美國(guo)Phenotype Screening公司的植物根(gen)系X射(she)線(xian)掃描成(cheng)像分析系統(tong)RootViz FS是(shi)在美國(guo)能源部創新(xin)項目資助(zhu)下研發成(cheng)功的一套新(xin)型、高效率、高精度、非(fei)破壞性的測(ce)量系統(tong)，用于對盆栽(zai)植物的根(gen)系進行原(yuan)位成(cheng)像分析，可以拍攝根(gen)系的立體X射(she)線(xian)照片(pian)。 | |
這套系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)是植(zhi)物(wu)根(gen)(gen)(gen)(gen)系(xi)(xi)(xi)(xi)研究領域繼(ji)根(gen)(gen)(gen)(gen)視（rhizotron）系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)（如(ru)加拿(na)大(da)Regent WinRHIZO根(gen)(gen)(gen)(gen)系(xi)(xi)(xi)(xi)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)）后(hou)激動(dong)人心的(de)(de)發明。根(gen)(gen)(gen)(gen)視系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)需要將根(gen)(gen)(gen)(gen)取出清洗(xi)后(hou)，借助掃描儀進(jin)(jin)行(xing)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)，這個(ge)過(guo)程往(wang)往(wang)會折(zhe)斷植(zhi)物(wu)的(de)(de)根(gen)(gen)(gen)(gen)尖(jian)等脆弱部分(fen)(fen)(fen)，而且屬于離體(ti)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)，不能進(jin)(jin)行(xing)動(dong)態(tai)監測(ce)。而植(zhi)物(wu)根(gen)(gen)(gen)(gen)系(xi)(xi)(xi)(xi)X射(she)線掃描成(cheng)像分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)是非(fei)破壞性的(de)(de)原位分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)，可(ke)以(yi)全方位分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)植(zhi)物(wu)根(gen)(gen)(gen)(gen)系(xi)(xi)(xi)(xi)所有部分(fen)(fen)(fen)（包括根(gen)(gen)(gen)(gen)尖(jian)等），并(bing)且可(ke)以(yi)在植(zhi)物(wu)生長(chang)的(de)(de)不同階段對根(gen)(gen)(gen)(gen)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)生長(chang)進(jin)(jin)行(xing)長(chang)期動(dong)態(tai)監測(ce)。這套系(xi)(xi)(xi)(xi)統(tong)(tong)非(fei)常適合于研究植(zhi)物(wu)根(gen)(gen)(gen)(gen)系(xi)(xi)(xi)(xi)對脅迫的(de)(de)動(dong)態(tai)響應，可(ke)對株高高達(da)2.0m，根(gen)(gen)(gen)(gen)系(xi)(xi)(xi)(xi)深達(da)1.0 m的(de)(de)植(zhi)株進(jin)(jin)行(xing)分(fen)(fen)(fen)析(xi)(xi)。 | |
| 系統特點 | |
l 非入侵性 l 非破壞性(xing) l 高效率(lv) l 高精度 l 信(xin)息(xi)量大 l 可控條件下長期監測 l 根(gen)系生長(chang)發育動(dong)態研究 l 根系表型(xing)研究 |  |
| 主(zhu)要(yao)功(gong)能 | |
?原位(wei)、非破壞的研究植物(wu)根系 ?全方位分(fen)析(xi)植物根系所有(you)部(bu)分(fen) ?長(chang)期監測(ce)植物(wu)根系的生長(chang)動態 ?大容量、高效率(lv)、高精度的獲取根(gen)系信息 | ?大批量快速篩選根系(xi)突變株 ?完全可控條件下根系的(de)生理、病理研究 ?植物莖稈的無損檢測 ?植物種子的無損檢測 |
技術原(yuan)理
系統組成(cheng)
工作流程
應用領域 | |||
應用實例一：根系生長發育的動態監測 | |||
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玉米出苗后 40 天的根系動態生長監測 | |||
利用紅/藍立體眼鏡可以觀看立體效果 | |||
應用實例二：不同品種間根系的差異 | |||
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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(dui)較(jiao)長、較(jiao)細的根(gen) | ||
兩種(zhong)水(shui)稻(dao)（Ra4993 和 Ra5531）的不(bu)同變種(zhong)間(jian)根系(xi)的差(cha)異，利用植物根系(xi)X-光掃(sao)描(miao)成像分(fen)析(xi)系(xi)統(tong)可以容易的進行分(fen)析(xi)，而(er)傳統(tong)的洗根后掃(sao)描(miao)的方法會將根系(xi)間(jian)的角度差(cha)別忽(hu)略掉 | |||
利用紅/藍立體眼鏡可以觀看立體效果 | |||
應用實例三：根系系統分類 | |||
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利用肉(rou)眼(yan)很(hen)難區(qu)分(fen)(fen)不同變(bian)種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)植(zhi)物(wu)(wu)根(gen)(gen)(gen)系(xi)。而(er)借助(zhu)植(zhi)物(wu)(wu)根(gen)(gen)(gen)系(xi)X-光(guang)掃描(miao)成像分(fen)(fen)析系(xi)統(tong)結果，以側根(gen)(gen)(gen)密(mi)度和主(zhu)根(gen)(gen)(gen)長(chang)度為(wei)坐標軸得(de)出的(de)散點(dian)圖，可(ke)以對大豆(dou)變(bian)種(zhong)(zhong)(zhong)的(de)根(gen)(gen)(gen)系(xi)進行分(fen)(fen)類。上(shang)圖中(zhong)，多根(gen)(gen)(gen)變(bian)種(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)(fen)布(bu)(bu)于中(zhong)心線的(de)上(shang)部，而(er)正常品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)分(fen)(fen)布(bu)(bu)于中(zhong)心線的(de)下部。將這兩個(ge)品(pin)種(zhong)(zhong)(zhong)雜交(jiao)后，這種(zhong)(zhong)(zhong)方法(fa)可(ke)用于快(kuai)速掃描(miao)后代的(de)多根(gen)(gen)(gen)特性。 | |||
應用實例四：根系對脅迫響應 | |||
特制培養(yang)介質不含營(ying)(ying)養(yang)鹽、水(shui)分和(he)任何害蟲(chong)，因此研(yan)究人員可(ke)方便(bian)的添(tian)加(jia)不同營(ying)(ying)養(yang)鹽、水(shui)分和(he)害蟲(chong)進(jin)行脅(xie)迫響應研(yan)究。 | |||
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根瘤線(xian)蟲的(de)計數測量，上圖(tu)是(shi)演示的(de)根瘤隨時間(jian)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)的(de)趨勢圖(tu) | |||
應用實例五：植物莖桿的X光成像研究 | |||
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通過低能的(de)X光成像(xiang)技術可以無(wu)損的(de)檢(jian)測玉米的(de)果穗(sui)莖(jing)，上圖為實際獲得的(de)玉米果穗(sui)莖(jing)的(de)圖片 | |||
應用實例六：種子X光成像研究 | |||
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無損研究植物種子內部的結構(gou)，比較同種不同個體之間(jian)的差異，上圖為(wei)玉米種子成(cheng)像圖片(pian) | |||
應用實例(li)七：棉(mian)桃X光成像研究 | |||
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通(tong)過立(li)(li)體眼鏡查看棉桃(tao)內部(bu)的立(li)(li)體結構，可以分析棉桃(tao)內部(bu)不同部(bu)位的詳細信息，上圖(tu)為棉桃(tao)內部(bu)立(li)(li)體圖(tu)片 | |||
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主要技術參數 | |||
1.1工作條件： ? 環境溫度(du)：-5～＋45℃ ? 相對濕(shi)度(du)：0－80％ ? 適(shi)用(yong)電源：220-240 VAC 1.2 技術規格與要求： 1.2.1技術規格 1m系統： ? 主機:1.870（高）x 0.915（長）x 0.610（寬）m ? X射線發射器 (50 kVp, 鎢靶, 光斑(ban)直徑(jing)~35μm，工作(zuo)強度25kVp，0.3mA) ? 數碼X射線相機 ( 2940 x 2304像素) ? 植物樣品(pin)定位系統（垂直方(fang)向1m可(ke)調，水平(ping)方(fang)向38cm可(ke)調，可(ke)360度旋轉） ? X射線防護裝置(zhi) （內鎖和指示燈，中/英文標簽(qian)） ? 主(zhu)控電腦：Win7 64位英文系統(tong)，1000 G數(shu)據(ju)存儲，X射線(xian)系統(tong)控制及圖像獲取系統(tong) ? 圖形圖像分析電腦：Linux Mint 64位操作(zuo)系統，32G內(nei)存，圖像處理系統 ? 速度(du)：平面圖≥20株(zhu)(zhu)/h；立(li)體(ti)圖≥15株(zhu)(zhu)/h ? 測量范圍(wei)：最大根長≤1.0 m；最大植物高度(du)≤2.0m ? “R”型固定(ding)架，45x200x1000 mm培養(yang)盆(pen)和相應培養(yang)介質 ? “Q”型固定架，45x200x500 mm培養盆和相應培養介質 0.5m系統： ? 主機: 1.829（高）x 0.915（長）x 0.610（寬）m ? X射線發射器(qi) (50 kVp, 鎢靶, 光斑(ban)直徑(jing)~35μm，工作強(qiang)度(du)25kVp，0.3mA) ? 數碼X射線相機 ( 2940 x 2304像素) ? 植物(wu)樣(yang)品(pin)定(ding)位系(xi)統（垂直方(fang)向(xiang)0.5m可調(diao)，水平方(fang)向(xiang)38cm可調(diao)，可360度旋轉） ? X射線防護裝置(zhi) （內鎖和指示(shi)燈(deng)，中/英文標簽） ? 主控電(dian)腦：Win7 64位英文(wen)系統(tong)，1000 G數據存(cun)儲，X射線(xian)系統(tong)控制及圖像獲取(qu)系統(tong) ? 圖形圖像(xiang)分析電腦：Linux Mint 64位操作(zuo)系(xi)統，32G內存，圖像(xiang)處(chu)理系(xi)統 ? 速度：平(ping)面圖(tu)≥20株/h；立體圖(tu)≥15株/h ? 測量(liang)范圍：最大根(gen)長(chang)≤0.5 m；最大植物高度≤2.0m ? “Q”型(xing)固定架(jia)45x200x500 mm培(pei)養盆(pen)和相應培(pei)養介質(zhi)
1.3 可獲取參數 1.3.1 使用ImageJ協助處理圖片得到 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(gen)長(chang)、總投影面積和總體積； ? 可獲取5種以上不(bu)同等(deng)級根系(xi)分布圖片以及不(bu)同等(deng)級根系(xi)的根長和投影(ying)面積； ? 不(bu)同(tong)深度根系分布的位置； ? 不(bu)同(tong)深度根系的直徑(jing)； ? 不(bu)同深度根系分(fen)布的密度。 | |||
產地：美國 Phenotype Screening 公司 | |||
選購指南：
系(xi)統(tong) | 功能 | |
1m系統 | 測量范(fan)圍：最大根長≤1.0 m；最大植物高(gao)度≤2.0m | 推(tui)薦 |
0.5m系統(tong) | 測量范圍：最大(da)根(gen)長≤0.5 m；最大植物高度≤2.0m | 可選(xuan) |
防(fang)護箱 | 帶(dai)安防開關，安全防護 | 必選 |
培養(yang)系統 | “R”型固定架，45x200x1000 mm培養盆和相應(ying)培養介質（僅適用于1m系統） “Q”型固(gu)定架，45x200x500 mm培養(yang)盆和相應培養(yang)介(jie)質 | 推薦 可選(xuan) |
水肥系統(tong) | 恒溫，定時灌溉 | 可選 |
