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WIWAM植物表型组学平台表征分析仪器-植物表型研究的意义

植物表型是现代植物研究的重要方向之一,它是一个多学科交叉领域的研究方向对现代生物体研究有着重要意义。我们知道的植物的形态表型变化与外界环境变化有着密切的关系。因此,在现代植物研究、农业研究中,植物表型的都是热门研究方向之一。中国工程院院士、南京农业大学盖钧镒教授介绍说,植物的株型株高、叶片的大小颜色、扬花抽穗时的形态,都是植物的表型。“对于作物的研究,最终还是要落到作物的表型上,包括抗病性、抗虫性、品质等。但表型是不容易看见的。

植物表型是通过与环境的相互作用形成了植物的动态表型。了解在不断变化的环境中跨越植物生命周期的过程,对于推进植物基础科学及其转化为包括育种和作物管理在内的应用技术至关重要。因此,植物研究界面临着准确测量越来越多的植物的各种性状的需要,以帮助植物适应资源有限的环境和低投入的农业。

植物表型对植物研究的意义

从生物体的早期阶段到生命的末期,表型是由生物体与其环境的相互作用发展而来的,从空间和时间的维度来记录生物系统及其环境几乎是不可能的任务,而这些维度是了解特定表型发展所必需的。此外,表型的可塑性,特别是在植物中是巨大的,是它们适应特定环境的一部分,这种表型的可塑性甚至产生反馈循环。因此,这种“记忆效应”使得表型非常依赖于作物以前的经验以及它们对环境的适应,这甚至可以对后代产生影响。

植物表型是指能够反映植物细胞、组织、器官、植株和群体结构及功能特征的物理、生理和生化性状,其本质实际是植物基因图谱的时序三维表达及其地域分异特征和代际演进规律。碱基序列构成了基因组数据分析的基本单元,通过对植物样本进行测序即可获得包含基因组全部基因排列和间距信息的一维物理图谱,除少量基因突变外,碱基序列可认为是客观存在的。而植物表型是这些基因与环境相互作用后在时空中的三维表达,它是植物基因在与环境的相互作用中其遗传信息被选择性地表征,并完成一个动态的生活史。因此,植物表型组所包含的信息量和复杂程度已远远超出人们的预估。

植物表型是指植物可测量的特征和性状,是植物受自身基因表达、环境影响相互作用的结果,也是决定农作物产量、品质和抗逆性等性状的重要因素.大多数植物表型信息可通过数字图像处理的方法获取和分析.随着基因组学研究的快速发展,传统植物表型研究方法在诸多方面已无法满足进一步研究的需要,高精度、高通量的植物表型获取技术成为植物表型研究的新兴热点方向.近年来深度学习在数字图像处理领域取得了突破性进展,在物体识别、分割等应用上,基于深度学习的图像处理在技术表现上远好于传统方法.在植物表型研究领域,如何使用深度学习技术研究植物表型已成为研究人员十分关注的一项研究问题。

产品说明

WIWAM Line是一款高通量可重复性表型机器人,用于对小型植物,如小玉米植物研究。该机器人可定期对多种植物参数进行自动化灌溉和并测量多种植物生长参数。WIWAM line代替了很多手工处理,省时省钱,精度极高。

WIWAM Line由花盆定位桌面,不同个体线路,底层端口机器人以及1或多个成像或称重/浇水站组成。全套系统可以安装在现有生长室,内置高品质工业部件。植物在各自花盆内生长,预设时间间隔,机器臂提取植物,将其带到成像和称重浇水工作站。机器人将桌面上的线路移到旁边,生成机械臂到定位花盆所需空间,并将其提升脱离桌面。RFID读取装置以及花盆底部的RFID标签,可作为额外花盆识别法,识别和校正桌面上因手工花盆安置造成的错误。通常旁边取景照相机从不同角度获得图像。成像站可安装一系列照相机系统。组合称重/浇水站集成在机器臂上。花盆中植物在浇水时旋转以获得最佳水分布。灌溉精度极高可达+/- 0.1 mL。另外,灌溉可基于自动目标重量计算或固定量。在整个实验过程中,可精确控制土壤湿度水准。集成光温度和湿度传感器可监控温度,详细记录实验生长条件。
产品特点

1、浇水时花盆旋转以获得最佳水分布

2、高精度灌溉(达0.1mL !).

3、WIWAM Line 可配置环境传感器

4、WIWAM Line 配有直观用户界面

5、开放式数据库结构

6、可提供全定制系统
WIWAM植物表型组学平台表征分析仪器图像分析和数据可视化

WIWAM Line有VIB开发的图像分析和数据可视化软件支持。此软件包,称为PIPPA,是中央网络界面和数据库,一方面用来为不同类型的WIWAM植物表型平台提供管理的工具,另一方面用于分析图像和数据。
PIPPA与该平台通讯,通过将PIPPA网络界面生成的实验结果传到平台。每个花盆的处理和基因型信息已在数据库限定以确保在整个实验中的数据一体性。实验期间,PIPPA对来自平台的称重,灌溉测量,环境数据,错误记录以及图像信息进行处理分析。PIPPA支持这些图像后续处理 (旋转/收获/等)。图像分析文本可以在PIPPA界面初始化,可设置于网络服务器运行(独立版本)或计算机群运行,以快速生成结果。随后通过检查数据是否在特定阈值之内可在网络几面对输出文本进行验证,例如是否生长相关性状,如植物枝条面积一段时间内是否增加。平台收集的环境和称重/浇水数据以及图像处理数据在PIPPA显示,图表生成组件生成图表,支持几种类型图表,可聚焦以及输出文档。数据也可从文件导入PIPPA 或从PIPPA 数据库导出数据到文档,将应用范围最大化。另外因可直接获得所有图像数据,你也可通过最喜欢的分析文本轻松处理图像。

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