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Phenocave:一種用于受控條件下的高自動(dòng)化、獨(dú)立型和低成本的表型分析系統(tǒng)

2022/8/24
受控條件下的植物生長(zhǎng)設(shè)施讓改變影響植物生長(zhǎng)氣候條件成為可能(例如濕度、溫度和光照),從而可以更好地了解植物對(duì)非生物和生物脅迫的反應(yīng)。盡管世界范圍內(nèi)已經(jīng)建立了數(shù)個(gè)高通量表型分析設(shè)施,但需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)可定制的更微型經(jīng)濟(jì)的表型系統(tǒng)以滿足特定需求。


(A)Phenocave安裝在生物氣候室中,安裝了兩個(gè)成像傳感器,一個(gè)DSLR Canon EOS 和一個(gè)多光譜 MicaSense Altum;(B)示意圖Phenocave模型。灰色箭頭表示XY坐標(biāo)上的移動(dòng)。

因此,本研究的主要目標(biāo)是為受控生長(zhǎng)設(shè)施開(kāi)發(fā)一種名為“Phenocave”的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、獨(dú)立和自動(dòng)化的表型分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以配備消費(fèi)級(jí)數(shù)碼相機(jī)和多光譜相機(jī),用于從頂視圖進(jìn)行成像。相機(jī)安裝在帶有兩個(gè)線性模組的龍門(mén)架上,可實(shí)現(xiàn)XY方向的運(yùn)動(dòng),從而能夠?qū)henocave整個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像。

此類系統(tǒng)的構(gòu)建藍(lán)圖被提出,同時(shí)使用小麥和甜菜作為模型植物的兩個(gè)案例研究進(jìn)行評(píng)估。小麥植株在不同的發(fā)育階段采用不同的灌溉方式或氮處理,影響其生物量積累和生長(zhǎng)速度,在不同時(shí)間點(diǎn)觀察到常規(guī)測(cè)量和數(shù)字生物量之間存在顯著相關(guān)性。收獲后的谷物蛋白質(zhì)含量和組成分析與之前的研究結(jié)果一致。


部分Phenocave的紅-綠-藍(lán)(RGB)未處理圖像。處于不同生長(zhǎng)階段的春小麥植株:(A)幼苗,(B)分蘗,(C)莖伸長(zhǎng),(D)孕穗,(E)抽穗和(F)籽粒灌漿。

甜菜研究的結(jié)果表明,發(fā)芽前的種子處理會(huì)影響發(fā)芽率。Phenocave能夠在受控條件下對(duì)植物進(jìn)行自動(dòng)表型分析,同時(shí)本研究的方法和結(jié)果將方便其他人構(gòu)建具有適合其定制需求的類似系統(tǒng)。

來(lái)源:MDPI.Phenocave: An Automated, Standalone, and Affordable Phenotyping System for Controlled Growth Conditions.by Fernanda Leiva ,Pernilla Vallenback ,Tobias Ekblad, Eva Johansson and Aakash Chawade
https://doi.org/10.3390/plants10091817
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