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1 背景
根系對植物起著支撐作用,是植物的吸水器官,吸鹽器官,在生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)中扮演著重要角色。但是,由于根系是大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)“隱藏的一半”,對它進(jìn)行準(zhǔn)確取樣、測定、觀察存在一定困難。長期以來,對根系的研究主要還是采用挖掘法、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)》雜志于2004年6月出版了一本專輯認(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)的研究難度之大。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。
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2 根系研究的系統(tǒng)解決方案
2.1 功能
1)原位、非破壞的研究植物根系
2)全方位分析植物根系
3)長期監(jiān)測植物根系的生長動態(tài)
4)大容量、高效率、高精度的獲取根系信息
5)利用盆栽植物進(jìn)行大批量快速篩選,獲得合適的突變株后直接移植到室外土壤中,繼續(xù)進(jìn)行長期監(jiān)測,進(jìn)行長期的系統(tǒng)性實驗
2.2 所需設(shè)備及用途
1)植物根系X-光掃描成像分析系統(tǒng)RootViz FS(室內(nèi))
* 對盆栽植物的根系進(jìn)行原位成像分析,可以拍攝根系的X-光立體照片
* 全方位分析植物根系所有部分
* 在植物生長的不同階段對根系的生長進(jìn)行長期動態(tài)監(jiān)測
* 大批量篩選根系突變株
* 完全可控條件下進(jìn)行根系的生理、病理研究
2)植物根系生長監(jiān)測監(jiān)測系統(tǒng)CI-600(室外)
* 非破壞性的原位360度多層次旋轉(zhuǎn)式掃描成像系統(tǒng)
* 可定點、連續(xù)觀測根系在整個生長季的動態(tài)變化
* 大批量埋設(shè)根管,大量樣點的長期監(jiān)測
3)植物根系分析軟件WinRHIZO Tron MF
* 對RootViz FS和CI-600的測量結(jié)果進(jìn)行分析
* 可以分別對總根、活動根、活動根段的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析
* 可以改變顯示信息的顏色,給圖片、根系和片段添加注釋
* 可以拼接不同深度、不同時間獲得的圖像,進(jìn)行時空動力學(xué)變化分析
3 植物根系X-光掃描成像系統(tǒng)RootViz FS
全球第一款為植物根系拍攝X-光照片的系統(tǒng),獲得2007年美國R&D 100大獎(“發(fā)明界的奧斯卡獎”)的產(chǎn)品。RootViz FS可以高效、高精度、非破壞性的對盆栽植物的根系進(jìn)行原位成像分析,可以全方位分析植物根系的所有部分(包括根尖等),并且可以在植物生長的不同階段對根系進(jìn)行長期動態(tài)監(jiān)測。
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小型分析系統(tǒng) | 大型分析系統(tǒng) | 大型分析系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造 |
3.3 根系X-光掃描成像系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)
* X-射線發(fā)生器: 20KeV@800mA;35u spot size
* X-射線數(shù)碼相機: 1024 x 1024 CMOS;GdOs Scintillator
* 精確的三維調(diào)節(jié)工作臺: 精度達(dá)25 mm
* 速度:平面圖25株/h;立體圖15株/h
* 范圍:最大根長0.6 m;最大高度2.1 m
* 分辨率:2000×2048像素
3.4 根系X-光掃描成像系統(tǒng)的應(yīng)用實例
應(yīng)用實例一:根系的X-光立體成像
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玉米幼苗根系的X-光立體成像 |
應(yīng)用實例二:根系生長發(fā)育的長期動態(tài)監(jiān)測
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第4天 | 第7天 | 第10天 | 第13天 | 第16天 | 第28天 | 第40天 |
玉米出苗后40天的根系動態(tài)生長監(jiān)測
(利用紅/藍(lán)立體眼鏡可以觀看立體效果)
應(yīng)用實例三:不同品種間根系角度差異分析
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兩種水稻(Ra4993和Ra5531)的不同變種間根系的差異,利用植物根系X-光掃描成像分析系統(tǒng)可以容易的進(jìn)行分析,而傳統(tǒng)的洗根后掃描的方法會將根系間的角度差別忽略掉
(利用紅/藍(lán)立體眼鏡可以觀看立體效果)
應(yīng)用實例四:根系系統(tǒng)分類
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感染病蟲的玉米根系 |
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4.3 CI-600的主要技術(shù)參數(shù)
* 掃描頭分辨率:最大1200dpi或188兆像素
* 單圖尺寸:21.56 x 19.56 cm
* 掃描速度:5~15s
* 電腦接口:USB
* 供電:電腦USB供電
* 掃描頭尺寸:直徑6.4cm,長34.3cm
* 透明根管尺寸:內(nèi)徑6.4cm,長182.9cm(長度可以定制)
* 重量:約1Kg
4.4 CI-600的應(yīng)用實例
右圖為Northern Arizona University的Dylan Fischer博士的實驗結(jié)果,從上到下為連續(xù)掃描的6張360度圖片拼接在一起,每張圖片的原始尺寸為21.59 x 19.56 cm。
(這里為了排版需要,將圖片的分辨率大大降低)
5 植物根系分析軟件WinRHIZO Tron MF
根系分析軟件WinRHIZO Tron MF是一款功能非常強大的專業(yè)根系分析軟件,可以對RootViz FS和CI-600的測量結(jié)果進(jìn)行分析,其主要特性如下:
◆ 總根測量(根長、表面積、投影面積、體積、平均直徑和數(shù)目的提示)
◆ 活動根的名稱和它的測量數(shù)據(jù)(長度,表面積...)
◆ 活動根段的編號和其測量數(shù)據(jù)(長度,比表面積...)
◆ 可以移動分析區(qū)域里單個根或所有根系
◆ 可以改變顯示信息的顏色
◆ 可以給圖片、根系和片段添加注釋
◆ 可以將根管不同深度不同時間的掃描圖像連接起來進(jìn)行整體分析
◆ 文件以ASCII文本格式保存,兼容多數(shù)表格程序(如Excel)
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時空變化分析(橫軸為時間,不同季節(jié);縱軸為空間,不同深度) |
澤泉科技有限公司是一家致力于引進(jìn)歐美高科技產(chǎn)品并提供系統(tǒng)解決方案的高科技公司。澤泉科技不僅向用戶提供儀器設(shè)備的選型、采購、安裝調(diào)試、技術(shù)培訓(xùn)和售后支持等服務(wù),還向用戶提供系統(tǒng)解決方案及集成服務(wù)。 公司由陸地環(huán)境部、水環(huán)境部和系統(tǒng)集成部組成。陸地環(huán)境部主要提供植物、土壤、氣象和環(huán)境領(lǐng)域需要的儀器,并提供氣象監(jiān)測、節(jié)水灌溉、生態(tài)監(jiān)測站等項目的系統(tǒng)解決方案;水環(huán)境部主要提供海洋和淡水研究中需要的儀器,并提供近岸、水上(浮標(biāo)型)和移動型(水下機器人)監(jiān)測/預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)解決方案;系統(tǒng)集成部主要為專業(yè)用戶提供定制個性化服務(wù)。 |
迄今,我們已經(jīng)與30多家國際著名生態(tài),植物儀器研發(fā)制造商達(dá)成了代理協(xié)議,負(fù)責(zé)其產(chǎn)品在中國大陸和香港地區(qū)的技術(shù)銷售和售后服務(wù),逐步形成了SPAC土壤-植物-大氣循環(huán)體全系列的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),方便了國內(nèi)專業(yè)用戶的實驗需求。針對德國WALZ公司PAM系列產(chǎn)品,圍繞PAM脈沖-振幅-調(diào)制熒光技術(shù)在植物光合作用研究領(lǐng)域的應(yīng)用,我們建立了“德國WALZ公司中國技術(shù)服務(wù)中心”,每月定期在全國范圍內(nèi)舉辦實驗培訓(xùn)班,提供國內(nèi)外最新的文獻(xiàn)支持和交流,在國內(nèi)也得到了廣大用戶的大力支持和認(rèn)可。 |
公司成立于2000年,總部位于上海,并在北京和成都設(shè)有分部。公司員工全部具有本科以上學(xué)歷,其中技術(shù)人員均具有博士或碩士學(xué)歷。同時依托各地合作伙伴將業(yè)務(wù)領(lǐng)域擴展到全國。取得以上成績的原因,就在于澤泉科技不僅向中國生命科學(xué)研究與應(yīng)用領(lǐng)域提供品質(zhì)良好的儀器,并且在售前售后提供了一系列增值服務(wù)和強有力的技術(shù)支持。澤泉的團隊由幾十位具有生化、生理、生態(tài)、農(nóng)學(xué)、海洋學(xué)、環(huán)境保護(hù)等行業(yè)技術(shù)背景及市場經(jīng)驗,又熟悉產(chǎn)品特性與應(yīng)用的專業(yè)人士組成,具有豐富的生態(tài)儀器領(lǐng)域技術(shù)服務(wù)經(jīng)驗。與此同時,我們?yōu)榱烁玫奶峁⿲I(yè)服務(wù),我們與國內(nèi)諸多權(quán)威研究機構(gòu)建立了合作實驗室,其中包括:“中科院植物所生態(tài)聯(lián)合實驗室”,“北京林業(yè)大學(xué)植物生態(tài)聯(lián)合實驗室”,“中科院地理所土壤重金屬污染調(diào)查聯(lián)合實驗室”,“新疆生態(tài)地理所植物生態(tài)聯(lián)合實驗室”等多個技術(shù)支撐單位。 |
專業(yè)的精神,積極的態(tài)度,誠信的商業(yè)原則是澤泉科技有限公司全體同仁對廣大用戶的承諾。今天,澤泉正攜手眾多國際一流廠商,為我們的廣大客戶提供更多、更優(yōu)秀的產(chǎn)品和一流的服務(wù)! |
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