植物表型成像系統(tǒng)WIWAM Screening產(chǎn)品介紹

植物表型組學(xué)（phenomics）是一門在基因組水平上系統(tǒng)研究植物在各種不同環(huán)境條件下所有表型形狀特征的學(xué)科。2009年4月，*屆植物表型組大會(huì)在澳大利亞堪培拉成功舉辦，植物表型組學(xué)研究技術(shù)也進(jìn)入一個(gè)新的階段。WIWAM Screening植物表型成像分析系統(tǒng)由位于*Ghent大學(xué)的VIB研究所、*的自動(dòng)化工程公司SMO聯(lián)合歐洲*科學(xué)家合作研制生產(chǎn)的新型植物表型組學(xué)研究平臺(tái)，可以全自動(dòng)、高通量、高容量測(cè)量分析擬南芥、水稻等植物的三維表型形狀及生理狀態(tài)及其與環(huán)境光照、溫度、水、營(yíng)養(yǎng)鹽等的關(guān)系。

    WIWAM Screen植物表型成像分析系統(tǒng)整合了LED植物智能培養(yǎng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、熒光成像測(cè)量分析（包括葉綠素、紅熒光）、植物紅外熱成像分析、植物近紅外成像分析、植物高光譜分析、自動(dòng)條碼識(shí)別管理、RGB真彩3D成像、激光3D成像自動(dòng)稱重與澆灌系統(tǒng)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、水稻、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(cè)量、植物脅迫響應(yīng)成像分析測(cè)量、植物生長(zhǎng)分析測(cè)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。作為*家將大規(guī)模自動(dòng)化理念和工業(yè)級(jí)零件和設(shè)備整合入植物成像系統(tǒng)的廠家，SMO公司在植物表型成像分析領(lǐng)域處于*的技術(shù)前列，大面積葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)使WIWAM成為植物表型分析與功能成像領(lǐng)域較為*的儀器設(shè)備，植物生長(zhǎng)、脅迫響應(yīng)等測(cè)量參數(shù)達(dá)幾百個(gè)。*耐用的工業(yè)級(jí)部件使系統(tǒng)非常耐用，基本免維護(hù)，與同類產(chǎn)品相比，特點(diǎn)突出。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。野外移動(dòng)版稱為WIWAM Screening。

植物表型成像系統(tǒng)WIWAM Screening功能分析

1.葉綠素?zé)晒獬上穹治觯嚎蓪?duì)植物葉綠素?zé)晒鈩?dòng)態(tài)進(jìn)行成像分析，以監(jiān)測(cè)植物生理狀態(tài)，脅迫生理如干旱脅迫、肥料脅迫、病蟲害脅迫、環(huán)境污染毒性脅迫等等，還可對(duì)GFP（綠色熒光蛋白）進(jìn)行成像分析，單幅成像面積40x40cm，成像測(cè)量參數(shù)包括Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd等幾十個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)

2.RGB成像分析：可對(duì)植物的形狀進(jìn)行三維成像分析，并可自動(dòng)對(duì)植物花朵數(shù)量、水稻分蘗等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，主要測(cè)量參數(shù)包括：

1) 葉面積

2) 植物緊實(shí)度／緊密度

3) 葉片周長(zhǎng)

4) 偏心率

5) 葉圓度

6) 葉寬指數(shù)

7) 葉片細(xì)長(zhǎng)度SOL

8) 植物圓直徑

9) 凸包面積

10) 植物質(zhì)心

11) 節(jié)間距

12) 生長(zhǎng)高度

13) 植物三維較大高度和寬度

14) 相對(duì)生長(zhǎng)速率

15) 葉傾角

16) 節(jié)葉片數(shù)量

17) 其它參數(shù)如用于植物適合度估算的顏色定量分級(jí)、綠度指數(shù)

3.高光譜成像分析（選配），可成像并分析如下參數(shù)

1) 歸一化指數(shù)

2) 簡(jiǎn)單比值指數(shù)

3) 改進(jìn)的葉綠素吸收反射指數(shù)

4) 較優(yōu)化土壤調(diào)整植被指數(shù)

5) 綠度指數(shù)

6) 改進(jìn)的葉綠素吸收反射指數(shù)

7) 轉(zhuǎn)換類胡羅卜素指數(shù)

8) 三角植被指數(shù)

9) ZMI指數(shù)

10) 簡(jiǎn)單比值色素指數(shù)

11) 歸一化脫鎂作用指數(shù)

12) 光化學(xué)植被反射指數(shù)

13) 歸一化葉綠素指數(shù)

14) Carter指數(shù)

15) Lichtenthaler指數(shù)

16) SIPI指數(shù)

17) Gitelson－Merzlyak指數(shù)

4.紅外熱成像分析（選配）：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(zhǎng)時(shí)間的高光輻射或低水條件（干旱）

5.近紅外成像分析（選配）：用于觀測(cè)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(duì)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(duì)近紅外光譜的高反射性，通過分析軟件可以監(jiān)測(cè)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(duì)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。

WIWAM Screening植物表型野外樣帶成像分析系統(tǒng)由野外移動(dòng)式植物表型組學(xué)成像分析平臺(tái)、RGB成像、葉綠素?zé)晒獬上瘛⒏吖庾V成像、植物紅外熱成像、植物近紅外成像等組成，移動(dòng)式成像分析平臺(tái)具輪子，可以沿軌道滑行并對(duì)植物進(jìn)行表型組成像分析；各成像分析單元為模塊式結(jié)構(gòu)，可靈活安裝配置到移動(dòng)式成像分析平臺(tái)上，工業(yè)級(jí)發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力移動(dòng)整套系統(tǒng)并給各成像系統(tǒng)供電；模塊式結(jié)構(gòu)使整套系統(tǒng)便于拆卸和安裝，從而可以安裝到不同的樣方進(jìn)行植物表型掃瞄成像分析；平臺(tái)還配備GPS系統(tǒng)，通過軟件自動(dòng)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)、位置、時(shí)間等。可選配環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄PAR、環(huán)境CO2濃度、空氣溫濕度及風(fēng)速等。

植物表型成像系統(tǒng)WIWAM Screening技術(shù)指標(biāo)

成像分析平臺(tái)寬10m、高度可調(diào)（較大高度2.5m），可沿10m寬樣帶移動(dòng)成像分析，樣帶軌跡長(zhǎng)度100m，具備GPS有效定位系統(tǒng)

可通過外接傳感器和軟件系統(tǒng)自動(dòng)采集光和有效輻射、CO2濃度（選配）、空氣溫濕度、風(fēng)速等環(huán)境因子

可自動(dòng)進(jìn)行RGB成像分析、葉綠素?zé)晒獬上穹治觥岢上穹治觥⒏吖庾V成像分析及近紅外成像分析，具體分析參數(shù)參見前述

開放式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，可選配小植株與大植株成像系統(tǒng)，除可進(jìn)行葉綠素?zé)晒獬上穹治鐾猓€可根據(jù)客戶需求定制多光譜熒光成像分析

3D RGB成像分析：頂部及側(cè)面彩色植物表型成像分析，RGB成像：高靈敏度成像傳感器KAI-CCD,分辨率4008 x 2672像素，用于植物適合度評(píng)估、生長(zhǎng)率分析等

高光譜成像分析：VNIR鏡頭，光譜范圍380-1000nm，高光譜成像包括Swir和VNIR參數(shù)：1000-2500nm（SWIR）鏡頭或400-1000你們（VNIR）鏡頭。,用于分析植物脅迫狀況及營(yíng)養(yǎng)狀況等

熱成像分析：成像面積35x35cm，校準(zhǔn)FLIR鏡頭有效避免輻射等環(huán)境因素造成的誤差，高靈敏度成像植物表面細(xì)微的溫度差異

NIR近紅外成像單元：可成像采集1450－1600nm水吸收波段，以反映植物水分狀況，在供水充沛情況下表現(xiàn)出高NIR吸收值，干旱脅迫情況下則表現(xiàn)出高NIR反射，NIR假彩色成像可以通過軟件反映和分析植物水分狀況

LIDAR或SONAR植物高度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)：

用戶友好的圖形界面

GPS定位功能可進(jìn)行空間分布信息及時(shí)空分布格局分析

用戶定義、可編輯自動(dòng)測(cè)量程序（protocols）

PIPPA數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可以處理擁有上千萬條記錄的大型數(shù)據(jù)庫，支持多種存儲(chǔ)引擎，相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中的不同表中。

可用默認(rèn)程序進(jìn)行所有測(cè)量，也可通過開發(fā)工具創(chuàng)建自定義的工作過程，或者手動(dòng)操作LED光源開啟或關(guān)閉、RGB掃面成像、葉綠素?zé)晒獬上竦?/span>

實(shí)驗(yàn)程序（Protocols）具備起始鍵、終止鍵、暫停鍵

可提供3個(gè)相機(jī)視角的RGB數(shù)字生長(zhǎng)分析，包含閾值分析和顏色分析

對(duì)于葉綠素?zé)晒獬上駡D片，軟件可批量進(jìn)行淬滅參數(shù)分析，包含了在背景去除圖像上用戶感興趣區(qū)域和像素值的平均。分析數(shù)據(jù)以原始圖像和分析數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中。

對(duì)熱成像圖，可直接導(dǎo)出或通過軟件生成溫度分布的假彩圖像。