根系動(dòng)態(tài)生長(cháng)監測和顯微成像系統

Dynamic monitoring system and microscopic imaging  for Root growth

1、用途：

定時(shí)自動(dòng)成像霧培、水培、瓊脂培養基培、土培、沙培的盆栽農作物根系，并動(dòng)態(tài)監測其根系生長(cháng)速度，動(dòng)態(tài)跟蹤根系細微結構、根尖數和根毛變化，以及根尖病變情況，宏觀(guān)動(dòng)態(tài)統計分析不同時(shí)刻點(diǎn)根系的整體發(fā)展變化，還可分析洗凈根系情況，獲得根系生長(cháng)的動(dòng)態(tài)數據，以便科學(xué)客觀(guān)地評價(jià)植物生長(cháng)質(zhì)量相應關(guān)鍵因素，如分析：光照、水肥、溫濕度環(huán)境對生長(cháng)與抗逆性的影響。

2、系統組成：

4組自動(dòng)對焦800萬(wàn)像素多關(guān)節的大景深拍攝儀+背光套件+透明培養扁盒，1個(gè)條碼掃碼槍+1組10個(gè)的瓊脂培養透明扁盒，1臺光學(xué)分辨率4800×9600、A4加長(cháng)的雙光源彩色掃描儀，連續變焦單筒體視測量顯微鏡+500萬(wàn)像素顯微相機、手動(dòng)X(jué)-Y移動(dòng)顯微平臺+上下光源，根系動(dòng)態(tài)生長(cháng)監測分析軟件和電腦（酷睿i5 8400以上 CPU /8G內存/500G硬盤(pán)/1G顯存/ 19.5”彩顯/無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡）。

3、 主要性能指標：

1）多關(guān)節的大景深拍攝儀+背光成像套件可在植物側面等位置上拍照成像。可調設定0.5-48小時(shí)間隔拍照來(lái)自動(dòng)成像根系（標配4套動(dòng)態(tài)生長(cháng)監測拍照成像硬件，含4個(gè)寬240mm x高380mm的透明培養扁盒。監控電腦1分鐘內可全自動(dòng)拍完照另做他用。若需實(shí)時(shí)監測10個(gè)視野的作物植株，需配10套拍照成像組件）。也可用單套成像硬件，通過(guò)換盆掃碼拍照或手動(dòng)拍照來(lái)不限數量地成像對應編號的盆栽根系（標配1組10個(gè)的內空尺寸寬205mm x高305mm x厚5mm可做左右對比的瓊脂培養基透明扁盒，以便用掃描儀獲取細微至0.2mm直徑的瓊脂培養原位根系圖像）。系統能自動(dòng)生成根系的整體發(fā)展變化和生長(cháng)的動(dòng)態(tài)數據，動(dòng)態(tài)圖示標記活體根系每天的新生長(cháng)量和統計其對應的新生長(cháng)根量，包括不同深度位置上的根量變化。系統具備對根系生長(cháng)異常的預警機制。

2）可按被監控根系分塊區域圖像顯示根量隨時(shí)間變化的密度熱力圖，各部位的變化精細度可由分塊監控大小來(lái)自定義控制。根系軟件能自動(dòng)生成根系生長(cháng)的視頻，以便按時(shí)間節點(diǎn)來(lái)回溯查看。

3）可對原位土培根系圖像進(jìn)行交互引導分析、鎖定編輯根系路徑、修正根系的長(cháng)短、粗細、位置等。具有鼠標編輯點(diǎn)的跟隨放大鏡。能自動(dòng)拼接多張原位根系圖。

4）可做洗凈根系分析：1)根總長(cháng)；2)根平均直徑；3)根總面積；4)根總體積；5)根尖計數；6)分叉計數；7)交疊計數；8)根直徑等級分布參數；9)根尖段長(cháng)分布，10)可不等間距地自定義分段直徑，自動(dòng)測量各直徑段長(cháng)度、投影面積、表面積、體積 等，及其分布參數；11)能進(jìn)行根系的顏色分析，確定出根系存活數量，輸出不同顏色根系的直徑、長(cháng)度、投影面積、表面積、體積。12)能進(jìn)行根系的拓撲分析，自動(dòng)確定根的連接數、關(guān)系角等，還能單獨地自動(dòng)分析主根或任意一支側根的長(cháng)度和分叉數等，可單獨顯示標記根系的任意直徑段相應各參數（分檔數、檔直徑范圍任意可改，可不等間距地自定義），并能進(jìn)行根的分叉裁剪、合并、連接等修正，修正操作能回退，以快速獲得*正確的結果。13)能用盒維數法自動(dòng)測根系分形維數。可分析根瘤菌體積在根系中的占比，以客觀(guān)確定根瘤菌體貢獻量。14)大批量的全自動(dòng)根系分析，對各分析結果圖可編輯修正。15)能做根系生物量分布的大批量自動(dòng)化估算。16)能自動(dòng)測量油菜、大豆等果莢的果柄、果身、果喙部分的粗細、長(cháng)、弧長(cháng)、玄高等參數。能自動(dòng)測量各種粒的芒長(cháng)。17)能測各類(lèi)針葉的葉面積、長(cháng)度、粗細。18)各分析圖像、分布圖、結果數據可保存，分析結果輸出至Excel表，可輸出分析標記圖。

5）可單筒體視顯微鏡500萬(wàn)像素彩色成像（可放大270倍），能自動(dòng)拼接多張顯微根系圖，可分辨小至0.01mm的根毛，方便觀(guān)察根際細微結構、根尖數和根毛變化，以及根尖病變情況；手動(dòng)X(jué)-Y移動(dòng)顯微平臺可二維掃描微觀(guān)根系，獲得超高分辨率的大幅面根系圖像。

根系動(dòng)態(tài)生長(cháng)監測和顯微成像系統