如果說葉綠素熒光參數可以反映植物的生物非生物脅迫包括污染脅迫狀態與抗性、光合生理生態狀況等功能表現,那么RGB彩色成像分析則主要反映植物的形態結構等表觀性狀;葉綠素熒光成像分析與RGB彩色成像分析結合,可以全面反映植物的功能表現與表觀形態,從而成為植物表型全面分析平臺。
FluorCam葉綠素熒光成像技術除可以進行葉綠素熒光成像分析(可以多達上百個葉綠素熒光參數)還可以進行:
l NDVI植被指數成像分析,與葉綠素濃度相關;
l 基本形態分析,如葉面積、不同區域面積比較、不同功能性狀區域面積比率(如病斑面積與健康部分的面積比率等)、不同發育階段頁面積比較等
所有FluorCam葉綠素熒光成像儀器都可選配RGB彩色成像分析單元,其主要功能特點如下:
l 200萬或500萬像素,1-40x放大,可進行宏觀和微觀RGB成像分析
l 1x時RGB成像面積為20cmx25cm,40x時RGB成像面積6mmx8mm
l 可進行葉片形態分析、根系分析、種子形態分析等
本次Phenotyping快訊主要介紹大型葉綠素熒光與RGB成像聯合分析平臺。
一、FluorCam野外移動式大型葉綠素熒光與RGB成像系統
功能特點:
§ 是世界上單幅成像面積最大的葉綠素熒光成像系統,達35×35cm,可對整株植物及多株植物同時進行葉綠素熒光成像分析
§ 整套系統裝配在具備4個輪子的支架上,可在野外自由移動,非損傷原位對植物進行葉綠素熒光成像研究
§ 可進行自動重復成像測量,可設置兩個實驗程序(Protocols)自動循環成像測量,成像測量數據自動按時間日期存入計算機(帶時間戳),從而實現無人職守自動監測功能
§ 可進行RGB成像分析,用于植物形態測量分析等
§ 在沒有交流電的情況下,可選配直流供電單元供電
技術指標:
§ 移動式大型植物熒光成像,成像面積可達35×35cm,具移動輪和暗適應屏幕
§ 鏡頭及光源高度20cm–150cm可調,從而適于不同生長類型不同高度植物的原位非損傷熒光成像測量
§ 測量參數包括F0,F0’,Fs,Fm,Fm’,Fp,FtDn,FtLn,Fv,NPQ_Dn,NPQ_Ln,Qp_Dn,Qp_Ln,qN,QY,QY_Ln,Rfd等50多個葉綠素熒光參數
§ 高分辨率、高靈敏度2/3”CCD,10.2x8.3mm陣列,最高可達1392x1040像素(15fps),像素大小6.45微米;可2x2、3x3、4x4像素疊加以提高靈敏度和時間分辨率;高速USB2.0圖像傳輸, 480Mbits/秒
§ 自動測量分析功能:可預設1個試驗程序,系統可自動測量儲存,數據文件自動按時間命名
§ 配置有通用葉綠素熒光成像測量實驗程序(protocols),包括Fv/Fm Protocol,Kautsky誘導效應Protocol,熒光淬滅分析Protocol,客戶定制光響應曲線等
§ 橙色、白色和紅外三色激發光,LED光源板72×72 cm,3x64 LEDs
§ 雙色光化學光,標配光化學光1強度達350μmol(photons)/m2.s、光化學光2強度達550μmol(photons)/m2.s,飽和光脈沖可達3500μmol(photons)/m2.s
§ 防水設計(選配),用于野外實驗測量
§ FluorCam葉綠素熒光成像分析軟件,具Live(實況測試)、Protocol(實驗程序選擇)、Pre–processing(成像預處理)、Result(成像分析結果)等菜單
§ Protocol實驗程序可自由編輯,用戶也可利用Protocol菜單中的向導程序模版自由創建新的實驗程序
§ 成像預處理可以自動選區或手動選擇不同形狀、不同數量、不同位置的區域(Region of interest,ROI),成像分析結果包括高時間解析度熒光動態圖、直方圖、不同參數成像圖、不同ROI的熒光參數列表等
§ 數據分析具備“信號計算再平均”模式(算數平均值)和“信號平均再計算模式”,在高信噪比的情況下選用“信號計算再平均”模式,在低信噪比的情況下選擇“信號平均再計算”模式以過濾掉噪音帶來的誤差
§ 具觸摸屏,可通過觸摸屏操作和數據瀏覽
§ 規格大?。?92cm(高)x 125cm x 100cm
§ 供電電壓:380V三相交流電,另具備野外發電機供電單元
二、FluorCam樣帶掃描式葉綠素熒光與RGB成像分析系統
(Transect FluorCam)
FluorCam樣帶掃描式葉綠素熒光與RGB成像系統為溫室或大型培養室用高通量大型植物葉綠素熒光成像系統,用于高通量植物樣帶葉綠素熒光掃描成像及RGB彩色成像分析,可用于植物沿樣帶梯度脅迫實驗研究分析、梯度植物耐受性檢測研究、作物遺傳育種、不同植物的光合生理特性研究、植物高通量Phenotyping、生物多樣性檢測分析及污染生態學和生態毒理學研究檢測等,樣帶掃描面積35cm x 400cm。
功能特點:
1) 是世界上單幅成像面積最大的葉綠素熒光成像系統,達35×35cm,可對整株植物及多株植物同時進行葉綠素熒光成像分析;樣帶掃描成像位置精確定位、程序控制,掃描區域長度可達400cm(可定制其它長度)
2) 可選配RGB成像分析模塊,用于植物形態測量分析等,從而全面實現對植物的表型成像分析
3) 具備7位濾波輪和相應濾波器組合,可進行GFP或其它選配的穩態熒光成像檢測,從而用于轉基因表達檢測分析
4) 可移動式高通量大型掃描成像系統,整套系統裝配在具備4個輪子的支架上,成像高度可調、可定制,非損傷原位對植物進行葉綠素熒光成像、GFP熒光成像和RGB成像分析研究
5) 可進行自動重復成像測量,可設置兩個實驗程序(Protocols)自動循環成像測量,成像測量數據自動按時間日期存入計算機(帶時間戳),從而實現無人職守自動監測功能
6) 在線數據分析
7) 根據客戶需求,可定制高速以太網遠程控制功能
8) 在沒有交流電的情況下,可選配直流供電單元供電
技術指標:
1) 可移動式大型高通量植物掃描成像系統,具移動輪,可進行葉綠素熒光成像分析、RGB植物彩色成像分析及GFP(綠色熒光蛋白)成像,成像面積可達35×35cm
2) 掃描成像區域(樣帶長度)400cm(可根據客戶定制1-6m的其它長度),可精確定位、程序可調,定位精度可達0.1mm,成像平臺運行速度可達150mm/s
3) 成像平臺(鏡頭及光源等)高度60cm–110cm可調,可客戶定制其它高度范圍,從而適于不同生長類型不同高度植物的原位非損傷成像分析測量
4) 葉綠素熒光參數包括Fo,Fo’,Fs,Fm,Fm’,Fp,FtDn,FtLn,Fv,NPQ_Dn,NPQ_Ln,Qp_Dn,Qp_Ln,qN,QY,QY_Ln,Rfd等50多個葉綠素熒光參數
5) RGB成像測量分析參數包括頁面積、葉片周長、葉片長度、葉片寬度、葉寬指數等等
6) 高分辨率CMOS RGB彩色鏡頭,1/2” CCD,2560x1920像素,像素大小2.2微米
7) 高分辨率、高靈敏度葉綠素熒光與GFP熒光鏡頭,2/3”CCD,10.2x8.3mm陣列,最高可達1392x1040像素(15fps),像素大小6.45微米;可2x2、3x3、4x4像素疊加以提高靈敏度和時間分辨率;高速USB2.0圖像傳輸, 480Mbits/秒
8) 自動測量分析功能:可預設1個試驗程序,系統可自動測量儲存,數據文件自動按時間命名
9) 配置有通用葉綠素熒光成像測量實驗程序(protocols),包括Fv/Fm Protocol,Kautsky誘導效應Protocol,熒光淬滅分析Protocol,客戶定制光響應曲線等
10) 橙色、蘭色和紅外三色激發光,LED光源板72×72 cm,3x64 LEDs
11) 雙色光化學光,標配光化學光1強度達350μmol(photons)/m2.s、光化學光2強度達550μmol(photons)/m2.s,飽和光脈沖可達3500μmol(photons)/m2.s
12) FluorCam葉綠素熒光成像分析軟件,具Live(實況測試)、Protocol(實驗程序選擇)、Pre–processing(成像預處理)、Result(成像分析結果)等菜單
13) Protocol實驗程序可自由編輯,用戶也可利用Protocol菜單中的向導程序模版自由創建新的實驗程序
14) 成像預處理可以自動選區或手動選擇不同形狀、不同數量、不同位置的區域(Region of interest,ROI),成像分析結果包括高時間解析度熒光動態圖、直方圖、不同參數成像圖、不同ROI的熒光參數列表等
15) 數據分析具備“信號計算再平均”模式(算數平均值)和“信號平均再計算模式”,在高信噪比的情況下選用“信號計算再平均”模式,在低信噪比的情況下選擇“信號平均再計算”模式以過濾掉噪音帶來的誤差
16) 規格大?。?00cm(高)x 450cm(長)x 100cm(寬)
三、PlantScreen葉綠素熒光與RGB自動掃描成像分析系統
系統配置與工作原理:
系統由XYZ三維自動控制箱、XYZ三維移動成像平臺及自動控制與分析軟件等組成,LED光源、FluorCam葉綠素熒光成像、RGB成像集成于一個可XYZ三維自動化移動的成像平臺上,程序控制XYZ三維精確定位和定時,在線數據分析。采用世界上單幅成像面積最大的葉綠素熒光成像系統,成像面積達35×35cm。
技術指標:
1. XYZ三軸機械臂可自由移動至植物上方成像分析,成像掃描面積范圍60cm x 129cm(可選配其它大型系統),植物高度49cm,鏡物距25cm,Z軸最大負重30kg
2. 標準配置X軸活動范圍0-101cm,精確度±1mm;Y軸活動范圍0-72cm,精確度±1mm;Z軸活動范圍0-49cm,精確度±5mm;
3. 葉綠素熒光成像:鏡頭分辨率1392x1040像素,單幅成像面積35x35cm,測量光橙色618nm,橙色和白色雙波長光化學光,飽和光閃為白色,最大光強3600μmol/m2/s,具735nm紅外光源
4. 葉綠素熒光成像測量參數包括Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’,Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd等幾十個葉綠素熒光參數
5. RGB成像分析測量參數包括:葉面積(Leaf Area: Useful for monitoring growth rate)、葉片周長、葉圓度(Roundness: Based onevaluating the ratio between leaf area and perimeter. Gives information aboutleaf roundness)、葉寬指數、葉片細長度SOL (Slenderness of Leaves)、相對生長速率、節葉片數量(LeafNumber at Nodes)等等
6. 高靈敏度RGB成像傳感器,CMOS 1/2”,分辨率2560x1920像素,像素大小2.2μm,四個LEDs高強白色光源,成像信息包括時間和位置,紀錄格式為日期-月份-年度-小時-分鐘-秒-Pos_X_Y_Z.bmp
7. 系統控制與數據采集分析系統:用戶友好的圖形界面,用戶定義、可編輯自動測量程序(protocols),控制單元有主電源開關、緊急關閉、XYZ三維軸啟動開關、暫停鍵、移動鍵等,用戶名和密碼保護
8. 程序控制XYZ三維精確定位和定時,并紀錄帶時間和三維空間位置的數據(四維信息數據)
9. 三相電源供電,3x230/220VAC,50/60Hz
10. 大小規格200cm(長)x150cm(寬)x230(高),重量約400kg
附注:
上述Phenotyping平臺建議選配1個或多個MonitoringFluorPen葉綠素熒光監測模塊以持續監測OJIP快速葉綠素熒光動態等。
左圖為安裝在Fytoscope LED智能生長室內的葉綠素熒光監測模塊,右圖為OJIP曲線及參數