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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(cè)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(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。

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(jí)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(jué)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(duì)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(duì)小型植物，如小玉米植物研究。該機(jī)器人可定期對(duì)多種植物參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)化灌溉和并測(cè)量多種植物生長(zhǎng)參數(shù)。WIWAM XY代替了很多手工處理、省時(shí)省錢(qián)、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(zhǎng)室，內(nèi)置高品質(zhì)工業(yè)部件。

植物在各自花盆內(nèi)生長(zhǎng)，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。花盆中植物在澆水時(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(guò)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(zhǎng)條件。

選配模塊

可見(jiàn)光RGB成像模塊

可見(jiàn)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(cè)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(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)、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(zhǎng)高度、植物三維較大高度和寬度、相對(duì)生長(zhǎng)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(cè)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(zhǎng)期監(jiān)測(cè)模塊

實(shí)時(shí)對(duì)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(zhǎng)期監(jiān)測(cè)傳感器是一款自動(dòng)多傳感器，可測(cè)量PSII與較大效率(Fv/Fm)、有效效率相關(guān)的參數(shù)。通過(guò)鏡像系統(tǒng)，通過(guò)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(cè)量點(diǎn)。系統(tǒng)編程測(cè)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(cè)量位置數(shù)計(jì)算出來(lái)。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(cè)來(lái)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(duì)比。

激光點(diǎn)測(cè)量參數(shù)：

較小(Fo或 Fs)以及較大(Fm或Fm)葉綠素?zé)晒庑盘?hào)、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(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(guò)分析軟件可以監(jiān)測(cè)分析從干旱脅迫到再澆灌過(guò)程中的整個(gè)過(guò)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。

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(zhǎng)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(cè)植物各種生化組分的吸收光譜信息及植物生長(zhǎng)情況的檢測(cè)上表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，主要用于植物 的營(yíng)養(yǎng)狀況、水分含量、長(zhǎng)勢(shì)情況、病蟲(chóng)害情況監(jiān)測(cè)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(cè)量，在高精度測(cè)量三維點(diǎn)云信息的同時(shí)，測(cè)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(guò)點(diǎn)云的空間深度信息和角 度信息，可以對(duì)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(cè)植株根系狀態(tài)，并對(duì)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(guó)區(qū)總總代理，全面負(fù)責(zé)其系列產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)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(jìng)爭(zhēng)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(cè)試不同，我們從不同的接種物開(kāi)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(guò)限制稀釋來(lái)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(cè)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(cè)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(duì)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(guò)富集循環(huán)分離的細(xì)菌屬在開(kāi)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(guò)；實(shí)驗(yàn)富集；葉層