实验室高通量植物成像系统

全自动、高通量对大量植株进行成像
特别适合植物功能基因组学和植物表型组学
遗传育种、突变株筛选、表型筛选的强大工具
机器人技术、图像分析和大规模计算能力的完美结合

 

实验室高通量植物成像系统——Scanalyzer HTS是一套可以全自动、高通量对大量小植株进行成像的系统，可以选择配置可见光（VIS）成像、近红外（NIR）成像、红外（IR）成像、荧光成像或激光扫描3D成像（只适合高度15 cm以下的小植株）中的一种或多种。成像系统带程控移动装置，可以在X轴和Y轴上进行移动，并配有射频或条形码读取器。Scanalyzer HTS系统通过软件控制摄像头移动到样品上方（多孔板或小盆）进行拍照，照片数据与该样品的电子标记（射频或条形码）一起存储。软件也可控制摄像头对多孔板上的每个孔进行单独成像，每个孔的数据分布存储（告诉软件多孔板类型，然后自动编码，如A01、A02……）。（下载演示视频）

软件可以控制系统每天自动对样品进行成像，获得样品成像的时间动力学变化。只要点击样品的编码，就可以获得样品的图像及分析数据的时间动力学变化，并可进行复杂的统计学分析和图表分析。

系统提供顶部光源和底部光源，并可通过软件控制光强变化。根据测量样品数目的多少，可以选择配置4、24、48或72个多孔板的版本，不同版本的外观尺寸差别很大。如有特殊需要，可以定制更大版本。

由于全自动、高通量测量获得的数据非常庞大，本系统必须配置服务器来存储数据。选购PHP远程数据库软件，还可以对系统进行远程原理、控制和分析。

主要功能
◆ 全自动、高通量对植物等小型样品进行可见光成像、近红外成像、红外成像、荧光成像（包括整株GFP成像）和/或激光扫描3D成像（每套系统可选择一种或多种）
◆ 通过可见光成像可以测量植物的结构、宽度、密度、对称性、叶长、叶宽、叶面积、叶角度、叶颜色、叶病斑、种子颜色、种子颜色面积等等50多个参数
◆ 通过近红外成像可以分析植物的水分分布状态、水力学研究、胁迫生理学研究等
◆ 通过红外成像可以进行植物干旱胁迫研究、蒸腾研究等
◆ 通过荧光成像可以分析植物的生理状态
◆ 样品可以是培养在多孔板中（如12、24、48、96、384孔板），也可以是长在小花盆中。
◆ 高通量测量大量样品，标准配置可选择装4、24、48或72个多孔板的版本
◆ 花盆大小范围，直径3.64 ~ 20.51 cm，高2.79 ~ 15.44 cm
◆ 可选择成像分辨率，特别适用于96孔板高精度测量
◆ 进行动物/昆虫的游动/运动测试时，可自动获取图像

应用领域
植物功能基因组学、植物表型组学、遗传育种、突变株筛选、植物生理学、农业科学、植物病理学、植物形态建模、植物生物信息学、种子生理学、种子病理学、植物胁迫生理学、植物水力学等研究领域。

HTS系统的成像扫描模式

多孔板扫描模式	整个多孔板像素	每个孔的像素
每个板扫描1次	1 228 800	12 800
每个板扫描4次	4 915 200	51 200
每个板扫描9次	11 059 200	115 200
每个板扫描16次	19 660 800	204 800
每个板扫描96次	117 964 800	1 228 800

应用实例
◆ 整盆拟南芥的GFP成像
实验室型高通量植物成像系统Scanalyzer HTS特别适合于拟南芥植株的整株甚至是整盆的GFP成像。软件可以自动过滤掉盆和土壤引起的噪音，把有用的图像抽提出来进行进一步分析。对于不同的GFP，可以定制激发波长。下图是整盆拟南芥的eGFP成像。

◆ 通过荧光成像进一步分析植物的生理状态植物的可见光成像更多的是反映植物的表观信息，对生理状态的反映有限。而荧光成像可以较深入的反映到植物的生理状态，如下图中，热水处理部分叶片后，可见光成像看不出有什么区别，而荧光成像则可以反映出受损伤的部位。

热水处理部分叶片（红框区域）后的可见光成像原始照片和软件成像	热水处理部分叶片（红框区域）后的荧光成像原始照片和软件成像

◆ 植物的生长动力学变化高通量Scanalyzer HTS系统特别适合于研究植物的形态学指标和在生长过程中这些指标随时间的动力学变化，如下图就是利用Scanalyzer HTS系统研究的拟南芥植株面积随时间的动力学变化。利用Scanalyzer 3D系统可以研究玉米等大植株整个生活史的动力学曲线，各种形态学指标都可以测量。

t = 0 d	t = 4 d	t = 7 d	t = 11 d

基于面积的植株生长动力学曲线

◆ 利用表型参数的雷达图进行植株分类
通过Scanalyzer HTS系统可以获得大量的植物表型参数，利用这些表型参数绘制的雷达图，可作为反映植株形态的“指纹图谱”。根据这种“指纹图谱”可以对植株根据表型进行分类，特别适合于数量性状基因座（QTL）研究。下面两个图根据拟南芥的表型雷达图进行的植物分类，对于其它大型的农作物用Scanalyzer 3D系统测量后，也可以获得类似的结果。

利用表型参数的雷达图进行植株分类 南芥表型参数的静态雷达图（“指纹图谱”） 利用5种参数做的雷达图，分类结果用颜色显示。数据为拟南芥生长到第13天时的结果。