植物表型组学研究技术（二） 叶绿素荧光成像与RGB彩色成像分析系统

易科泰生态技术有限公司Ecotech Science and Technology Ltd. EcoTech易科泰生态技术易科泰生态技术有限公司Ecotech Science and Technology Ltd. 植物表型组学研究技术(二)叶绿素荧光成像像 RGB 彩色成像分析系统 易科泰生态技术公司 Ecolab 实验室 PlantScreen 植物表型组学分析平台 Chl.叶绿素荧光成像与 RGB彩色成像 如果说叶绿素荧光参数可以反映植物的生物非生物胁迫包括污染胁迫状态与抗性、光合生理生态状况等功能表现，那么RGB彩色成像分析则主要反映植物的形态结结等表观性状；叶绿素荧光成像分析与RGB彩色成像分析结合，可以全面反映植物的功能表现与表观形态，从而成为植物表型全面分析平台。 FluorCam叶绿素荧光成像技术除可以进行叶绿素荧光成像分析(可以多达上百个叶绿素荧光参数)还可以进行： NDVI植被指数成像分析，与叶绿素浓度相关； 基本形态分析，如叶面积、不同区域面积比较、不同功能性状区域面积比率(如病斑面积与健康部分的面积比率等)、不同发育阶段页面积比较等 所有FluorCam叶绿素荧光成像仪器都可选配RGB彩色成像分析单元，其主要功能特点如下： ● 200万或500万像素，1-40x放大，可进行宏观和微观RGB成像分析 1x时RGB成像面积为20cmx25cm， 40x时RGB成像面积6mmx8mm 可进行叶片形态分析、根系分析、种子形态分析等 易科泰生态技术有限公司Ecotech Science and Technology Ltd. 本次Phenotyping快讯主要介绍大型叶绿素荧光与RGB成像联合分析平台。 一、、FluorCam野外移动式大型叶绿素荧光与RGB成像系统 FluorCam 野外移动式大型叶绿素荧光与 RGB 成像系统专为原位植物表型成像分析及生理生态研究而设计，成像面积可达35×35cm， 系统装配在一个可以自由移动的支架上，高度可调，适用于温室乃至野外植物的光合生理研究、植物 Phenotyping、植物胁迫生理及抗性筛选、植物优良品种选育、植物生态毒理学研 究等。 功能特点： 是世界上单幅成像面积最大的叶绿素荧光成像系统，达35×35cm，可对整株植物及多株植物同时进行叶绿素荧光成像分析 m 整套系统装配在具备4个轮子的支架上，可在野外自由移动，非损伤原位对植物进行叶绿素荧光成像研究 可进行自动重复成像测量，可设置两个实验程序 (Protocols) 自动循环成像测量，成像测量数据自动按时间日期存入计算机(带时间戳)，从而实现无人职守自动监测功能 可进行RGB成像分析，用于植物形态测量分析等 在没有交流电的情况下，可选配直流供电单元供电 技术指标： ■ 移动式大型植物荧光成像，成像面积可达35×35cm，具移动轮和暗适应屏幕 镜头及光源高度 20cm-150cm可调，从而适于不同生长类型不同高度植物的原位非损伤荧光成像测量 测量参数包括 Fo， Fo'， Fs， Fm， Fm’， Fp， FtDn， FtLn， Fv， NPQ_Dn， NPQ_Ln，Qp_Dn， Qp_Ln， qN， QY， QY_Ln， Rfd等50多个叶绿素荧光参数 高分辨率、高灵敏度2/3”CCD，10.2x8.3mm阵列，最高可达1392x1040像素(15fps)，像素大小6.45微米；可2x2、3x3、4x4像素叠加以提高灵敏度和时间分辨率；高速 USB2.0图像传输， 480Mbits/秒 易科泰生态技术有限公司Ecotech Science and Technology Ltd. 自动测量分析功能：可预设1个试验程序，系统可自动测量储存，数据文件自动按时间命名 配置有通用叶绿素荧光成像测量实验程序( protocols)，包括 Fv/Fm Protocol， Kautsky诱导效应 Protocol，荧光淬灭分析 Protocol，，客户定制光响应曲线等 橙色、白色和红外三色激发光， LED 光源板 72×72 cm， 3x64 LEDs 双色光化学光，标配光化学光1强度达350umol(photons)/m.s、光化学光2强度达550umol(photons)/m.s，饱和光脉冲可达3500umol(photons)/m.s 防水设计(选配)，用于野外实验测量 FluorCam 叶绿素荧光成像分析软件， 具 Live(实况测试)、Protocol(实验程序选择)、Pre-processing(成像预处理)、Result(成像分析结果)等菜单 Protocol实验程序可自由编辑，用户也可利用 Protocol 菜单中的向导程序模版自由创建新的实验程序 成像预处理可以自动选区或手动选择不同形状、不同数量、不同位置的区域(Regionof interest， ROI)，成像分析结果包括高时间解析度荧光动态图、直方图、不同参数成像图、不同 ROI 的荧光参数列表等 数据分析具备“信号计算再平均”模式(算数平均值)和“信号平均再计算模式”在高信噪比的情况下选用“信号计算再平均”模式，在低信噪比的情况下选择“信号平均再计算”模式以过滤掉噪音带来的误差 ■ 具触摸屏，可通过触摸屏操作和数据浏览 规格大小：：192cm(高)x 125cm x 100cm 供电电压：380V三相交流电，另具备野外发电机供电单元 Http：//www.eco-tech.com.cn 二、FluorCam 样带扫描式叶绿素荧光与RGB 成像分析系统(Transect FluorCam) FluorCam 样带扫描式叶绿素荧光与 RGB 成像系统为温室或大型培养室用高通量大型植物叶绿素荧光成像系统，用于高通量植物样带叶绿素荧光扫描成像及 RGB 彩色成像分析，可用于植物沿样带梯度胁迫实验研究分析、梯度植物耐受性检测研究、作物遗传育种、不同植物的光合生理特性研究、植物高通量 Phenotyping、生物多样性检测分析及污染生态学和生态毒理学研究检测等，样带扫描面积 35cm x 400cm。 功能特点： 1) 是世界上单幅成像面积最大的叶绿素荧光成像系统，达35×35cm，可对整株植物及多株植物同时进行叶绿素荧光成像分析；样带扫描成像位置精确定位、程序控制，扫描区域长度可达400cm(可定制其它长度) 可选配 RGB 成像分析模块，用于植物形态测量分析等，从而全面实现对植物的表型成像分析 3) 具备7位滤波轮和相应滤波器组合，可进行GFP 或其它选配的稳态荧光成像检测，从而用于转基因表达检测分析 4) 可移动式高通量大型扫描成像系统，整套系统装配在具备4个轮子的支架上，成像高度可调、可定制，非损伤原位对植物进行叶绿素荧光成像、GFP荧光成像和RGB 成像分析研究 5) 可进行自动重复成像测量，可设置两个实验程序(Protocols)自动循环成像测量，成像测量数据自动按时间日期存入计算机(带时间戳)，从而实现无人职守自动监测功能 6在线数据分析8 根据客户需求，可定制高速以太网远程控制功能 在没有交流电的情况下，可选配直流供电单元供电 技术指标： 易科泰生态技术有限公司Ecotech Science and Technology Ltd. 1) 可移动式大型高通量植物扫描成像系统，具移动轮，可进行叶绿素荧光成像分析、 RGB 植物彩色成像分析及 GFP(绿色荧光蛋白)成像，成像面成可达 35×35cm2) 扫描成像区域(样带长度)400cm(可根据客户定制1-6m的其它长度)，可精确定位、程序可调，定位精度可达0.1mm， 成像平台运行速度可达150mm/s成像平台(镜头及光源等)高度60cm-110cm可调，可客户定制其它高度范围， 3)从而适于不同生长类型不同高度植物的原位非损伤成像分析测量 4) 叶绿素荧光参数包括Fo， Fo’， Fs， Fm， Fm’， Fp，FtDn， FtLn， Fv， NPQ Dn，NPQ_Ln，Qp_Dn， Qp_Ln，qN，QY， QY Ln， Rfd 等 50多个 叶绿素荧光参数 5) RGB 成像测量分析参数包括页面积、叶片周长、叶片长度、叶片宽度、叶宽指数等等 degree of infection： 90% colour scale 高分辨率 CMOS RGB彩色镜头，1/2”CCD， 2560x1920 像素，像素大小2.2微米 高分辨率、高灵敏度叶绿素荧光与 GFP 荧光镜头，2/3”CCD， 10.2x8.3mm阵列，最高可达 1392x1040 像素(15fps)， 像素大小6.45微米；可2x2、3x3、4x4像素叠加以提高灵敏度和时间分辨率；高速USB2.0图像传输， 480Mbits/秒 8) 自动测量分析功能：：可预设1个试验程序，系统可自动测量储存，数据文件自动按时间命名 9) 配置有通用叶绿素荧光成像测量实验程序 (protocols)， 包括Fv/Fm Protocol，Kautsky 诱导效应 Protocol，荧光淬灭分析Protocol，客户定制光响应曲线等 10)橙色、兰色和红外三色激发光， LED 光源板 72×72 cm， 3x64 LEDs 11))双色光化学光，标配光化学光1强度达350umol(photons)/m.s、光化学光2强度达550umol(photons)/m.s， 饱和光脉冲可达3500umol(photons)/ms ：2)FluorCam 叶绿素荧光成像分析软件，具 Live(实况测试)、Protocol(实验程序选择)、Pre-processing (成像预处理)、Result (成像分析结果)等菜单 13))Protocol 实验程序可自由编辑，用户也可利用 Protocol 菜单中的向导程序模版自由创建新的实验程序 14)成像预处理可以自动选区或手动选择不同形状、不同数量、不同位置的区域(Regionof interest， ROI)，成像分析结果包括高时间解析度荧光动态图、直方图、不同参数成像图、不同ROI 的荧光参数列表等 15)数据分析具备“信号计算再平均”模式(算数平均值)和“信号平均再计算模式”，在高信噪比的情况下选用“信号计算再平均”模式，在低信噪比的情况下选择“信号平均再计算”模式以过滤掉噪音带来的误差 16))：规格大小：200cm(高)x450cm(长)x100cm(宽) 三、PlantScreen 叶绿素荧光与 RGB 自动扫描成像分析系统 PlantScreen 叶绿素荧光与 RGB 自动扫描成像分析系统集成了自动化控制系统、FluorCam 大型叶绿素荧光成像测量分析、RGB植物真彩成像分析等先进技术，实现对各种 培养植物—―从拟南芥、水稻到各种其它植物的生理生态与形态结构成像分析，用于高通量植物表型成像分析测量、植物胁迫响应成像分析测量、生态毒理学与污染生态学研究、性状识别及植物生理生态分析研究、作物育种与抗性检测、生物多样性/遗传多样性表型检测分析及土壤种子库研究等。成像平台可在主机箱内 XYZ 一维自动化移动，自动扫描成像范围为 60cmX129cm，植物最大高度约50cm。 系统配置与工作原理： 系统由XYZ三维自动控制箱、XYZ三维移动成像平台及自动控制与分析软件等组成，LED光源、FluorCam叶绿素荧光成像、RGB成像集成于一个可XYZ三维自动化移动的成像平台上，程序控制XYZ三维精确定位和定时，在线数据分析。采用世界上单幅成像面积最大的叶绿素荧光成像系统，成像面积达35×35cm。 技术指标： 1. XYZ三轴机械臂可自由移动至植物上方成像分析，成像扫描面积范围60cmx129cm(可选配其它大型系统)，植物高度49cm，镜物距 25cm， Z轴最大负重30kg 2. 标准配置X轴活动范围0范101cm，精确度±1mm；Y轴活动范围0-72cm，精确度±1mm；Z轴活动范围0-49cm，精确度±5mm； 3. 叶绿素荧光成像：：镜头分辨率1392x1040 像素，单幅成像面积 35x35cm，测量光橙色618nm，橙色和白色双波长光化学光，饱和光闪为白色，最大光强 3600p mol/m/s，具735nm 红外光源 4. 叶绿素荧光成像测量参数包括 Fo， Fm， Fv， Fo’， Fm’， Fv’'， Ft， Fv/Fm， Fv’/Fm’，Phi_PSII， NPQ， qN， qP， Rfd等几十个叶绿素荧光参数 5. RGB 成像分析测量参数包括：叶面积(LeafArea： Useful for monitoring growth rate)、叶片周长、叶圆度 (Roundness： Based on evaluating the ratio between leaf areaand perimeter. Gives information about leaf roundness)、叶宽指数、叶片细长 易科泰生态技术有限公司Ecotech Science and Technology Ltd. 度 SOL (Slenderness of Leaves)、相对生长速率、节叶片数量(Leaf Number at Nodes)等等 6. 高灵敏度 RGB 成像传感器， CMOS 1/2”， 分辨率 2560x1920 像素，像素大小2.2u m，个 LEDs 高强白色光源，成像信息包括时间和位置，纪录格式为日期一月份一年度一小时一分钟一秒-Pos_X_Y_Z.bmp ，四 7. 系统控制与数据采集分析系统：用户友好的图形界面，用户定义、可编辑自动测量程序(protocols)，控制单元有主电源开关、紧急关闭、XYZ 三维轴启动开关、暂停键、移动键等，用户名和密码保护 8. 程序控制 XYZ 三维精确定位和定时，并纪录带时间和三维空间位置的数据(四维信息数据) 9. 三相电源供电， 3x230/220VAC， 50/60Hz 10.大小小格 200cm(长)x150cm(宽)x230(高)，重量约 400kg 附注： 上述Phenotyping平台建议选配1个或多个Monitoring FluorPen叶绿素荧光监测模块以持续监测OJIP快速叶绿素荧光动态等。 左图为安装在 Fytoscope LED 智能生长室内的叶绿素荧光监测模块，右图为 OJIP 曲线及参数 北京市海淀区中关村东路恒兴大厦，邮编： Http：//www.eco-tech.com.cnTel.：+ Fax：+ Email： sales@eco-tech.com.cn info@eco-tech.com.cn