PlantScreenپلتفرم تجزیه و تحلیل فینوتیپ گیاهان با جریان بالا در فضای وحشی

——Field-based High-throughput Phenotyping PlatForm

ایجاد توانایی تجزیه و تحلیل فنوتیپ های چند ویژگی سریع، دقیق و با جریان بالا برای گیاهان در حال رشد وحشی، بزرگترین چالش برای پرورش ژنتیکی محصولات قرن 21 است (Andrade-Sanchez et al. 2014, Furbank and Tester 2011, Houle et al. 2010). پلتفرم تجزیه و تحلیل فینوتیپ گیاهان با جریان بالا در زمینه وحشی برای ژنتیک، بیوتکنولوژی، پرورش محصولات و نظارت بر تحقیقات پاسخ محصولات به تغییرات آب و هوایی، خاک، مدیریت کشاورزی و غیره، به ویژه کشاورزی مدرن و کشاورزی هوشمند اهمیت بسیار زیادی دارد.

PlantScreenپلتفرم تجزیه و تحلیل فینوتیپ گیاهان با جریان بالا در زمینه وحشی تکنولوژی های پیشرفته مدرن مانند سیستم کنترل اتوماتیک، تجزیه و تحلیل تصویربرداری فلورسنت کلورولیس، تجزیه و تحلیل تصویربرداری حرارتی گیاهان، تجزیه و تحلیل طیف بالا گیاهان، تجزیه و تحلیل تصویربرداری رنگی RGB و پلتفرم داده های بزرگ فینوتیپ اینترنت + را ادغام می کند تا به طور بهینه اندازه گیری تجزیه و تحلیل فینوتیپ با جریان بالا در زمینه گیاهان وحشی، پاسخ فشاری گیاهان و تجزیه و تحلیل تصویربرداری مقاومت به عنوان اولین تولید کننده جهانی برای توسعه و تولید سیستم های تصویربرداری فلوروسنت کلروفلیس گیاهی، شرکت PSI در زمینه تجزیه و تحلیل تصویربرداری فنوتیپ گیاهی در پیشرو فناوری جهانی است، پلتفرم های تجزیه و تحلیل تصویربرداری مانند تجزیه و تحلیل تصویربرداری فلوروسنت کلروفلیس در سطح بزرگ باعث می شودPlantScreenتبدیل شدن به پیشرفته ترین تجهیزات تجزیه و تحلیل فینوتیپ گیاهان و تجزیه و تحلیل تصویربرداری عملکردی.

ویژگی ها:

1) پلتفرم سنسور چند منظوره بزرگ (Multi-functional Sensor Platform)، یکپارچه تصویربرداری فلورسنت کلورولیس، تصویربرداری RGB، تصویربرداری حرارتی مادون قرمز، LiDAR、 تجزیه و تحلیل کامل انواع دستگاه های حسگر پیشرفته بالا مانند تصویربرداری طیف بالا:

تجزیه و تحلیل فینوتیپ های ویژگی های ساختاری (تصویربرداری RGB و LiDAR)

ب) تجزیه و تحلیل فنوتیپ عملکردی (تصویربرداری فلوروسنت کلورولیس)

ارزیابی شکل و رشد (تصویربرداری RGB و LiDAR)

د) عملکرد فتوسنتز (تصویربرداری فلوروسنت کلورولیس)

e) پاسخ به فشار بیولوژیکی و فشار غیر بیولوژیکی (تصویربرداری فلوروسنت کلورولیس، تصویربرداری طیف بالا، تصویربرداری حرارتی مادون قرمز)

f) نمایش های فیزیولوژیک و اکولوژیکی شامل فیزیولوژی فتوسنتز، پویایی سوراخ، شاخص های متابولیسم بیوشیمی و غیره (تصویربرداری فلوروسنت کلورولیس، تصویربرداری طیف بالا، تصویربرداری حرارتی مادون قرمز)

2) پیشرو جهانی فلورسنت تصویربرداری فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت مجهز به لنز تصویربرداری فلورسنت کلروفلیس با حساسیت بالا منحصر به فرد، مساحت تصویربرداری تا 35 سانتی متر x 35 سانتی متر (80 سانتی متر x 80 سانتی متر قابل سفارشی برای مشتری) بزرگترین تجهیزات فنی تصویربرداری فلورسنت کلروفلیس واحد در جهان است.

3) می تواند برای تجزیه و تحلیل تصویربرداری خودکار متحرک در تراکتور نصب شود، همچنین می تواند در یک پلتفرم خودکار اختصاصی برای تصویربرداری و تجزیه و تحلیل آنلاین اسکن خودکار در طول مسیر نمونه نوار نصب شود.

4) سیستم عامل های تجزیه و تحلیل فینوتیپ داده های بزرگ، از جمله کنترل سیستم، جمع آوری داده ها، تجزیه و تحلیل پردازش داده ها و تجسم نمایش آنلاین، پایگاه داده ها و غیره

پشتیبانی فنی تیم متخصصین مرکز تحقیقات فنوتیپ PSI، برگزاری سالانه یک سمینار جهانی فنوتیپ گیاهان در ایالات متحده و اروپا

6) پلتفرم تجزیه و تحلیل فینوتیپ های بدون سرنشین PhenoUAS مبتنی بر فناوری هواپیماهای بدون سرنشین (UAV-based) قابل اختیار است که تجزیه و تحلیل فینوتیپ های زمینی را برای تجزیه و تحلیل سریع فینوتیپ در مناطق بزرگ در هوا فراهم می کند

7) امکان تجهیز ایستگاه نظارت بر آب و هوای خاک برای تجزیه و تحلیل کامل رابطه شرایط محیط زیست و ویژگی های ظاهری

8) سیستم نظارت فیزیولوژیک و اکولوژیکی گیاهان، نظارت همگام بر اطلاعات مانند فتوسنتز گیاهان و رشد میوه

9) قابل انتخاب برای وزن خودکار دیجیتال، وزن دقیق، نظارت بر رطوبت خاک، آبیاری خودکار و غیره

شاخص های اصلی فنی:

1. پلتفرم تجزیه و تحلیل تصویری خودکار چند منظوره یکپارچه، ماژول تصویربرداری فلورسنت LED هوشمند و کلورولیس، ماژول تجزیه و تحلیل تصویربرداری RGB و سایر ماژول های تصویربرداری اختیاری مانند تصویربرداری حرارتی مادون قرمز، اسکن لیزری LiDAR، طیف بالا و غیره، از طریق سیستم عامل به طور خودکار اجرا می شود، ذخیره سازی طبقه بندی خودکار، تجزیه و تحلیل آنلاین خودکار و غیره

تجزیه و تحلیل تصویربرداری فلورسنت کلورولیس (استاندارد):

a) 3 رنگ هوشمند LED منبع نور تحریک، 620nm پالس اندازه گیری نور، سفید نور شیمیایی و حداکثر فلاش اشباع، 735nm نور مادون قرمز برای اندازه گیری Fo 'و غیره

b) منبع نور آبی با چرخ فیلتر 7 بیتی برای اندازه گیری فلورسنت چند طیف چند باند مانند اندازه گیری تصویربرداری GFP

ج) سنسور تصویربرداری فلورسنت کلوروفلیس CCD با حساسیت بالا، فرکانس فریم تا 50fps، ضبط موثر فلورسنت فلورسنت کلوروفلیس، وضوح 720x560 پیکسل، A / D 12 بیتی، با حالت ویدیو و حالت عکس سنگ؛ CCD با وضوح بالا، وضوح 1360x1024، فرکانس فریم 20fps، A / D 16 بیتی

مساحت تصویر تک 35x35cm

پارامترهای اندازه گیری تصویربرداری: اندازه گیری انطباق تاریکی شب و اندازه گیری انطباق نور روز، پارامترهای اندازه گیری شامل Fo, Fm, Fv, Fo’, Fm’, Fv’, Ft, Fv/Fm, Fv’/Fm’, Phi_PSII, NPQ, qN, qP, Rfd پارامترهای فلورسنت کلورولیف برای تجزیه و تحلیل کارایی فوتوسنتز گیاهان، تناسب، فشار بیولوژیکی و غیر بیولوژیکی و مقاومت در برابر محصولات، مقاومت و غیره

f) پروتکل های اندازه گیری کاملا اتوماتیک مانند Fv / Fm، اثر کاوتسکی، تحلیل خاموش کردن فلورسنت و پارامترهای اندازه گیری مانند زمان اندازه گیری Fv / Fm تنها 10 ثانیه است

g) تجزیه و تحلیل آنلاین داده های فلورسنت کلورولیس، از جمله نمودار ستون، نمودار پارامترهای اندازه گیری، جدول داده ها و غیره، دارای ویژگی های تقسیم تصویر سفارشی و غیره، می تواند تجزیه و تحلیل پویا چند پارامتری مقیاس زمانی مختلف (مانند روز، ماه، کل فصل رشد و غیره) را انجام دهد.

h) تصویربرداری دو بعدی واقعی است، پارامترهای توزیع دو بعدی واقعی مبتنی بر نقطه پیکسل کلورولس، اجتناب از ساده سازی "تصویربرداری تحریک شده توسط لیزر" (مزیت آن سبک است، صرفه جویی در انرژی) فقط تصویربرداری یک بعدی (نقطه یا خط) ، نمی تواند تصویربرداری دو بعدی همگام سازی شود، آسیب پذیر به عوامل محیطی (مانند باد در حال دمیدن باعث ایجاد خطای جدی می شود) ، پارامترهای تصویربرداری فقط پارامترهای شبیه سازی هستند (با توجه به اسکن لیزری، فلوروسنس اندازه گیری سریع و فلوروسنس اندازه گیری آهسته واقعا حداقل فلوروسنس و حداکثر فلوروسنس نیست، پارامترهای حاصل شده "تولید کوانتومی نور" فقط تولید کوانتومی نور شبیه سازی نیاز به استفاده از پارامترهای پس از کالیبراسیون است) ، پارامترهای اندازه گیری تنها (فقط فلوروسنس اندازه گیری سریع و فلوروسنس اندازه گیری آهسته و از مشکلات مانند تکنولوژی نابالغ (عدم یافتن مرجع)

i) وسیع ترین و منتشر ترین ابزار فنی در جهان برای تجزیه و تحلیل فنوتیپ های گیاهی با جریان بالا است

تجزیه و تحلیل تصویربرداری RGB (استاندارد): می تواند تجزیه و تحلیل تصویربرداری از شکل گیاه، رنگ سبز و غیره، وضوح 5Mpx، و می تواند به طور خودکار تعداد گل های گیاه، برنج و غیره تجزیه و تحلیل آماری، پارامترهای اصلی اندازه گیری تجزیه و تحلیل شامل:

مساحت برگ: برای نظارت بر میزان رشد و تغییرات پویا آن مفید است

2) 植物紧实度/紧密度(جامد/جمع و جور. نسبت بین مساحت پوشش داده شده توسط پوسته منحنی گیاه و مساحت پوشش داده شده توسط گیاه واقعی)

3) 叶片周长(محیط برگ: به ویژه برای ارزیابی اساسی شکل و عرض برگ (در ترکیب با منطقه برگ) مفید است)

4) 偏心率(عجیب و غریب: تخمین شکل گیاه، تعداد مقیاس، عجیب و غریب بیضوی با همان لحظات ثانیه به عنوان گیاه (0... دایره، 1... بخش خط))

5) 叶圆度 (گرد: بر اساس ارزیابی نسبت بین منطقه برگ و محیط. اطلاعات در مورد گرد برگ را ارائه می دهد)

6) 叶宽指数(شاخص عرض متوسط برگ: مساحت برگ متناسب با اسکلت گیاه (یعنی کاهش برگ به بخش خط))

7- طول برگ (Slinderness of Leaves)

8) 植物圆直径(قطر دایره. قطر دایره با همان منطقه که گیاه)

منطقه مقلب بدن (Convex Hull Area) برای ارزیابی جمع و جور مفید است.

10) 植物质心 (مرکز موقعیت توده گیاه (به ویژه برای ارزیابی عجیب و غریب مفید))

شاخص مسطح (Flattening Index)

نرخ رشد نسبی (Relative Growth Rate)

13) شاخص سبزیت و تحلیل درجه بندی (سبز تیره، سبز سالم، سبز روشن و غیره)

تقسیم رنگ برای ارزیابی تناسب اندام گیاهان (Color segmentation for plant fitness assessment)

15) تحلیل پویا سایر ویژگی ها و رنگ های درجه بندی شده

تجزیه و تحلیل اسکن لیزری سه بعدی (اختیاری): برای تجزیه و تحلیل ظاهری ساختار گیاه، از طریق تجزیه و تحلیل خودکار ابر نقطه ای، محاسبه ساختار گیاه، زیست توده، تعداد برگ ها، مساحت برگ ها، زاویه شیب برگ ها، ارتفاع گیاه و سایر پارامترهای ساختاری مختلف

5. تجزیه و تحلیل تصویربرداری حرارتی مادون قرمز (اختیاری): رادیومتر میکرو گرمایی آرایه سطح فوکوس، وضوح 640 × 480 پیکسل، باند 7.5-13 میکرومتر، محدوده دما -20 - 120 ℃، وضوح < 0.05 ℃ @ 30 ℃ / 50mK، منطقه تصویربرداری 35x35cm، برای تصویر گیاهان در شرایط تابش نوری توزیع دمای تاج و تجزیه و تحلیل پویایی هدایت سوراخ گیاهان، خشکسالی فشار و ارزیابی مقاومت در برابر خشکسالی و غیره، تخفیف گرما خوب می تواند گیاهان را در برابر تابش نوری بالا یا آب پایین (خشکسالی) برای مدت طولانی تر

شاخص نسبت ساده (معادله: SR = RNIR / RRED) ، شاخص انعکاس جذب کلروفیل اصلاح شده (MCARI1) ، معادله: MCARI1 = 1.2 * [2.5 * (R790- R670) - 1.3 * (R790- R550)]، شاخص انعکاس گیاهی بهینه سازی شده خاک (OSAVI) ، معادله: OSAVI = (1 + 0.16) * (R790- R670) / (R790- R670 + 0.16) ، شاخص انعکاس گیاهی شیمیایی (PRI) ، معادله: PRI = (R531- R570) / (R531 + R570) ، و غیره

پلتفرم متحرک: بازوی پلتفرم 12 متر، پلتفرم تصویربرداری چند منظوره می تواند به طور خودکار در پلتفرم متحرک تجزیه و تحلیل تصویر را اسکن کند، می تواند به طور خودکار نوار نمونه ای را با عرض 10 متر اسکن کند، هر منطقه تصویربرداری اسکن می تواند تا 10x0.35m (3.5m2) باشد، زمان اسکن را از کمتر از 1 دقیقه تا چند دقیقه (با توجه به پروتکل برنامه اندازه گیری آزمایشی) تکمیل کند، پلتفرم متحرک می تواند به طور خودکار در طول مدار کار کند، فاصله عملیاتی در اصل محدود نیست (محدود به طول مدار). ارتفاع پلتفرم تلفن همراه 2.5m، پلتفرم تصویربرداری چند منظوره ارتفاع قابل تنظیم برای تطبیق با تجزیه و تحلیل تصویربرداری محصولات در ارتفاع مختلف؛ چهار چرخ لاستیکی پلتفرم متحرک می تواند به طور خودکار از طریق سیستم کنترل در مدار اجرا شود و تصویر را به طور خودکار اسکن کند، همچنین برای حرکت عمومی روی زمین، خم شدن و غیره، برای نمونه 75x20m، پلتفرم متحرک می تواند پلتفرم تصویر چند منظوره را بارگذاری کند تا نوار نمونه 75x10m را در یک بار تکمیل کند، سپس بعد از خم شدن دستی به طور خودکار تجزیه و تحلیل تصویر 75x10m را تکمیل کند. مجهز به دقت سیستم GPS تا 2 سانتی متر، از طریق نرم افزار به طور خودکار ضبط داده های اندازه گیری، مکان، زمان و غیره، می تواند توسط ژنراتور دیزل قدرت را برای حرکت کل پلتفرم ارائه دهد.

8. شبکه سنسور اندازه گیری محیط زیست اختیاری برای نظارت خودکار بر ثبت PAR، غلظت CO2 محیط زیست، دمای هوا و رطوبت، بارندگی و رطوبت خاک و غیره.

سیستم کنترل و تجزیه و تحلیل جمع آوری داده ها (سیستم عامل داده های بزرگ):

1) رابط گرافیکی کاربر دوستانه

2) عملکرد موقعیت GPS می تواند اطلاعات توزیع فضایی را در زمان تحلیل الگوی توزیع فضایی

3) انواع پروتکل های بالغ ساخته شده اند، با برنامه های اندازه گیری خودکار تعریف شده توسط کاربر و قابل ویرایش (پروتکل ها) که به طور خودکار تمام آزمایش ها را بر اساس برنامه های تنظیم شده توسط کاربر انجام می دهند. نتایج داده ها به طور خودکار ذخیره و تجزیه و تحلیل می شوند و نتایج داده های تجزیه و تحلیل شده می توانند به طور خودکار به شکل منحنی پویا نمایش داده شوند.

4) سیستم مدیریت پایگاه داده MySQL، می تواند یک پایگاه داده بزرگ با ده ها میلیون سوابق را پردازش کند، از موتورهای ذخیره سازی متعدد پشتیبانی می کند، داده های مربوطه به طور خودکار در جدول های مختلف در پایگاه داده ذخیره می شوند

5) می توانید تمام اندازه گیری ها را با برنامه پیش فرض انجام دهید، همچنین می توانید فرآیند کاری سفارشی را از طریق ابزار توسعه ایجاد کنید، یا منبع نور LED را به صورت دستی روشن یا خاموش کنید، تصویربرداری رنگ RGB، تصویربرداری فلوروسنت کلروفلیس و غیره

پروتکل ها (Protocols) دارای کلید شروع، کلید پایان و کلید توقف هستند.

7) سیستم می تواند از راه دور از طریق اینترنت بی سیم کنترل شود، اجازه می دهد تا کاربر از راه دور از طریق اینترنت، پردازش داده ها، دانلود و تغییر طراحی آزمایش، دارای عملکرد درجه بندی مجوز کاربر، جلوگیری از سوء استفاده دیگران از آزمایش

منشأ: PSI اروپا

موردهای کاربردی:

برنامه FluorCamتکنولوژی فلورسنت کلورولیس، نظارت طولانی مدت بر روی فصل های مختلف گیاهان وحشی در محل، در حالی که نظارت بر فتوسنتز گیاهان (انزالاسیون CO2) A، نتایج را در شکل زیر مشاهده کنید. فناوری فلورسنس کلوروفلیس FluorCam با استفاده از فناوری تنظیم پالس نور تحریک کننده، سنسور CCD با حساسیت بالا (فرکانس نمونه گیری تا 50 بار در ثانیه) و منبع نور LED هوشمند، می تواند مساحت بزرگ (با مساحت تصویربرداری استاندارد 35x35cm در هر فریم) تجزیه و تحلیل تصویربرداری گیاهان / محصولات، در فضای وحش می تواند در شب در شرایط تطبیق تاریک، همچنین می تواند در شرایط تطبیق نور محیط، تجزیه و تحلیل تصویربرداری فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت فلورسنت

سایر سیستم های تجزیه و تحلیل تصویربرداری:

1)PhenoUASپلتفرم تجزیه و تحلیل ظاهری محصولات با جریان بالا

2)FluorCamسیستم تجزیه و تحلیل تصویربرداری کلوروفلوس و RGB

3)FluorCamسیستم تجزیه و تحلیل تصویربرداری رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ رنگ