個澆水方案。

真菌基因組編輯

進(jìn)行表型組學(xué)以及基因編輯技術(shù)的組合研究：研究者可進(jìn)行植物病害修飾或標(biāo)記和有益菌研究，幫助我們分辨率揭示植物與微生物互作?；谕粗亟M技術(shù)和較*基于Crispr技術(shù)的轉(zhuǎn)化平臺可在幾種真菌上進(jìn)行，如鐮刀菌、曲霉以及枯菌。

生物分析和生物報告植物

例如該系統(tǒng)可高通量進(jìn)掃描新型生物活性分子或具有除草劑或生物刺激素作用的新農(nóng)業(yè)化學(xué)品。使用生物報告有機物如啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，帶人雌激素受體，浮萍Lemna minor以及擬南芥（Arabidopsis thaliana）

葉綠素?zé)晒獬上衲K其它應(yīng)用

葉綠素?zé)晒獬上衲K在真菌藥物效用評價上的應(yīng)用

硼酸和苯硼酸防治番茄早疫病

摘要

在當(dāng)代農(nóng)業(yè)中，找到一個合適的替代品來替代現(xiàn)有為數(shù)不多的抗真菌藥物是一項至關(guān)重要的任務(wù)。因此，在全球范圍內(nèi)進(jìn)行了深入的研究，以發(fā)現(xiàn)能夠抑制對目前使用的抗真菌藥物具有耐藥性的病原體的環(huán)境友好且高效的藥物。在這里，我們測試了硼酸（BA）及其衍生物苯硼酸（PBA）在控制致病真菌鏈格孢菌侵染番茄植株早期枯萎病癥狀中的活性。通過跟蹤受試植物葉片上病變的外觀和強度，以及測量反映植物健康的四個選定生理因素，我們已經(jīng)證明BA和PBA對真菌感染都有預(yù)防作用?？赏ㄟ^減少早疫病癥狀的數(shù)量和嚴(yán)重程度以及防止真菌接種后發(fā)生的生理特性惡化來做到這一點。苯硼酸在抑制交替鏈球菌感染方面更有效。因此，我們得出結(jié)論，BA，甚至PBA，可以作為防治番茄早疫病的藥劑，因為它們既有效又環(huán)保。

關(guān)鍵詞：植物病害；抗菌作用；預(yù)防；抗真菌活性；可持續(xù)管理