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植物根系X射線-CT掃描成像分析系統(tǒng)——RootViz FS
日期:2018-03-13 13:27:13

美國Phenotype Screening公司的植物根系X射線掃描成像分析系統(tǒng)RootViz FS是在美國能源部創(chuàng)新項目資助下研發(fā)成功的一套新型、高效率、高精度、非破壞性的測量系統(tǒng),用于對盆栽植物的根系進(jìn)行原位成像分析,可以拍攝根系的立體X射線照片。

這套系統(tǒng)是植物根系研究領(lǐng)域繼根視(rhizotron)系統(tǒng)(如加拿大Regent WinRHIZO根系分析系統(tǒng))后激動人心的發(fā)明。根視系統(tǒng)需要將根取出清洗后,借助掃描儀進(jìn)行分析,這個過程往往會折斷植物的根尖等脆弱部分,而且屬于離體分析,不能進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。而植物根系X射線掃描成像分析系統(tǒng)是非破壞性的原位分析系統(tǒng),可以全方位分析植物根系所有部分(包括根尖等),并且可以在植物生長的不同階段對根系的生長進(jìn)行長期動態(tài)監(jiān)測。這套系統(tǒng)非常適合于研究植物根系對脅迫的動態(tài)響應(yīng),可對株高高達(dá)2.0m,根系深達(dá)1.0 m的植株進(jìn)行分析。



系統(tǒng)特點

l  非入侵性

l  非破壞性

l  高效率

l  高精度

l  信息量大

l  可控條件下長期監(jiān)測

l  根系生長發(fā)育動態(tài)研究

l  根系表型研究

X光根系.jpg


主要功能

?原位、非破壞的研究植物根系

?全方位分析植物根系所有部分

?長期監(jiān)測植物根系的生長動態(tài)

?大容量、高效率、高精度的獲取根系信息

?大批量快速篩選根系突變株

?完全可控條件下根系的生理、病理研究

?植物莖稈的無損檢測

?植物種子的無損檢測


技術(shù)原理

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系統(tǒng)組成

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工作流程

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應(yīng)用領(lǐng)域




應(yīng)用實例一:根系生長發(fā)育的動態(tài)監(jiān)測





應(yīng)用案例一.JPG



玉米出苗后 40 天的根系動態(tài)生長監(jiān)測 



利用/藍(lán)立體眼鏡可以觀看立體效果 



應(yīng)用實例二:不同品種間根系的差異






應(yīng)用案例二.JPG



         相對較大的角度分布,        

   相對較短、較粗的根           

         相對較小的角度分布,

         相對較長、較細(xì)的根



兩種水稻(Ra4993 和 Ra5531)的不同變種間根系的差異,利用植物根系X-光掃描成像分析系統(tǒng)可以容易的進(jìn)行分析,而傳統(tǒng)的洗根后掃描的方法會將根系間的角度差別忽略掉



利用/藍(lán)立體眼鏡可以觀看立體效果



應(yīng)用實例三:根系系統(tǒng)分類






應(yīng)用案例三.JPG



利用肉眼很難區(qū)分不同變種的植物根系。而借助植物根系X-光掃描成像分析系統(tǒng)結(jié)果,以側(cè)根密度和主根長度為坐標(biāo)軸得出的散點圖,可以對大豆變種的根系進(jìn)行分類。上圖中,多根變種分布于中心線的上部,而正常品種分布于中心線的下部。將這兩個品種雜交后,這種方法可用于快速掃描后代的多根特性。



應(yīng)用實例四:根系對脅迫響應(yīng)



特制培養(yǎng)介質(zhì)不含營養(yǎng)鹽、水分和任何害蟲,因此研究人員可方便的添加不同營養(yǎng)鹽、水分和害蟲進(jìn)行脅迫響應(yīng)研究。



應(yīng)用案例四.JPG



根瘤線蟲的計數(shù)測量,上圖是演示的根瘤隨時間的變化而變化的趨勢圖



應(yīng)用實例五:植物莖桿的X光成像研究





應(yīng)用案例五.JPG



通過低能的X光成像技術(shù)可以無損的檢測玉米的果穗莖,上圖為實際獲得的玉米果穗莖的圖片



應(yīng)用實例六:種子X光成像研究





應(yīng)用案例六.JPG



無損研究植物種子內(nèi)部的結(jié)構(gòu),比較同種不同個體之間的差異,上圖為玉米種子成像圖片



應(yīng)用實例七:棉桃X光成像研究





應(yīng)用案例七-1.JPG



應(yīng)用案例七-2.JPG



通過立體眼鏡查看棉桃內(nèi)部的立體結(jié)構(gòu),可以分析棉桃內(nèi)部不同部位的詳細(xì)信息,上圖為棉桃內(nèi)部立體圖片



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主要技術(shù)參數(shù)




1.1工作條件:

?  環(huán)境溫度:-5~+45℃

?  相對濕度:0-80%

?  適用電源:220-240 VAC

1.2 技術(shù)規(guī)格與要求:

1.2.1技術(shù)規(guī)格

1m系統(tǒng):

?  主機(jī):1.870(高)x 0.915(長)x 0.610(寬)m

?  X射線發(fā)射器 (50 kVp, 鎢靶, 光斑直徑~35μm,工作強(qiáng)度25kVp,0.3mA)

?  數(shù)碼X射線相機(jī) ( 2940 x 2304像素)

?  植物樣品定位系統(tǒng)(垂直方向1m可調(diào),水平方向38cm可調(diào),可360度旋轉(zhuǎn))

?  X射線防護(hù)裝置 (內(nèi)鎖和指示燈,中/英文標(biāo)簽)

?  主控電腦:Win7 64位英文系統(tǒng),1000 G數(shù)據(jù)存儲,X射線系統(tǒng)控制及圖像獲取系統(tǒng)

?  圖形圖像分析電腦:Linux Mint 64位操作系統(tǒng),32G內(nèi)存,圖像處理系統(tǒng)

?  速度:平面圖≥20株/h;立體圖≥15株/h

?  測量范圍:最大根長≤1.0 m;最大植物高度≤2.0m

?  “R”型固定架,45x200x1000 mm培養(yǎng)盆和相應(yīng)培養(yǎng)介質(zhì)

?  “Q”型固定架,45x200x500 mm培養(yǎng)盆和相應(yīng)培養(yǎng)介質(zhì)

0.5m系統(tǒng):

?  主機(jī): 1.829(高)x 0.915(長)x 0.610(寬)m

?  X射線發(fā)射器 (50 kVp, 鎢靶, 光斑直徑~35μm,工作強(qiáng)度25kVp,0.3mA)

?  數(shù)碼X射線相機(jī) ( 2940 x 2304像素)

?  植物樣品定位系統(tǒng)(垂直方向0.5m可調(diào),水平方向38cm可調(diào),可360度旋轉(zhuǎn))

?  X射線防護(hù)裝置 (內(nèi)鎖和指示燈,中/英文標(biāo)簽)

?  主控電腦:Win7 64位英文系統(tǒng),1000 G數(shù)據(jù)存儲,X射線系統(tǒng)控制及圖像獲取系統(tǒng)

?  圖形圖像分析電腦:Linux Mint 64位操作系統(tǒng),32G內(nèi)存,圖像處理系統(tǒng)

?  速度:平面圖≥20株/h;立體圖≥15株/h

?  測量范圍:最大根長≤0.5 m;最大植物高度≤2.0m

?  “Q”型固定架45x200x500 mm培養(yǎng)盆和相應(yīng)培養(yǎng)介質(zhì)

 

1.3 可獲取參數(shù)

1.3.1 使用ImageJ協(xié)助處理圖片得到 植物根長、根夾角和根系空間分布圖(相對于中心軸)。

1.3.2 Rhizo Traits根系分析軟件(選配)

?  總根長、總投影面積和總體積;

?  可獲取5種以上不同等級根系分布圖片以及不同等級根系的根長和投影面積;

?  不同深度根系分布的位置;

?  不同深度根系的直徑;

  ? 不同深度根系分布的密度。


產(chǎn)地:美國 Phenotype Screening 公司



選購指南:

系統(tǒng)

功能


1m系統(tǒng)

測量范圍:最大根長≤1.0 m;最大植物高度≤2.0m

推薦

0.5m系統(tǒng)

測量范圍:最大根長≤0.5 m;最大植物高度≤2.0m

可選

防護(hù)箱

帶安防開關(guān),安全防護(hù)

必選

培養(yǎng)系統(tǒng)

“R”型固定架,45x200x1000 mm培養(yǎng)盆和相應(yīng)培養(yǎng)介質(zhì)(僅適用于1m系統(tǒng))

“Q”型固定架,45x200x500 mm培養(yǎng)盆和相應(yīng)培養(yǎng)介質(zhì)

推薦

可選

水肥系統(tǒng)

恒溫,定時灌溉

可選



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