植物根系X射线-CT扫描成像分析系统——RootViz FS
日期:2017-02-23 15:18:51


     

美国Phenotype Screening公司的植物根系X射线扫描成像分析系统RootViz FS是在美国能源部创新项目资助下研发成功的一套新型、高效率、高精度、非破坏性的测量系统,用于对盆栽植物的根系进行原位成像分析,可以拍摄根系的立体X射线照片。

这套系统是植物根系研究领域继根视(rhizotron)系统(如加拿大Regent WinRHIZO根系分析系统)后最激动人心的发明。根视系统需要将根取出清洗后,借助扫描仪进行分析,这个过程往往会折断植物的根尖等脆弱部分,而且属于离体分析,不能进行动态监测。而植物根系X射线扫描成像分析系统是非破坏性的原位分析系统,可以全方位分析植物根系所有部分(包括根尖等),并且可以在植物生长的不同阶段对根系的生长进行长期动态监测。这套系统非常适合于研究植物根系对胁迫的动态响应,最大可对株高2.0m,根系深达1.0 m的植株进行分析。



ccc.jpg大型分析系统_副本.jpg大型分析系统的内部构造_副本.jpg

主控电脑                     

主机系统

           系统内部构造


主要功能




Ø原位、非破坏的研究植物根系

Ø全方位分析植物根系所有部分

Ø长期监测植物根系的生长动态

Ø大容量、高效率、高精度的获取根系信息

Ø大批量快速筛选根系突变株

Ø完全可控条件下根系的生理、病理研究

Ø植物茎秆的无损检测

Ø植物种子的无损检测







应用领域




应用实例一:根系生长发育的动态监测





应用案例一.JPG



玉米出苗后 40 天的根系动态生长监测 



利用/立体眼镜可以观看立体效果 



应用实例二:不同品种间根系的差异






应用案例二.JPG



         相对较大的角度分布,        

   相对较短、较粗的根           

         相对较小的角度分布,

         相对较长、较细的根



两种水稻(Ra4993 和 Ra5531)的不同变种间根系的差异,利用植物根系X-光扫描成像分析系统可以容易的进行分析,而传统的洗根后扫描的方法会将根系间的角度差别忽略掉



利用/立体眼镜可以观看立体效果



应用实例三:根系系统分类






应用案例三.JPG



利用肉眼很难区分不同变种的植物根系。而借助植物根系X-光扫描成像分析系统结果,以侧根密度和主根长度为坐标轴得出的散点图,可以对大豆变种的根系进行分类。上图中,多根变种分布于中心线的上部,而正常品种分布于中心线的下部。将这两个品种杂交后,这种方法可用于快速扫描后代的多根特性。



应用实例四:根系对胁迫响应



特制培养介质不含营养盐、水分和任何害虫,因此研究人员可方便的添加不同营养盐、水分和害虫进行胁迫响应研究。



应用案例四.JPG



根瘤线虫的计数测量,上图是演示的根瘤随时间的变化而变化的趋势图



应用实例五:植物茎杆的X光成像研究





应用案例五.JPG



通过低能的X光成像技术可以无损的检测玉米的果穗茎,上图为实际获得的玉米果穗茎的图片



应用实例六:种子X光成像研究





应用案例六.JPG



无损研究植物种子内部的结构,比较同种不同个体之间的差异,上图为玉米种子成像图片



应用实例七:棉桃X光成像研究





应用案例七-1.JPG



应用案例七-2.JPG



通过立体眼镜查看棉桃内部的立体结构,可以分析棉桃内部不同部位的详细信息,上图为棉桃内部立体图片







主要技术参数




1.1工作条件:

Ø  环境温度:-5~+45℃

Ø  相对湿度:0-80%

Ø  适用电源:220-240 VAC

1.2 技术规格与要求:

1.2.1技术规格

1m系统:

Ø  主机:1.870(高)x 0.915(长)x 0.610(宽)m

Ø  X射线发射器 (50 kVp, 钨靶, 光斑直径~35μm,工作强度25kVp,0.3mA)

Ø  数码X射线相机 ( 2940 x 2304像素)

Ø  植物样品定位系统(垂直方向1m可调,水平方向38cm可调,可360度旋转)

Ø  X射线防护装置 (内锁和指示灯,中/英文标签)

Ø  主控电脑:Win7 64位英文系统,1000 G数据存储,X射线系统控制及图像获取系统

Ø  图形图像分析电脑:Linux Mint 64位操作系统,32G内存,图像处理系统

Ø  速度:平面图≥20株/h;立体图≥15株/h

Ø  测量范围:最大根长≤1.0 m;最大植物高度≤2.0m

Ø  “R”型固定架,45x200x1000 mm培养盆和相应培养介质

Ø  “Q”型固定架,45x200x500 mm培养盆和相应培养介质

0.5m系统:

Ø  主机: 1.829(高)x 0.915(长)x 0.610(宽)m

Ø  X射线发射器 (50 kVp, 钨靶, 光斑直径~35μm,工作强度25kVp,0.3mA)

Ø  数码X射线相机 ( 2940 x 2304像素)

Ø  植物样品定位系统(垂直方向0.5m可调,水平方向38cm可调,可360度旋转)

Ø  X射线防护装置 (内锁和指示灯,中/英文标签)

Ø  主控电脑:Win7 64位英文系统,1000 G数据存储,X射线系统控制及图像获取系统

Ø  图形图像分析电脑:Linux Mint 64位操作系统,32G内存,图像处理系统

Ø  速度:平面图≥20株/h;立体图≥15株/h

Ø  测量范围:最大根长≤0.5 m;最大植物高度≤2.0m

Ø  “Q”型固定架45x200x500 mm培养盆和相应培养介质

 

1.3 可获取参数

1.3.1 使用ImageJ协助处理图片得到 植物根长、根夹角和根系空间分布图(相对于中心轴)。

1.3.2 Rhizo Traits根系分析软件(选配)

Ø  总根长、总投影面积和总体积;

Ø  可获取5种以上不同等级根系分布图片以及不同等级根系的根长和投影面积;

Ø  不同深度根系分布的位置;

Ø  不同深度根系的直径;

  Ø 不同深度根系分布的密度。






产地:美国 Phenotype Screening 公司


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