PlantScreenPlatform Analisis Fenotip Tanaman Perjalanan Tinggi di Lapangan Liar

——Field-based High-throughput Phenotyping PlatForm

Membangun kemampuan analisis fenotip multi-sifat yang cepat, akurat, dan tidak merusak pada tanaman yang tumbuh di liar adalah tantangan terbesar dalam pembiakan genetik tanaman abad ke-21 (Andrade-Sanchez et al. 2014, Furbank and Tester 2011, Houle et al. 2010). Platform analisis fenotip tanaman dengan throughput tinggi di lapangan sangat penting untuk genetika, bioteknologi, pemuliaan tanaman, dan pemantauan penelitian respons tanaman terhadap perubahan iklim, tanah, manajemen pertanian, terutama pertanian modern dan pertanian cerdas.

PlantScreenPlatform analisis fenotip tanaman dengan aliran tinggi di lapangan mengintegrasikan teknologi canggih modern seperti sistem kontrol otomatis, analisis pengukuran pencitraan fluoresensi klorofil, analisis pencitraan termal tanaman, analisis spektrum tinggi tanaman, analisis pencitraan warna RGB dan platform data besar Internet + fenotip, untuk mencapai pengukuran analisis fenotip dengan aliran tinggi di lapangan dengan cara yang optimal, respons paksaan tanaman dan analisis pencitraan resistensi tanaman, pengukuran analisis pertumbuhan tanaman, pengenalan sifat dan penelitian analisis fisiologi dan ekologi tanaman. Sebagai produsen pertama di dunia yang mengembangkan dan memproduksi sistem pencitraan fluoresensi klorofil tanaman, perusahaan PSI berada di garis depan teknologi global di bidang analisis pencitraan fenotip tanaman, platform analisis pencitraan seperti analisis pencitraan fluoresensi klorofil luas memungkinkanPlantScreenMenjadi peralatan instrumen paling canggih untuk analisis fenotip tanaman dan analisis pencitraan fungsional.

Fitur fungsional:

1) Platform sensor multifungsi besar, terintegrasi dengan pencitraan fluoresensi klorofil, pencitraan RGB, pencitraan termal inframerah, LiDAR、 Berbagai peralatan sensor canggih seperti pencitraan spektrum tinggi, analisis komprehensif:

a) Analisis fenotip sifat struktural (pencitraan RGB dan LiDAR)

b) Analisis fenotip fungsional (pencitraan fluorescensi klorofil)

c) Bentuk dan penilaian pertumbuhan (pencitraan RGB dan LiDAR)

d) kinerja fotosintesis (fluorescence clorofil imaging)

e) Bio-coercion dan non-bio-coercion respons (fluorescence clorofil imaging, high spectral imaging, infrared thermal imaging)

f) Ekspresi fisioekologis termasuk fisiologi fotosintesis, dinamika poros, indikator metabolisme biokimia, dll. (Pemitraan fluoresensi klorofil, pemitraan spektrum tinggi, pemitraan termal inframerah)

2) teknologi pencitraan fluoresensi klorofil FluorCam terkemuka di dunia, adalah teknologi analisis penting untuk sifat fungsional fisiologi dan ekologis tanaman, sumber cahaya LED cerdas menyediakan cahaya pengukuran modulasi yang dapat mengukur fluoresensi klorofil dan efisiensi fotosintesis dalam kondisi adaptasi cahaya selama pencitraan otomatis siang hari; Dilengkapi dengan lensa pencitraan fluoresensi klorofil sensitivitas tinggi yang unik, dengan luas pencitraan hingga 35cm x 35cm (dapat disesuaikan dengan pelanggan 80cm x 80cm), ini adalah peralatan teknologi terbesar di dunia untuk pencitraan fluoresensi klorofil tunggal

3) Dapat dipasang pada traktor untuk analisis pencitraan otomatis mobile, atau dapat dipasang pada platform operasi otomatis khusus untuk pencitraan pemindaian otomatis penuh sampel dan analisis online saat beroperasi secara otomatis di sepanjang jalur sampel

4) Platform analisis fenotip data besar, termasuk kontrol sistem, pengambilan data, analisis pemrosesan data dan visualisasi tampilan online, basis data, dll.

5) Dukungan teknis tim ahli Pusat Penelitian Fenotip PSI, yang menyelenggarakan seminar fenotip tanaman dunia setiap tahun di Amerika Serikat dan Eropa

6) Platform analisis fenotip berbasis teknologi drone (berbasis UAV) PhenoUAS dapat dilengkapi secara opsional, memungkinkan analisis fenotip berbasis darat untuk skaling-up ke analisis fenotip cepat di daerah besar di udara

7) dapat dilengkapi dengan stasiun pemantauan cuaca tanah, analisis komprehensif hubungan antara kondisi lingkungan dan sifat fenotip

8) dapat dilengkapi dengan sistem pemantauan ekologi fisiologi tanaman, sinkron pemantauan fotosintesis tanaman dan pertumbuhan buah dan informasi lainnya

9) Dapat dilengkapi dengan bobot otomatis pangkal digital, untuk menimbang akurat, pemantauan kelembaban tanah, penyiran otomatis, dll.

Indikator Teknis Utama:

1. Platform analisis pencitraan otomatis multifungsi yang terintegrasi, mengintegrasikan sumber cahaya LED cerdas dan modul pencitraan fluoresensi klorofil, modul analisis pencitraan RGB dan modul pencitraan opsional lainnya seperti pencitraan termal inframerah, pemindaian laser LiDAR, spektrum tinggi, dll. melalui sistem operasi otomatis, penyimpanan klasifikasi otomatis, analisis online otomatis, dll.

Analisis fluorescensi klorofil (standar):

a) Sumber cahaya LED cerdas 3 warna, cahaya pengukuran pulsa 620nm, cahaya fotokimia putih dan kilat cahaya jenuh maksimum, cahaya inframerah 735nm untuk mengukur Fo 'dll

b) opsional dengan sumber cahaya biru dengan roda filter 7 bit untuk pengukuran fluoresensi multi-spektral multi-band seperti pengukuran pencitraan GFP

c) Sensor pencitraan fluoresensi klorofil CCD sensitivitas tinggi yang unik, frekuensi bingkai hingga 50fps, menangkap transien fluoresensi klorofil secara efektif, resolusi 720x560 piksel, A / D 12 bit, dengan mode video dan mode snapshot; Opsional dengan CCD resolusi tinggi, resolusi 1360x1024, frekuensi bingkai 20fps, A / D 16 bit

d) Luas gambar tunggal 35x35cm

e) Parameter pengukuran pencitraan: dapat melakukan pengukuran adaptasi gelap malam dan pengukuran adaptasi cahaya siang hari, parameter pengukuran termasuk Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd Parameter fluoresensi klorofil lainnya untuk menganalisis efisiensi fotosintesis tanaman, kesesuaian, tekanan biologis dan non-biologis dan ketahanan tanaman, ketahanan, dll.

f) Fv / Fm, efek induksi Kautsky, analisis pemadaman fluorescensi dan proses pengukuran otomatis lengkap (protokol) dan parameter pengukuran, seperti waktu pengukuran Fv / Fm hanya 10 detik

g) Analisis data fluoresensi klorofil secara online, termasuk grafik kolom, grafik parameter pengukuran, tabel data, dll., dengan fitur pembagian gambar khusus, dapat melakukan analisis dinamis multi-parameter skala waktu yang berbeda (seperti hari, bulan, seluruh musim pertumbuhan, dll.)

h) adalah pencitraan sinkronisasi 2D yang nyata, parameter fluoresensi klorofil yang dihasilkan adalah parameter distribusi 2D berdasarkan titik piksel yang nyata, menghindari "pencitraan induksi laser" yang disederhanakan (kelebihannya adalah ringan, hemat daya) hanya pencitraan satu dimensi (titik atau garis), tidak dapat menyinkronkan pencitraan 2D, rentan terhadap faktor lingkungan (seperti angin bertiup dan menghasilkan kesalahan serius), parameter pencitraan hanya parameter analog (berdasarkan pemindaian laser yang cepat dan lambat mendapatkan fluoresensi pengukuran cepat dan lambat tidak benar-benar fluoresensi minimum dan maksimum, parameter yang dihasilkan "output kuantum cahaya" hanya diperlukan untuk menggunakan output kuantum cahaya analog untuk menggunakan parameter pasca-kalibrasi untuk digunakan), parameter pengukuran tunggal (hanya dapat mendapatkan fluoresensi pengukuran cepat dan fluoresensi pengukuran lambat dan hasil kuantum cahaya analog yang dihitung atau efisiensi kuantum cahaya yang diitung), Masalah seperti ketidakmatangan teknologi (tidak dapat menemukan referensi)

i) adalah alat teknologi yang paling banyak digunakan dan diterbitkan di dunia untuk analisis fenotip arus tinggi tanaman

Analisis pencitraan RGB (standar): dapat melakukan analisis pencitraan bentuk tanaman, warna hijau, dll, resolusi 5Mpx, dan dapat secara otomatis melakukan analisis statistik jumlah bunga tanaman, parsel beras, dll, parameter pengukuran analisis utama termasuk:

Daerah Daun: Berguna untuk memantau tingkat pertumbuhan dan perubahan dinamiknya

2)植物紧实度／紧密度（Kepadatan/Kompak. Rasio antara area yang ditutupi oleh lambung cembung tanaman dan area yang ditutupi oleh tanaman sebenarnya）

3) 叶片周长(Leaf Perimeter: Khusus berguna untuk bentuk daun dasar dan evaluasi lebar (dikombinasikan dengan area daun)

4) 偏心率(Eksentrisitas: Estimasi bentuk tanaman, jumlah skalar, eksentrisitas elips dengan momen kedua yang sama dengan tanaman (0...lingkaran, 1...segmen garis))

5)叶圆度(Ketuburan: Berdasarkan mengevaluasi rasio antara area daun dan perimeter. Memberikan informasi tentang ketuburan daun)

6)叶宽指数(Medium Leaf Width Index: Daerah daun proporsional dengan kerangka tanaman (yaitu pengurangan daun ke segmen garis))

7) 叶片细长度SOL (Langsung Daun)

8)植物圆直径(Diameter lingkaran. Diameter lingkaran dengan area yang sama dengan tanaman)

Luas lambung convex (berguna untuk evaluasi compactness)

10)植物质心(Centroid. Pusat posisi massa tanaman (sangat berguna untuk evaluasi eksentrisitas))

Indeks datar (Flattening index)

Tingkat Pertumbuhan Relatif (Relative Growth Rate)

13) Indeks hijau dan analisis peringkat (hijau gelap, hijau sehat, hijau terang, dll.)

Segmentasi warna untuk evaluasi kebugaran tanaman

Analisis dinamis sifat dan warna lainnya

Analisis pemindaian laser 3D (opsional): digunakan untuk analisis fenotip struktur tanaman, menghitung struktur tanaman secara otomatis melalui analisis awan titik, biomassa, jumlah daun, area daun, sudut kemiringan daun, ketinggian tanaman dan berbagai parameter morfostruktur lainnya

Analisis pencitraan termal inframerah (opsional): Radiometer termometri mikro array dataran fokus, resolusi 640 × 480 piksel, pita 7,5-13μm, kisaran suhu -20 – 120 ℃, resolusi < 0,05 ℃ @ 30 ℃ / 50mK, area pencitraan 35x35cm, untuk pencitraan distribusi suhu lapisan koroner tanaman dalam kondisi radiasi cahaya, dan menganalisis dinamika konduktivitas poros tanaman, penilaian kekuatan kekeringan dan kemampuan tahan kekeringan, dll. Penyebaran panas yang baik dapat membuat tanaman tahan terhadap radiasi cahaya tinggi atau kondisi air rendah (kekeringan) untuk waktu yang lebih lama

Analisis pencitraan spektrum tinggi (opsional): kisaran panjang gelombang 380-1000nm, jumlah pita spektrum (jumlah pita) 675 pita, dapat pencitraan dan analisis Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Simple Ratio Index (Persamaan: SR = RNIR / RRED), Modified Chlorophyll Absorption in Reflectance Index (MCARI1), Persamaan: MCARI1 = 1,2 * [2,5 * (R790-R670) - 1,3 * (R790-R550)], Optimized Soil-Adjusted Vegetation Index (OSAVI), Persamaan: OSAVI = (1 + 0,16) * (R790-R670) / (R790-R670 + 0,16), Photochemical Reflectance Index (PRI), Persamaan: PRI = (R531-R570) / (R531 + R570), dll.

Platform mobile lapangan: lengan platform 12m, platform pencitraan multifungsi dapat memindai analisis pencitraan otomatis kiri dan kanan di platform mobile, dapat memindai sampel lebar hingga 10m secara otomatis, setiap area pencitraan pemindaian dapat mencapai 10x0,35m (3,5m2), menyelesaikan waktu pemindaian dari kurang dari 1 menit hingga beberapa menit (tergantung pada protokol prosedur pengukuran eksperimental), platform mobile dapat beroperasi secara otomatis di sepanjang orbit, jarak operasi pada prinsipnya tidak terbatas (dibatasi oleh panjang orbit); Tinggi platform seluler 2,5m, tinggi platform pencitraan multifungsi dapat disesuaikan untuk beradaptasi dengan analisis pencitraan tanaman dengan ketinggian yang berbeda; Platform bergerak 4 roda karet dapat beroperasi secara otomatis melalui sistem kontrol di orbit dan memindai pencitraan secara otomatis, juga mudah untuk bergerak di tanah umum, melingkuk, dll. Untuk sampel 75x20m, platform bergerak dapat memuat platform pencitraan multifungsi untuk menyelesaikan sampel 75x10m sekaligus, dan kemudian melingkuk secara manual untuk menyelesaikan analisis pencitraan setengah lainnya 75x10m secara otomatis; Dilengkapi dengan akurasi sistem GPS hingga 2cm, secara otomatis merekam data pengukuran, lokasi, waktu, dll melalui perangkat lunak, dapat didorong oleh generator diesel untuk menggerakkan seluruh platform

8. dapat dilengkapi dengan jaringan sensor pengukuran lingkungan, otomatis memantau catatan PAR, konsentrasi CO2 lingkungan, suhu udara, kelembaban, curah hujan dan kelembaban tanah, dll.

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

1) antarmuka grafis yang ramah pengguna

2) Fungsi lokasi GPS dapat melakukan analisis pola distribusi ruang waktu dan informasi distribusi ruang

3) Membangun berbagai protokol yang sudah matang, dengan program pengukuran otomatis yang dapat diedit dan didefinisikan pengguna, sesuai dengan program pengaturan pengguna untuk menyelesaikan semua percobaan secara otomatis. Hasil data disimpan dan dianalisis secara otomatis, dan hasil data yang dianalisis secara otomatis ditampilkan dalam bentuk kurva dinamis

4) Sistem manajemen database MySQL, dapat menangani database besar dengan puluhan juta catatan, mendukung berbagai mesin penyimpanan, data terkait secara otomatis disimpan di tabel yang berbeda dalam database

5) Semua pengukuran dapat dilakukan dengan program default, juga dapat membuat proses kerja khusus melalui alat pengembangan, atau mengoperasikan sumber cahaya LED secara manual untuk menyalakan atau mematikan, pencitraan pemindaian RGB, pencitraan fluorescensi klorofil, dll.

Protokol (Protokol) memiliki tombol start, tombol end, tombol pause

7) Sistem dapat dikendalikan dari jarak jauh melalui Internet nirkabel, memungkinkan pengguna untuk mengakses jarak jauh melalui Internet, melakukan pemrosesan data, men-download dan mengubah desain eksperimen, memiliki fungsi peringkat hak pengguna, mencegah kesalahan orang lain mempengaruhi eksperimen

Asal: PSI Eropa

Kasus aplikasi:

Aplikasi FluorCamTeknologi fluoresensi klorofil, pemantauan jangka panjang in situ musim yang berbeda untuk tanaman liar, sementara pemantauan fotosintesis tanaman (asimilasi CO2) A, hasilnya lihat gambar di bawah ini. Teknologi fluoresensi klorofil FluorCam menggunakan teknologi modulasi pulsa cahaya stimulasi, teknologi sensor CCD sensitivitas tinggi (frekuensi sampel hingga 50 kali per detik) dan sumber cahaya LED cerdas, dapat luas (dengan luas pencitraan 35x35cm per bingkai standar) Analisis pencitraan tanaman / tanaman, di lapangan dapat melakukan analisis pencitraan fluoresensi klorofil di malam hari dalam kondisi adaptasi gelap, juga dapat melakukan analisis pencitraan fluoresensi klorofil dalam kondisi adaptasi cahaya lingkungan, daripada pengukuran fluoresensi klorofil yang diinduksi laser sederhana (melalui sumber cahaya titik atau garis monowarna yang menginspirasi fluoresensi klorofil dan mengukur, keuntungan adalah hemat daya dan dapat lebih ringan) dibandingkan dengan banyak keuntungan fungsional, tidak hanya pengukuran lebih banyak parameter, dapat melakukan berbagai proses pengukuran pencitraan fluoresensi klorofil percobaan, tetapi pencitraan dua dimensi (analisis pencitraan nyata) menghindari pengukuran fluoresensi klorofil yang disebabkan oleh pemindaian cahaya titik atau garis yang tidak sinkron, resolusi angin liar yang sangat berkurang.

Sistem analisis pencitraan fenotip liar lainnya:

1)PhenoUASPlatform Analisis Fenotip Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman Tanaman

2)FluorCamFluorescensi klorofil seluler di lapangan dan sistem analisis pencitraan RGB

3)FluorCamSistem analisis fluorescensi klorofil dengan pemindaian sampel dan pencitraan RGB (opsional dengan pencitraan termal inframerah)