背景
歐盟著名農業生物科技公司(si)——荷(he)(he)蘭KeyGene公司(si)，是一(yi)家(jia)專注于提供(gong)基因(yin)型(xing)-表型(xing)分析(xi)和(he)性狀及關聯(lian)基因(yin)挖(wa)掘(jue)服(fu)務的(de)公司(si)。自(zi)從2011年由KeyGene公司(si)和(he)德國LemnaTec共同建立(li)的(de)歐洲植物表型(xing)平臺PhenoFab投入運轉后，迅速積累了大量(liang)的(de)基因(yin)型(xing)-表型(xing)測量(liang)和(he)分析(xi)經驗，并取得了異常出色的(de)結果，從而導致PhenoFab一(yi)直處于滿負荷(he)(he)運轉狀態。
基(ji)于大量的(de)PhenoFab使用經驗和數據分(fen)析的(de)基(ji)礎，KeyGene研發出了一款國際上(shang)較小的(de)便攜式(shi)植物表型(xing)平臺KeyBox。
KeyBox的(de)是(shi)為了解決PhenoFab工(gong)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)在(zai)實際應用中遇到的(de)問題而面世的(de)，并(bing)且從設計之初(chu)就要求(qiu)能夠(gou)操作(zuo)(zuo)簡單、不需進行復雜的(de)軟件學習，即使是(shi)育種公司的(de)一般工(gong)作(zuo)(zuo)人(ren)員(yuan)也容(rong)易(yi)掌握。
KeyBox已經被(bei)大量(liang)實驗證明是非(fei)常高效、有價值的。正如世(shi)界(jie)聞(wen)名的集科研育種(zhong)、種(zhong)子生產及(ji)開發銷售(shou)為一(yi)體的專業化蔬菜育種(zhong)公(gong)司(si)——荷蘭安莎(sha)種(zhong)子集團公(gong)司(si)（ENZA ZADEN）的育種(zhong)家(jia)Martijn van Stee所說“我們用KeyBox在世(shi)界(jie)各地進行了高通量(liang)的表型分析，它在將表型量(liang)化方面被(bei)證明非(fei)常可靠(kao)”。
快速打包設(she)計
考(kao)慮(lv)到KeyBox可能需要經常帶(dai)(dai)到溫(wen)室、野外或其它地方進行(xing)測量，因此它被設(she)計成可快(kuai)速拆(chai)卸、打包的樣(yang)式。將KeyBox打包后，就成為一個拉桿箱，方便運(yun)輸和攜帶(dai)(dai)。
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| 工作狀態(tai) | 打包后 |
主要(yao)功能
對植(zhi)物體進行整株或器官（果實、種子、根系、葉片、幼(you)苗等）的表型成像
便攜可(ke)折疊式設計，方便帶到溫室或野(ye)外使用
標準光照環境，數據可重復
經(jing)驗豐(feng)富(fu)的(de)專家根據應用經(jing)驗設計的(de)軟件，操(cao)作簡單，解(jie)決農業(ye)應用中遇到的(de)問題
內置顏色校正和讀(du)取(qu)電子標簽的(de)程序
可選一系(xi)列的功能程序(xu)模塊，并不(bu)斷升級(ji)中
應用(yong)領域
表(biao)型性(xing)狀分(fen)析/挖(wa)掘，基因型-表(biao)型關(guan)聯
農業育種
園藝學、農業信息學
果實品質分析
植物病理研究
生物量分析
種子萌發研究
抗逆研究
工作軟件Pheno-suite
KeyBox的工作軟(ruan)件Pheno-suite由KeyGene公司(si)強(qiang)大的生物(wu)信息(xi)學和軟(ruan)件團隊開發(fa)，充分考慮(lv)在實際(ji)應用的需求，操作簡(jian)單，功(gong)能強(qiang)大。
Pheno-suite的工作模塊包括：
基礎整(zheng)合模塊(kuai)。內置在軟件(jian)中，是(shi)軟件(jian)的基本(ben)組成部(bu)分。
選(xuan)配模塊。功(gong)能強大，針對應用的每個算(suan)法是(shi)一個模塊，客戶可以根據需求選(xuan)配。
基礎整合模塊：顏色校準 Color correction
在拍照(zhao)時，將標(biao)準色卡護照(zhao)（ColorChecker Passport）放入KeyBox內一起成像。拍照(zhao)結束后，利用Pheno-suite軟(ruan)件的“Color correction”功能，可以根據標(biao)準色卡還原被攝(she)物(wu)體(ti)的真實(shi)顏色。
基礎整合模塊：標簽識別 Label recognition
Pheno-suite軟(ruan)件可(ke)以協助生成(cheng)由10位數字組成(cheng)的標(biao)(biao)簽(qian)并打印(yin)出(chu)(chu)來。在拍(pai)照(zhao)時，將(jiang)(jiang)標(biao)(biao)簽(qian)條一起(qi)成(cheng)像。利用Pheno-suite軟(ruan)件的“Label recognition”功能(neng)，可(ke)以自動將(jiang)(jiang)標(biao)(biao)簽(qian)條識別并讀取(qu)出(chu)(chu)來。客戶可(ke)以將(jiang)(jiang)圖片文件與(yu)標(biao)(biao)簽(qian)關聯(lian)起(qi)來，方(fang)便(bian)數據管理。
基礎整合模塊：灰度圖轉換 Gray scale conversion
; 利用Pheno-suite軟件的“Gray scale conversion”功能，可以將彩色圖(tu)像轉(zhuan)換為灰(hui)度圖(tu)，供(gong)客戶使用。
功能強大的模塊：生物量測量 Biomass detection
利(li)用Pheno-suite軟件的(de)(de)(de)“Biomass detection”功(gong)能，可以計算(suan)樣品的(de)(de)(de)像(xiang)素大小(xiao)、樣品的(de)(de)(de)長度(du)和寬度(du)（將樣品包圍(wei)起來的(de)(de)(de)方形(xing)盒(he)的(de)(de)(de)長度(du)和寬度(du)）、樣品性(xing)狀偏離(li)圓形(xing)的(de)(de)(de)程(cheng)度(du)（deviation from circle）。
Plant pixel size
Length/width bounding box
Deviation from circle
功能強大的模塊：形態大小測量 Tomato size
利用Pheno-suite軟件的(de)“Tomato size”功能，可以計算樣(yang)品(pin)的(de)像素大小、樣(yang)品(pin)的(de)長(chang)度和(he)寬(kuan)(kuan)度（將樣(yang)品(pin)包圍起來的(de)方形盒的(de)長(chang)度和(he)寬(kuan)(kuan)度）、樣(yang)品(pin)的(de)橢圓度（最(zui)大軸長(chang)、最(zui)小軸長(chang)、朝向(xiang)）。
Plant pixel size Height/width bounding box Elipse (same second central moment) Major axis length Minor axis length Orientation 命名為“Tomato size”并不代表只能測量番茄，而是適用于所有樣品 |  |
功能強大的模塊：種子萌發測量 Seed germination in tray
利用(yong)Pheno-suite軟件的“Seed germination in tray”功能(neng)，可以計算樣品的總像素大小(xiao)、樣品的平均像素大小(xiao)、樣品像素大小(xiao)的標準差等。這些可以用(yong)于(yu)判斷種子的萌(meng)發率。
| Total pixel size Average object pixel size STDEV object pixel size |  |
功能強大的模塊：葉片大小測量 Leaf size detection
利用Pheno-suite軟(ruan)件的(de)(de)“Leaf size detection”功能，可以計算樣(yang)(yang)品(pin)數目，以及每個樣(yang)(yang)品(pin)的(de)(de)總像(xiang)素(su)大小、樣(yang)(yang)品(pin)的(de)(de)長(chang)度和(he)寬(kuan)度（將樣(yang)(yang)品(pin)包圍起來的(de)(de)方形盒(he)的(de)(de)長(chang)度和(he)寬(kuan)度）、樣(yang)(yang)品(pin)性狀(zhuang)偏離圓(yuan)形的(de)(de)程度等(deng)。 # Objects Per Object Total pixel size Length/width bounding box Deviation from circle |  |
實際應用舉例
葉片尺寸測量
下圖中(zhong)，利用KeyBox測(ce)量了一(yi)個葉片像(xiang)素面積（area）、長度（height）、寬度（width）、長軸（Major Axis）、短軸（Minor Axis）、偏心率（Eccentricity）和周長（Perimeter）。
種子發芽率研究
下圖中，利用KeyBox測量了一個104孔的芽盤中，種子的萌(meng)(meng)發(fa)情(qing)況，精確識別萌(meng)(meng)發(fa)的種子和未萌(meng)(meng)發(fa)的種子，計(ji)算出萌(meng)(meng)發(fa)率(lv)。
番茄果實性狀分析
下圖中，利用(yong)Keybox儀器對(dui)三(san)個櫻桃番茄果實性狀(zhuang)進行(xing)了分析，共獲得緊湊度(du)（Compactness）、圓度(du)（Roundness）、像素面積（Area）、長軸（Major Axis）和短軸（Minor Axis）等10個參數，對(dui)番茄果實的各(ge)項(xiang)參數進行(xing)分析。
瓜果性狀分析
將瓜類(lei)果(guo)實放(fang)在Keybox儀(yi)器(qi)中進行(xing)成像，利用軟件可以計算出果(guo)實的尺(chi)寸大小（Pixel size）、長度(du)（Length）、寬度(du)（Width）、顏色(se)（Color）、裂縫（Cracks）、黑點數（Dark spots）和圓(yuan)度(du)（Roundness of melon）。
Size of melon（Pixels） Length & width melon Color Cracks Dark spots Roundness of melon |  |
玉米棒性狀分析
將玉(yu)米棒(bang)放到(dao)Keybox儀器(qi)，成像后分析(xi)，可(ke)以得到(dao)玉(yu)米棒(bang)長度（Length cob）、玉(yu)米棒(bang)寬度（Width cob）、顏色（Color）和圖像中(zhong)谷粒數（Kernels on cob）。
Length cob Width cob Color Number of kernels in length Estimate of total kernels on cob |  |
葉片病害性狀分析
對感(gan)病葉片(pian)進行分(fen)析，葉片(pian)顏色(se)(se)（Color leaf）、黃(huang)色(se)(se)部分(fen)面積（Quantify area yellow）、棕色(se)(se)葉片(pian)面積（Quantify area brown）和對照葉片(pian)之間比(bi)較（Compare with control plants）。
Color leaf
Quantify area yellow
Quantify area brown
Compare with control plants
芽橄欖性狀分析
Keybox儀器(qi)可以同時對多個芽甘藍(lan)進行成像和(he)分析，可以計算每個樣品(pin)的(de)長度、寬度、周長、偏(pian)離圓(yuan)形(xing)程(cheng)度、顏(yan)色(se)分級（綠色(se)、棕色(se)和(he)黃色(se)）、計算參數(shu)（平均面積、長寬比、標準(zhun)偏(pian)差(cha)）、大小(xiao)分類、均勻性和(he)形(xing)狀
# Objects Size parameters per object: Length Width Perimeter Deviation of circle Object size (pixels) Color per object: Color classes (green, yellow, brown) % green of surface (or brown/yellow) Calculated parameters: Average object size (pixels) STDEV object size (pixels) Ratio length/width % too small % too brown % wrong shape Reference parameters: Size classes (e.g.18-23mm) Color classes Uniformity Shape classes |  |
產地：荷蘭
