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根系是植物的重要組成部分，植物吸收土壤中的水分與養(yǎng)分全依賴根系，所以根系的研究對于植物各學(xué)科來說都至關(guān)重要，根系是陸地生態(tài)系統(tǒng)“隱藏的一半”，而且是動態(tài)生長的，對其進(jìn)行準(zhǔn)確取樣、觀察和測定存在一定困難。所以，根系研究方法的選擇，相對于對地上部分而言對研究結(jié)果具有更大的影響。丹麥Videometer公司開發(fā)的根系多光譜原位監(jiān)測系統(tǒng)是一款先進(jìn)的根系多光譜測量系統(tǒng)，整體性能指標(biāo)處于先進(jìn)水準(zhǔn)，已經(jīng)在丹麥歌本哈根大學(xué)使用并取得了成績。

廣大科研工作者為了研究根系，應(yīng)用了很多方法，從傳統(tǒng)的挖掘法、根鉆法、玻璃壁法、容器法等等，到現(xiàn)代的根窗法、微根管法等等，取得了很多科研成果。隨著科技的發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代高精尖技術(shù)應(yīng)用到根系研究中來，多光譜成像技術(shù)就是其中一種，它集光譜和圖像為一體，含有海量的光譜信息和空間信息，這些信息體現(xiàn)了植物各種器官、組織的諸多表型特性，該技術(shù)圖譜合一的特性使其在根系表型方面具有較大潛力。

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(shí)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。《科學(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(shí)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(xiàng)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。

產(chǎn)品介紹

隨著人們對植物各組織研究的深入，一些疑難問題也漸漸顯現(xiàn)出來。例如，人們研究植物根系時，會遇到很多困難。傳統(tǒng)的洗根掃描法確實(shí)能夠清晰地將根系展現(xiàn)在人們眼前，但卻破壞了其原有的狀態(tài)；微根窗法能夠解決原位測量的問題，但卻不能探索土壤內(nèi)部的根系分布；因此如何能夠原位觀測土壤中的根系變化成了阻撓廣大科研工作者的難題。目前世界上盡管田間植物表型研究技術(shù)有巨大進(jìn)展，但是還幾乎沒有可以高通量的對植物根系進(jìn)行原位高通量研究的系統(tǒng)。為解決這些難題，丹麥多光譜儀器生產(chǎn)商Videometer推出了專門用于植物研究的高通量多光譜根系成像系統(tǒng)，可對土壤中的植物根系進(jìn)行成像分析，無需專業(yè)的圖像處理知識，可獲取形態(tài)學(xué)以及內(nèi)部性狀信息。

Radimax設(shè)施由4個獨(dú)立共計(jì)400m2的獨(dú)立區(qū)塊組成，配有移動防雨罩，復(fù)雜的地下供水系統(tǒng)以及每個區(qū)域配有150個固定安裝的根管組成，Videometer設(shè)計(jì)了移動式半自動多光譜相機(jī)系統(tǒng)，相機(jī)可以沿著根管接口移動，高速拍攝，可以同時研究在3m深度處研究多達(dá)150個不同根管，了解根生長情況。RadiMax 項(xiàng)目致力于研發(fā)深根植物特征、改善植物耐寒性能。研究將利用較新構(gòu)建的根系表型成像系統(tǒng)Radimax來進(jìn)行地上和地下植物根系干旱表型反應(yīng)分析。Radimax是一款獨(dú)特的高通量根系成像系統(tǒng)，采用了較新的生物圖像分析以及數(shù)學(xué)建模技術(shù)。利用該設(shè)施以及數(shù)字統(tǒng)計(jì)方法，可以利用所獲得多個組學(xué)數(shù)據(jù)（基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)以及表觀基因組學(xué)）用以研究作物中干旱反應(yīng)的基因結(jié)構(gòu)。其中主要應(yīng)用之一是研究作物中的與非生物脅迫相關(guān)的表觀基因組分析。

Radimax研究人員以及Videometer公司，團(tuán)隊(duì)由具有表觀基因?qū)W和統(tǒng)計(jì)遺傳學(xué)背景的跨學(xué)科人員組成，團(tuán)隊(duì)成員了解植物培育、具備基因組和表型組數(shù)據(jù)集集成分析能力，可從系統(tǒng)角度研究作物中的復(fù)雜性狀結(jié)構(gòu)。

Copenhagen表型平臺主要采用了Videometer公司的多光譜成像系統(tǒng)。

田間表型成像系統(tǒng)組成如下：移動小車載多光譜相機(jī)系統(tǒng)和處理軟件、根管等。系統(tǒng)采用工程設(shè)計(jì)理念，在設(shè)計(jì)構(gòu)建時就要考慮整合。

主要特點(diǎn)

積分球提供均勻和彌散光線照明

5-10秒鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)光譜成像和定量分析

19-20 種不同波長/光源

多光譜熒光備選

6 或9.1 百萬像素/波長提供 1.2-3.6億像素 /幀分辨率

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備包括易于使用的設(shè)備校準(zhǔn)

與傳統(tǒng)RGB技術(shù)相比具有**的彩色測量功能

根據(jù)應(yīng)用需求可自動切換動態(tài)范圍

光源壽命長、可達(dá)10萬小時

獨(dú)特LED光源技術(shù)穩(wěn)定性增強(qiáng)

前光燈和背光燈組合、備選背光燈

相對樣品自動移動照明

強(qiáng)大探索軟件

常規(guī)應(yīng)用配方構(gòu)建工具（建模）

技術(shù)參數(shù)

全套分析時間：5-10秒/樣品

電源：100 -240 V AC， 50/60 Hz

電源功耗：300 VA

環(huán)境溫度：操作: 5 - 40℃，儲存；-5 -50℃

環(huán)境濕度：20-90 % RH相對濕度，非冷凝

PC 要求：*低配置: Intel i7 或更佳， 16GB RAM， USB2 端口， USB3超速端口

軟件要求：Microsoft Windows 7/8.1/10 Professional，l 64 bit， 新windows 版本

硬件備選：暗場/明場背光 ；濾波輪 (用于熒光)

軟件備選：圖像處理工具包 (IPT) ；光譜成像工具盒 (MSI) ；斑點(diǎn)工具盒

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；食品檢測；中藥成分分析與品質(zhì)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。