琼脂根系表型成像分析系统

琼脂根系表型系统是一套新型高通量、自动化的植物表型成像系统。植物样品种植于专门设计的方形琼脂培养皿中。该系统可容纳数千个培养皿满负荷运行。琼脂根表型系统是一个开创性的解决方案，重新定义了植物根系的研究方法。

琼脂根表型系统从样品制备开始（包括介质浇注和自动机械臂播种等），进行5℃种子层化和专用生长舱的长期培养，同时通过机械臂和多个表型成像站操作实现完全自动化的表型成像分析。整个过程无需人为干预。该系统可以实现对植物根系及萌发幼苗的连续无损表型测量，包括自动检测植物根系的生长动态与各种荧光蛋白的表达，以及测量植物萌发幼苗的叶绿素荧光等。该系统还包括荧光高光谱成像功能，可进行香豆素等成像分析。此外，它还包含一个操作台，可以将细菌施加到指定的根系位置。整个系统的设计特别考虑了无菌实验条件，以及对转基因植物和细菌的操作。

主要模块功能：

■ 培养皿制备工作站：准备培养介质、自动浇注培养皿、机械臂自动播种

■ 种子层化舱：精确控温5℃、暗培养、容量2×360培养皿

■植物培养舱：多通道LED培养光源（白光/红光/远红光）、最大光强400µmol/m².s、可调控红光/远红光比例模拟光调控条件

■表型成像站：形态、叶绿素荧光（光合表型）、荧光蛋白、多光谱荧光（次生代谢）、高光谱等表型成像分析

■ 液体操作台：自动化液体操作、生物安全柜、机械臂自动细菌接种

■机械臂：高精度SCARA机械臂，完成培养皿在各功能模块间的全部自动化转运作业

技术指标：

培养舱布局：共3个培养舱，4培养架/舱，9培养盒/架，20培养皿/盒

系统通量：2160专用培养皿

样品托盘类型：专用培养皿，129×129×16.5mm

培养光源：每层培养架上均配备光源，每个培养架和LED通道均可独立调控

光质：配备冷白光、红光和远红光，红光/远红光比例调控范围：0.5-0.82

光强：距离光源30cm处最大光强400µmol/m².s

种子层化舱：精确控温5℃、暗培养、容量2×360培养皿

培养皿制备工作站容量：1500培养皿

无菌处理：HEPA高效空气过滤，UV-C紫外杀菌

成像站：2台叶绿素荧光与多光谱荧光成像站、形态成像站、VNIR高光谱成像站

■成像传感器：

传感器类型：CMOS

分辨率：4112×3006，12.36MP；binning模式2056×1503，3.09MP

位深度：12bit

传感器尺寸：1.1”

快门：全域快门

自由运行模式最大fps：2

像素尺寸：3.45µm；binning模式6.9µm

通讯接口：GigE千兆以太网

■叶绿素荧光测量光源：620nm红橙光、5700K冷白光、735nm远红光

■多光谱荧光与荧光蛋白测量光源：365nm紫外光，445nm品蓝光，470nm蓝光，505nm青光，530nm绿光，590nm琥珀色光

■形态测量光源：5700K冷白光

■叶绿素荧光成像参数：Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, Fv'/ Fm', Fv/ Fm, Fv', Ft, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, qL, QY, QY_Ln, Rfd, ETR等50多个叶绿素荧光参数

■荧光蛋白成像：GFP、YFP、RFP、BFP等

■滤波器：F469、F483、F513、F565、F586、F593、F520、F635、glass等（选配）

■VNIR高光谱成像

光谱范围：350-900nm

谱带尺寸：520nm

入射狭缝宽度：50μm

像素色散：0.28nm/pixel

波长分辨率：2nm FWHM

光谱分辨率：480 pixels

空间分辨率：500 pixels

帧频：45fps

传感器类型：CMOS

图像分辨率：1920×1000

位深度：12bit

像素尺寸：5.86µm

动态范围：67dB

光源：反射模式：白光；荧光模式：紫外光

控制与数据接口：GigE千兆以太网

应用案例：

荷兰植物生态表型中心NPEC已经从易科泰的欧洲合作公司购置了多套植物表型成像系统。琼脂根系表型成像分析系统是他们的最新合作成果，于2023年刚刚建设完成。

产地：欧洲