植物表型成像分析技術(shù)整合葉綠素?zé)晒獬上�、RGB真彩3D成像、熱成像、高光譜成像等多種表型成像技術(shù)，對(duì)植物表型組進(jìn)行綜合分析。基于這一技術(shù)設(shè)計(jì)的高通量表型成像分析平臺(tái)，通過(guò)自動(dòng)傳送帶或XYZ三維移動(dòng)機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化高通量植物樣品表型分析。       高通量表型成像分析平臺(tái)固然高效快速，但畢竟建設(shè)周期長(zhǎng)、費(fèi)用較高。因此，在很多研究中，利用同類型表型傳感器設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室儀器組成一套模塊式表型方案來(lái)進(jìn)行相關(guān)研究，就成為了很多科研人員的更佳選擇。
      易科泰依托農(nóng)業(yè)與表型檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的深厚積淀，創(chuàng)新性推出全自主、國(guó)產(chǎn)化PhenoTron模塊式表型成像分析技術(shù)解決方案。
      本方案以FluorTron®葉綠素?zé)晒獬上衽c多功能高光譜成像分析技術(shù)為核心支撐，聯(lián)動(dòng)多種檢測(cè)技術(shù)形成協(xié)同合力，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物表型與種質(zhì)資源更全面、精準(zhǔn)、高效的綜合檢測(cè)。這一技術(shù)方案集成有葉綠素?zé)晒獬上�、UV-MCF紫外激發(fā)多光譜熒光成像、高光譜成像、Thermo-RGB融合成像、種子呼吸、谷物成分分析、X-ray成像、種子發(fā)芽率成像等多種技術(shù)與相應(yīng)儀器，可根據(jù)實(shí)際研究需要靈活組配。       下面我們介紹一些利用PhenoTron模塊式表型成像的相關(guān)技術(shù)在模塊式種質(zhì)資源表型檢測(cè)方面的研究案例：
1. 利用模塊式表型方案研究納米粒子對(duì)豆類的影響
      隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展，納米粒子大量釋放到環(huán)境中，而其環(huán)境釋放風(fēng)險(xiǎn)尚未完全明了。CuO納米粒子作為潛在的農(nóng)藥/肥料載體，其對(duì)植物的生理影響亟需評(píng)估。研究人員將黃花槐的種子在不同濃度CuO納米粒子溶液浸泡后，在萌發(fā)過(guò)程中分別利用模塊式表型成像儀器進(jìn)行檢測(cè)：紅外熱成像監(jiān)測(cè)種子表面溫度變化；FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測(cè)定 Fm'（最大熒光）和 NPQ（非光化學(xué)淬滅系數(shù)）；熒光光譜檢測(cè)405nm-800nm的熒光光譜曲線，其藍(lán)綠波段可反映次生代謝水平，685 nm與 735 nm發(fā)射峰比值（F685/F735），則與葉綠素含量相關(guān)。       結(jié)果表明，CuO NPs 處理種子在早期（尤其 72–96 h）表面溫度顯著升高，隨后趨于恢復(fù)，提示存在短期熱應(yīng)激。NPQ在早期顯著升高，表明多余光能轉(zhuǎn)化為熱能耗散，暗示光系統(tǒng) II（PSII）受到壓力；后期下降則提示CuO NPs可能開(kāi)始損傷光系統(tǒng)的葉黃素循環(huán)機(jī)制。從熒光光譜曲線上看，低濃度處理（100–200 mg/L）的葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度略有增加，而高濃度處理（300–400 mg/L）的熒光強(qiáng)度下降，顯示光合色素受損。F685/F735比值也有對(duì)應(yīng)的變化，但差異不顯著。 2. 模塊式表型方案中最重要的成像技術(shù)：葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)
      模塊式表型方案在使用上更加靈活簡(jiǎn)便，而在購(gòu)置時(shí)也可根據(jù)具體研究需要進(jìn)行選配或分批購(gòu)置。那么如果是目前的經(jīng)費(fèi)僅能購(gòu)買一套儀器，那么應(yīng)該先購(gòu)置什么儀器呢？
      德國(guó)萊布尼茨蔬菜和觀賞植物研究所IGZ的這項(xiàng)研究可能會(huì)給您一些啟發(fā)。這一研究使用了多種表型成像技術(shù)檢測(cè)剛發(fā)芽的生菜幼苗，部分植株中接種了立枯絲核菌（Rhizoctonia solani），試圖確定哪些技術(shù)的哪個(gè)參數(shù)能夠更靈敏地將感染病害的植株和未感染的植株區(qū)分開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)種苗抗病性的快速評(píng)估與篩選。
研究中進(jìn)行成像分析的參數(shù)與所屬技術(shù)如下：
葉綠素?zé)晒獬上瘢篎o、Fp、Ft、Fv、最大光化學(xué)效率Fv/Fm、熒光衰減比率Rfd、光合有效葉面積日相對(duì)生長(zhǎng)速率A_abs和A_rel
UV-MCF多光譜熒光成像：F440與F520（次生代謝物熒光峰值）、F690與F740（葉綠素?zé)晒夥逯担┘案鱾�(gè)參數(shù)之間的比值
熱成像：作物水脅迫指數(shù)I1、I2、I3、平均溫度、中值溫度、溫度范圍
反射光譜成像：R_NIR、R_RED、歸一化植被指數(shù)NDVI 
      值得一提的是，在本研究中，所有成像分析工作都是由一臺(tái)模塊化設(shè)計(jì)的FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)加配熱成像單元完成的。而這些成像功能也可以由多臺(tái)臺(tái)不同專用表型成像儀器組成的模塊式方案來(lái)分別完成，比如PhenoTron模塊式表型成像分析技術(shù)方案中的FluorTron®多功能高光譜成像+ FluorTron®葉綠素?zé)晒獬上?Thermo-RGB融合成像。       測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，感染病害的植株和未感染的植株之間，最大光化學(xué)效率Fv/Fm、熒光衰減比率Rfd、歸一化植被指數(shù)NDVI、作物水脅迫指數(shù)I1、光合有效葉面積日相對(duì)生長(zhǎng)速率A_rel、多光譜熒光F440、F520等參數(shù)都表現(xiàn)出顯著差異。通過(guò)進(jìn)一步數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析最終發(fā)現(xiàn)最大光化學(xué)效率Fv/Fm、熒光衰減比率Rfd在本次實(shí)驗(yàn)中的識(shí)別效果最好，誤差≤0.052。Fv/Fm＞0.73的生菜幼苗即可認(rèn)為是健康的。Fv/Fm甚至能夠在病害癥狀發(fā)生前即可檢測(cè)到病菌感染。       由此可見(jiàn)，葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)是用于種子萌發(fā)與種苗活力檢測(cè)的最佳技術(shù)之一。在很多研究中，只使用了葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)來(lái)就能確定種苗的抗逆能力。比如華南農(nóng)業(yè)大學(xué)通過(guò)轉(zhuǎn)基因方法使水稻過(guò)表達(dá)兩種抗逆基因CdtCIPK5和CdtCBL4，然后對(duì)轉(zhuǎn)基因水稻幼苗進(jìn)行鹽脅迫、低溫脅迫和干旱脅迫處理。通過(guò)FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測(cè)量的最大光化學(xué)效率Fv/Fm證明，CdtCIPK5和CdtCBL4過(guò)表達(dá)提高了水稻的鹽脅迫抗性，但對(duì)低溫和干旱脅迫則沒(méi)有顯著作用。 參考文獻(xiàn)：

• Santos ES, Graciano DE, et al. 2021. Effects of copper oxide nanoparticles on germination of Sesbania virgata (FABACEAE) plants. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 93, e20190739.
• Sandmann M, et al. 2018. The use of features from fluorescence, thermography and NDVI imaging to detect biotic stress in lettuce. Plant Disease 102: 1101-1107
• Huang S, et al. 2020. CBL4-CIPK5 pathway confers salt but not drought and chilling tolerance by regulating ion homeostasis. Environmental and Experimental Botany 179: 104230

北京易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供模塊式植物表型分析技術(shù)與種質(zhì)資源表型分析技術(shù)全面解決方案并提供相關(guān)參考文獻(xiàn)：
易科泰即可提供國(guó)際著名品牌FluorCam葉綠素?zé)晒獬上衽c多光譜熒光成像系統(tǒng)，也可提供自主國(guó)產(chǎn)化PhenoTron模塊式表型成像分析技術(shù)方案，具體包括：
FluorTron®多功能高光譜成像技術(shù)     
      種子活力、生理狀態(tài)、生化成分含量及轉(zhuǎn)基因標(biāo)記蛋白均會(huì)改變其特定波段的反射光譜指紋與熒光光譜特征。FluorTron®多功能高光譜成像技術(shù)能夠精準(zhǔn)捕獲種子的反射光譜與熒光光譜，不僅能高效評(píng)估萌發(fā)潛力、抗逆能力等關(guān)鍵活力指標(biāo)，為高活力種子篩選提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；還能進(jìn)行種子品種分類和分級(jí)、種子成分和屬性預(yù)測(cè)、清潔度評(píng)估、損傷與病害檢測(cè)；此外還能對(duì)綠色熒光蛋白（GFP）、紅色熒光蛋白（RFP）等成像檢測(cè)。 Thermo-RGB融合成像分析技術(shù)     
      自動(dòng)量化種子大小、形狀、顏色等形態(tài)特征，對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行高通量表型分析與精準(zhǔn)鑒定。并通過(guò)動(dòng)態(tài)熱成像捕捉種子熱衰減曲線，實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)損的種子質(zhì)量分級(jí)。 種子呼吸檢測(cè)技術(shù)     
      通過(guò)監(jiān)測(cè)耗氧率等呼吸代謝指標(biāo)，揭示種子生理活性狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)種子活力的無(wú)損、快速的評(píng)估。 Grainsense谷物成分分析技術(shù)     
      采用近紅外光譜技術(shù)精準(zhǔn)測(cè)定碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、水分等成分的含量，用于種質(zhì)資源營(yíng)養(yǎng)組成精準(zhǔn)鑒定與優(yōu)質(zhì)基因型快速篩選。 X-ray成像分析技術(shù)     
       對(duì)種子進(jìn)行高分辨率X射線成像，清晰呈現(xiàn)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)（如種子胚乳、胚、裂紋、蟲(chóng)道等）。精準(zhǔn)測(cè)量種子空癟/飽滿率等，自動(dòng)識(shí)別機(jī)械損傷、組織劣變、畸形或未成熟種子，用于種子資源無(wú)損質(zhì)量分級(jí)。 PhenoTron-APP種子發(fā)芽率成像分析技術(shù)     
      基于高精度圖像識(shí)別與智能分析技術(shù)，通過(guò)移動(dòng)端或固定成像設(shè)備采集種子與幼苗圖像，自動(dòng)識(shí)別、計(jì)數(shù)并分析發(fā)芽狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)發(fā)芽率的高通量、無(wú)損傷、自動(dòng)化檢測(cè)。