博普特將攜眾多植物表型產(chǎn)品參展2019中國草學(xué)會年會

金秋十月，由中國草學(xué)會主辦，西北農(nóng)林科技大學(xué)承辦的“2019 中國草學(xué)會年會”將于2019 年 11 月 21-23 日在陜西省西安市建國飯店（西安市碑林區(qū)互助路 2 號）召開。來自全國各地草業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家、教育工作者、學(xué)生、專業(yè)人 士以及關(guān)心草業(yè)發(fā)展的社會人士等將參加本次會議。繼2018年年會后，博普特將繼續(xù)隆重參展本次會議，期待與您在古都西安--2019 中國草學(xué)會年會上相聚！

 

一、會議時間：2019年11月21-23日，21號10:00-22:00 報到

二、會議地點：陜西省西安市建國飯店（西安市碑林區(qū)互助路 2 號）

三、會議主/承辦單位：中國草學(xué)會/西北農(nóng)林科技大學(xué)

四、會議主題：發(fā)展草業(yè)，實現(xiàn)扶貧開發(fā)與生態(tài)保護(hù)共贏

上午：  會議報到、注冊 （10:00-22:00）

下午： 中國草學(xué)會成立 40 周年座談會（15:00-17:00）

晚上：工作會議

上午： 開幕式，40 年慶典表彰及王棟獎學(xué)金頒獎儀式，主旨報告。

下午：分會場專題報告

晚上：  中國草學(xué)會全體理事工作會議

上午：分會場專題報告  

下午：主旨報告，閉幕式、優(yōu)秀墻報頒獎（17:30-18:00） 

 

北京博普特科技有限公司將于展會期間展出VideometerLab種子、種質(zhì)資源多光譜成像技術(shù)、VideometerMR根系多光譜成像技術(shù)、Frauhofer種子斷層掃描技術(shù)、WIWAM牧草表型成像技術(shù)、Hiphen牧草育種室外表型成像以及產(chǎn)量預(yù)測技術(shù)、草葉綠素?zé)晒忾L期監(jiān)測技術(shù)、草地墑情大區(qū)域監(jiān)測技術(shù)等等。 

 

VideometerLab種子、種質(zhì)資源多光譜成像技術(shù)

 

Videometer 種子真菌感染研究以及種子活力預(yù)測

 

丹麥Videometer公司開發(fā)的根系多光譜原位監(jiān)測系統(tǒng)，是做根系研究的革新性專業(yè)裝備，無論對于淺根系蔬菜還是淺根系喬木，都具有現(xiàn)實性研究意義。目前在根系研究領(lǐng)域中，對于玉米根系和小麥根系所作的研究比較多，但大多還采用傳統(tǒng)不可重復(fù)的挖掘方法。植物根系原位監(jiān)測儀的出現(xiàn)，改變了這種情況，使得植物研究人員在對根系進(jìn)行研究的過程中，可以使用原位的方式，無損傷的進(jìn)行監(jiān)測。

 

 

根系是植物主要吸水、營養(yǎng)物等器官，通過對根系監(jiān)測和研究，能優(yōu)化水肥方案，促進(jìn)農(nóng)作物、林業(yè)等產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)增效，有利于土地荒漠化治理、土壤修復(fù)等。但長期以來，對根系研究主要是采用挖掘法、土鉆法、土柱法、容器法、剖面法等傳統(tǒng)方法，采樣破壞性大、工作量大，嚴(yán)重阻礙了根系研究的深入開展�！犊茖W(xué)》雜志曾出版專輯認(rèn)為，“人類對自己腳下土壤的了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及對宇宙的了解”，更是佐證了地下生態(tài)學(xué)研究難度之大。因此，對根系研究方法的選擇和改進(jìn)，對科研結(jié)果影響巨大。

 

 

丹麥根本哈根大學(xué)科學(xué)家等利用多光譜成像系統(tǒng)對植物植株、根系進(jìn)行成像研究，取得了前瞻性的成果。

 

該研究以深根系大麥為研究對象，將大麥下方埋了有3m長的微根管，使用Videometer公司的Videometer MR多光譜成像系統(tǒng)，定期通過根窗透明面對根系成像分析。原始光譜圖像經(jīng)過Videometer自帶軟件一系列算法處理后得到目標(biāo)根系圖像，隨后進(jìn)行閾值分割、模糊聚類等模型分析，得到根系的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)。

 

 

傳統(tǒng)的RGB可見光成像技術(shù)是利用顏色識別根系，前提是根系和土壤之間要有比較明顯的色差，但實際根系生長在土壤中，顏色差異并不明顯，這樣根系識別可能會造成比較大的誤差，RGB可見光成像技術(shù)使用就會受限。歌本哈根將多光譜成像技術(shù)和傳統(tǒng)的RGB成像技術(shù)進(jìn)行了對比，顯示多光譜成像技術(shù)基于光譜特征在根系識別上的明顯優(yōu)勢，并且對多光譜成像另一項先進(jìn)的功能進(jìn)行了初步探討——即光譜特征對于根系生化特性的識別（例如細(xì)根發(fā)生、成熟、衰老、死亡的周轉(zhuǎn)過程；例如根際分泌物成分的變化等），顯示了多光譜成像技術(shù)在根系研究領(lǐng)域的巨大潛力。

 

 

Videometer系列多光譜成像系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于：植物/作物表型組學(xué)研究分析；根系分析；作物育種與種子品質(zhì)檢測；植物/作物脅迫生理響應(yīng)；作物病理學(xué)分析與病原檢測。來自哥本哈根大學(xué)、丹麥理工大學(xué)以及丹麥Videometer公司的專家在剛剛利用該設(shè)備在Plant and Soil上發(fā)表了題為A multispectral camera system for automated minirhizotron image analysis的文章，早些利用該設(shè)備進(jìn)行研究的文章題為Frontiers in Plant　Sciences，Screening of Barley Resistance Against Powdery Mildew  by Simultaneous High-Throughput Enzyme Activity Signature Profiling and Multispectral Imaging。

 

該多光譜成像設(shè)備的出現(xiàn)將是草科學(xué)細(xì)根研究的突破性進(jìn)展。

 

植物作為地球上常見到的景物,是組成地球生態(tài)系統(tǒng)非常重要的一部分,多年來,研究者一直在探索植物生命及其生長過程的奧秘并取得一定成果�；ǘ涫侵参镏匾�的器官之一,不僅種類繁多,并且具有復(fù)雜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命特性,高精度、高真實感的花朵對象模型仍然是研究熱點問題之一。但是由于花朵本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)部組織貼合緊密等原因,使得三維植物器官數(shù)據(jù)場分割工作一直是一項具有挑戰(zhàn)性的課題。為解決植物器官CT圖像的分割和可視化問題,可以植物花朵器官為研究對象,利用X射線計算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)(CT)獲取花朵體數(shù)據(jù)信息,并對獲取的花朵體數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分割處理,采用形態(tài)學(xué)細(xì)化算法對每幅分割后的植物器官圖像進(jìn)行骨架提取,獲取特征端點的,從而為植物器官的表面重建提供數(shù)據(jù)支撐。

 

計算機(jī)斷層掃描技術(shù)還可用于種子質(zhì)量控制以及種子檢測標(biāo)準(zhǔn)確立，該系統(tǒng)能檢測細(xì)微的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（種皮、外殼、胚芽、空腔）。

 

對每一粒種子檢測，都需要復(fù)雜的處理流程。檢測的目的是為了保證其不變高品質(zhì)。盡管有各種實驗方法可以選擇，但是在種子檢測方面，X射線仍是比較可靠的方法，通過影響處理系統(tǒng)，CT設(shè)備可監(jiān)測到每一粒種子。自2003年起，F(xiàn)rauhofer EZRT開始了種子CT斷層掃描系統(tǒng)的研究，近年來，對植物材料的研究已經(jīng)從種子擴(kuò)展到植物根、莖、果實等領(lǐng)域，走在CT植物表型研究的前列。其中一款自動化系統(tǒng)，種子無需單獨分開，軟件可將每粒種子從混合種子中分離，從而簡化了樣品制備，能在一次實驗中實現(xiàn)大量種子檢測。此外，也可實現(xiàn)自動機(jī)械臂取料，托盤內(nèi)科放置多個小盒。操作界面簡單，校準(zhǔn)或系統(tǒng)射線管溫度控制均為獨立。該設(shè)備可實現(xiàn)對種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、清晰成像，幾何分辨率約為50um。

 

 

Frauhofer植物計算機(jī)斷層掃描表型成像系統(tǒng)采用微焦點X射線成像原理進(jìn)行分辨率三維成像，可以在不破壞樣品（無需染色、無需切片）的情況下，獲得高精度三維圖像，顯示樣品內(nèi)部詳盡的三維信息，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)、密度的定量分析，適用于觀察植物化石樣品結(jié)構(gòu)和植物活體組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，近年來被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)學(xué)、組織學(xué)、生物學(xué)特別是古生物學(xué)等研究領(lǐng)域，例如花、果實、種子、根系等研究。

 

Frauhofer研究院是世界先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)研究院，很多工業(yè)技術(shù)都源自于該研究所。Frauhofer專門成立的植物表型CT研究組致力于CT技術(shù)應(yīng)用在植物的表型研究上。與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)CT不同，植物CT研究需要獨特算法和軟件等。

 

1.該無損監(jiān)測系統(tǒng)可適用于不同植物

2.系統(tǒng)可快速有效掃描全植株

3.借助溫室以及數(shù)個環(huán)境箱，可模擬真實環(huán)境條件

 

氣候變化的后果極其復(fù)雜，對發(fā)展中國家影響更大。例如，氣溫上升可使一些區(qū)域不適合居住，切斷了當(dāng)?shù)鼐用瘾@得水源的主要通道。即便發(fā)達(dá)國家也難以逃脫氣候變化影響，被迫改變思維方式-特別是農(nóng)業(yè)的思維方式迫在眉睫。現(xiàn)代植物栽培種不能快速適應(yīng)氣候變化影響，農(nóng)民需要栽種能調(diào)整適應(yīng)了當(dāng)?shù)刂饕獥l件的植物品種。這是為何研究者X光研發(fā)技術(shù)中心EZRT專注于無損監(jiān)測以及植物分析。

 

許多植物品系（如土豆、小麥、水稻和木薯）都在努力適應(yīng)世界氣候條件變化條件。要尋找到適當(dāng)應(yīng)對應(yīng)用環(huán)境條件改變的方式，F(xiàn)rauhofer研究人員分析了不同植物品系如何應(yīng)對環(huán)境沖擊。表型是一種鑒別植物的方式，例如，鑒別在高溫條件下仍能有足夠產(chǎn)量的植物。

 

理論上，人們可在田間通過人工視覺簡單觀測植物。但該方法為主觀方法，并不精確。如果一個人連續(xù)觀測數(shù)百個植株，很容易看出趨勢，但結(jié)果總是不同。因此，研究人員選擇使用非破壞性監(jiān)測系統(tǒng)，Oliver Scholz教授，X光技術(shù)研發(fā)中心的系統(tǒng)研究組負(fù)責(zé)人表示。要生成有意義數(shù)據(jù)，研究人員需要分析多個品系的各數(shù)十株植物。該研究所位于Fürth的基地針對此研究配備了一個專門溫室以及數(shù)個環(huán)境箱，用以模擬限定氣候條件。研究者直接讀取并精確分析葉片尺寸、葉面積、傾斜以及曲率等。

 

植物由地上和地下器官組成。植物健康和生殖等重要指示因子位于地上。人們可從葉片（植物太陽能電池板）收集有價值信息。光學(xué)監(jiān)控技術(shù)，例如3D激光技術(shù)，非常適合觀測葉片以及其環(huán)境。利用3D植物掃描儀獲取植物3維圖像。激光可向葉片表面投射窄線。因該線沿葉片走向，相機(jī)可記錄該線的位置。幾秒鐘，即可生成數(shù)以百萬的3D坐標(biāo)，用以描述葉片表面（says Scholz）。

 

因該所的工作涉及到長期觀測和檢測的多個系列植物，該方法生成了大量3D數(shù)據(jù)。要對來自植物的單個葉片實現(xiàn)對比，研究所開發(fā)了特殊的軟件程序，使用復(fù)雜過程來計算葉片主要參數(shù)，之后以更小軟件包的形式提供這些參數(shù)。研究人員從而可直接讀取并精確分析葉片尺寸、表面積、傾斜和曲率。生物學(xué)家獲取此類表型數(shù)據(jù)并將其與微生物學(xué)知識相關(guān)聯(lián)，從而鑒別生物機(jī)制，允許特定植物品系快速生長，即便在極端條件下也有足夠產(chǎn)量。

 

植物地下部分，例如其根部結(jié)構(gòu)和果序也可提供關(guān)于植物生物量的重要信息。光學(xué)監(jiān)控技術(shù)于此已經(jīng)達(dá)到，這是為何研究人員在此處選擇了X射線。X射線成像和顯微法近幾十年來取得了巨大進(jìn)展。此技術(shù)可輕松用于檢測鋼制或其它合金材質(zhì)大樣品。在現(xiàn)今系統(tǒng)上可以清楚顯示小材料缺陷，輪胎鋁輪轂或缸頭殼體，易于鑒別。但表型領(lǐng)域研究者面對不同的挑戰(zhàn)。與工業(yè)和實驗室多處應(yīng)用不同，表型不僅僅關(guān)注圖像品質(zhì)，成像的限制因素是成像時間，Stefan Gerth博士-革新系統(tǒng)設(shè)計團(tuán)隊負(fù)責(zé)人表示，該所研究者開發(fā)了自己的實驗室系統(tǒng)，目標(biāo)是在有效圖像品質(zhì)和更短測量時間間取得平衡。

 

X光可幫助研究者看到地下情形。上圖是在不同發(fā)育階段的土豆

 

測量時間影響非常大，原因是研究者通常會測量一系列產(chǎn)品。長時測量在時間上并不經(jīng)濟(jì)，將植物長時間放在X光機(jī)內(nèi)相當(dāng)于將植物從其熟悉環(huán)境中“隔離”出來，嚴(yán)重影響效果的有效性。Frauhofer研究所X光技術(shù)研發(fā)中心不斷投入到優(yōu)化X光系統(tǒng)的研究中，從而可約在5-7分鐘完成植物掃描。另外除了特別適應(yīng)的硬件，研究所用的軟件作用也至關(guān)重要。因成像時間短，源數(shù)據(jù)包含很多噪音，難于處理。智能算法很大程度上對此進(jìn)行了補(bǔ)償，可全自動將植物器官與周圍環(huán)境分離出來。

 

 

下一步，軟件自動鑒別果實和根部結(jié)構(gòu)的縱橫比以及植物器官的重量。要確保聲明可靠性，研究者對試驗系列進(jìn)行數(shù)周、數(shù)月的觀測。在實驗結(jié)束時，利用一段時間的柱狀圖，研究者可以弄清楚植物如何進(jìn)行地下生長發(fā)育。Joelle Claussen解釋道，他已經(jīng)在X光技術(shù)研發(fā)中心測量了數(shù)以千計的植物。盡管該所就檢測系列取得較高的成功率，也無法完全模擬溫室環(huán)境中真實的環(huán)境影響。這就是為何生物學(xué)家要在真實環(huán)境條件下對齊進(jìn)行驗證的原因，Claussen表示。

 

在國內(nèi)和國際商業(yè)和研究伙伴的支持下，F(xiàn)rauhofer研究院非常確信研究者的無損監(jiān)測系統(tǒng)可在氣候變化情況下，提供適當(dāng)應(yīng)對措施。

 

北京博普特科技有限公司是Frauhofer植物斷層掃描系統(tǒng)的中國區(qū)代理，負(fù)責(zé)其系列產(chǎn)品在中國的推廣、銷售和售后服務(wù)。

 

X光可幫助研究者看到地下情形。上圖是在不同發(fā)育階段的土豆。

 

3D計算機(jī)斷層掃描原理：3D斷層掃描（CT）可生成諸多方向的多個X光圖像（投影）。與醫(yī)學(xué)CT掃描不一樣，工業(yè)CT系統(tǒng)掃描的目標(biāo)經(jīng)常會安裝在旋轉(zhuǎn)桌面，位于X光射線管和檢測器之間。目標(biāo)繞其軸旋轉(zhuǎn)同時，記錄下投影。

 

WIWAM溫室植物表型成像系統(tǒng)是SMO公司和比利時根特大學(xué)寫VIB所開發(fā)，采用了開放式框架，可以整合市面任意相機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)集植物自動傳送技術(shù)、自動澆灌稱重技術(shù)、葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)、多光譜激光雷達(dá)成像技術(shù)、高光譜成像技術(shù)、RGB成像技術(shù)、計算機(jī)斷層掃描技術(shù)，同時可實現(xiàn)多光譜、RGB微根窗全自動根系表型觀測，高通量、無損傷、全自動實驗觀測分析植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理功能形狀表型，成為先進(jìn)表型組學(xué)與遺傳育種科研機(jī)構(gòu)的重要平臺，如比利時VIB所、比利時根特大學(xué)、澳大利亞表型組織、拜耳作物等等。 

 

WIWAM XY小植株植物表型成像系統(tǒng)

 

WIWAM XY中、小植株植物表型成像系統(tǒng)

 

WIWAM Conveyor高通量大植株植物表型成像系統(tǒng)

 

溫室多光譜激光表型成像系統(tǒng)

 

室內(nèi)自動表型成像機(jī)器人

 

Phenomobile全自動植物表型成像機(jī)器人

 

野外天車式表型機(jī)器人

 

ALPHI野外拖車式植物表型機(jī)器人

 

Phenomobile V1野外中小植株植物表型成像機(jī)器人

 

Phenomobile V2全自動大植物表型成像機(jī)器人系統(tǒng)

該Phenomobile植物表型成像車為法國Hiphen公司自主研制，專有軟件分析系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上自動化程度較高、較先進(jìn)的高通量田間表型成像系統(tǒng)。

 

系統(tǒng)設(shè)計可在2.5m寬通道運行，遠(yuǎn)程聚焦可達(dá)12m，可向各個方向移動，測量頭高度可在1.0-4.5m之間進(jìn)行調(diào)整。Phenomobile可沿微型田塊按照預(yù)設(shè)軌跡運行，因采用了RTK GPS定位，精度可達(dá)厘米級。

 

 

 

 

田間多光譜表型測量平臺

 

Hiphen田間物聯(lián)網(wǎng)IoT是無線傳感器的獨特組合，用于不間斷監(jiān)控植物和環(huán)境狀態(tài)。Hiphen解決方案之一就是實現(xiàn)田間試驗的實時監(jiān)控。土壤和環(huán)境條件是植物生長的重要因素，Hiphen的IoT系統(tǒng)設(shè)計了各種傳感器，包括氣象、土壤條件、PAR以及RGB圖像，數(shù)據(jù)15分鐘傳輸一次。日常數(shù)據(jù)和圖像由田間IoT傳感器采集，圖像處理后，獲得的有價值變量用于試驗決策支持。變量以易于解讀的圖表在Hiphen科學(xué)網(wǎng)站界面上顯示，每天進(jìn)行更新。

 

北京博普特科技有限公司將于與會期間展示系列植物表型以及生理生態(tài)檢測技術(shù)，歡迎廣大代理商與客戶蒞臨我司展位指導(dǎo)。