PhenoTron PTS植物光譜成像檢測平臺應用案例

  PhenoTron PTS）植物光譜成像檢測平臺采用PTS（Plant-To-Sensor）植物自動傳送技術，集成了高光譜成像分析、葉綠素熒光成像分析、紅外熱成像分析等成像分析技術，樣品通過傳送平臺自動傳送至相應成像工作站，實現高通量、無損傷反射光成像、葉綠素熒光成像、多光譜熒光成像及紅外熱輻射成像分析等，廣泛應用于作物表型分析、種質資源檢測研究、遺傳育種、抗性篩選、植物生理生態研究、光生物學研究、果實蔬菜品質檢測等。

  基本配置為高光譜成像和葉綠素熒光成像的情況下，該系統又被稱為PhneoTron-HF。

上左圖表明葉片吸收太陽光后一部分被反射（或透射）、一部分吸收后（主要是紅藍光）進行光合作用、少部分以葉綠素熒光的形式散失、還有一部分以熱的形式散失；上右圖為儀器內部成像站

下左圖為PhenoTron PTS植物傳送至葉綠素熒光成像和高光譜成像站（PhenoTron-HF）進行成像分析；下右圖為草銨膦對擬南芥光合生理影響（葉綠素熒光成像分析，由易科泰Ecolab實驗室提供）

圖為草銨膦對擬南芥光合生理影響（葉綠素熒光成像分析，由易科泰Ecolab實驗室提供）

主要技術特點：

1. PTS（Plant-to-Sensor）技術平臺，雙軌式同步升降控制、SpectraScan©高精度移動掃描平臺，樣品可放置在精準位移平臺上自動運送至成像單元進行成像分析
2. 多傳感器成像，包括葉綠素熒光成像、多光譜熒光成像、高光譜成像、Thermo-RGB成像等
3. 可對培養植株、葉片、果實、種子萌發與種苗、根系及藻類等進行表型性狀成像檢測分析
4. 模塊式結構設計，具備強大的系統擴展功能，可遠程控制、自動運行數據采集存儲
5. 嵌入式主機，觸摸屏控制，全中文操作系統
6. 為植物表型、種質資源檢測鑒定、作物生理生態、藻類及海洋植物研究檢測等提供一站式解決方案
7. 主機系統帶腳輪，方便移動，適應于實驗室和溫室等工作環境

應用案例：生菜幼苗病害快速無損檢測與抗性品種鑒定

農作物在種子萌發生長過程中會遭遇各種病害，因此對高抗病性品種的選育非常重要。而如果能快速、無損、簡便、可靠地檢測病害的發生，甚至在病害癥狀發生前就能夠將其檢測到，無論是對于縮短育種周期還是指導生產實踐都具有非常重要的意義。

德國萊布尼茨蔬菜和觀賞植物研究所IGZ的Sandmann研究組將剛發芽的生菜幼苗人工感染立枯絲核菌（Rhizoctonia solani），然后綜合采用葉綠素熒光成像技術、多光譜熒光成像技術、紅外熱成像技術及植物反射光譜NDVI成像，對不同成像參數進行了分析，以確定哪些技術的哪些參數能夠更靈敏地將感染病害的植株和未感染的植株區分開，實現高通量非損傷在線分析測量篩選：

  結果發現，感染病害的植株和未感染的植株之間，最大光化學效率Fv/Fm、熒光衰減指數Rfd、NDVI、作物水脅迫指數I1、光合有效葉面積日相對生長速率A_rel、多光譜熒光F440、F520等參數都表現出顯著差異。通過進一步數據統計分析最終發現Fv/Fm、Rfd在本次實驗中的識別效果好，誤差≤0.052，Fv/Fm＞0.73的生菜幼苗即可認為是健康的。研究人員希望通過進一步工作，將這一發現應用于園藝和農業生產實踐，比如優良抗病蔬菜品種的選育、病害的早期發現與防治等（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）