高通量植物根系表型微根窗测量系统RhizoTube

高通量植物根系表型微根窗测量系统RhizoTube

植物根系具有固定植物、吸收水分、摄取营养、调节土壤微生物等重要作用,具有重要的研究价值。但由于植物根系埋藏于地下,长期以来缺乏有效的研究工具和研究手段,与地上部研究相比,一直处于落后地位,已经成为植物表型组学研究的瓶颈!传统的研究方法主要采用洗根法,即将根系从土壤里取出,洗涤干净,然后通过扫描手段进行分析,然而这种方法需要大量的人力物力,并且破坏了根系结构,无法连续监测。

为了解决以上问题,法国农科院INRA的科学家基于微根窗技术,集合自动传送技术、图像获取与分析以及大规模运算技术,创新的开发出一款高通量植物园根系表型测量系统RhizoTube,从而实现了植物根系表型全自动、高通量、非损伤的长期监测,必将极大推动植物根系研究进展,为作物育种和精准农业服务。

功能特性 

  • 非损伤、长期监测植物根系生长变化
  • 全自动、高通量测量
  • 可以集成到植物表型平台
  • 测量精度高,数据准确
  • 单个RhizoTube可以承载1到6株植物
  • 集成自动灌溉装置,保证所有植物生活条件一致

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RhizoTube结构

结构  WechatIMG516

RhizoTube包含一根透明的PAM外管和一根不锈钢内管,通过底部螺栓和顶部星形固定装置集成在一起,中间一层18 μm厚度的蓝色塑料薄膜,植物生长于膜与外管之间,该膜允许水分、营养液和微生物通过,并防止根系伸入基质内部。营养液通过顶部加入,渗入基质,直至充满整个内管与膜中间的区域,以备植物生长所需。通过一个特殊定制的底部平面基座(包含RFID识别标签),便可以将RhizoTube和传送带系统有机整合,实现全自动、高通量植物根系表型测量的目的。

成像系统RhizoCab

RhizoCab是一个由铝合金和玻璃组成的成像室(W x D x H = 1.5 m x 1.5 m x 2.5 m),内部配有465 nm、525 nm和625 nm三组特殊LED光源,侧面固定一台高分辨率相机(蔡司50 mm f/2 Makro-Planar 镜头和Basler raL12288-8gm相机),该相机可以根据实验需求进行移动。当传送系统将RhizoTube送至指定位置后,利用自动旋转装置进行360°旋转,与此同时相机会对整个RhizoTube高度范围内进行成像,对于一个给定的波长,成像时间大约10秒。此外,您还可以将相机定焦于某个感兴趣的区域,以便获得更高分辨率的图像。

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应用实例

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植物培养51天,利用RhizoCab采集图像(a);10毫克当量矿质氮条件下培养18天的豌豆(Cameor基因型)根系(b);不含土壤矿质氮(c);不含土壤矿质氮条件下培养18天的豌豆(Kayanne基因型)根系(d); 3600;分辨率(1个像素等于7 μm)下根瘤区域细节(e)

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高土壤氮条件下的油菜根系(a);低土壤氮条件下的油菜根系(b);高土壤氮条件下的Vulpia根系(c);低土壤氮条件下的Vulpia根系(d)。其中,(a)(b)图像拍摄于播种后29天,(c)(d)图像拍摄于播种后51天。

主要技术参数

  • 根管直径:180 mm
  • 有效高度:500 mm
  • 总高度:540 mm,不带灌溉系统;565 mm,带灌溉系统
  • 承载重量:8 kg
  • 基质体积:8 L
  • 根管材质:不锈钢304L – PMMA – HDPE
  • 自动排水装置:有
  • 膜材质:聚酰胺32μ
  • 成像面积:8 cm2
  • 重力灌溉系统:有
  • 自动/手动遮蔽
  • 平面底座,用于放置于传送带上

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产地:法国

代表文献:

Jeudy C, Adrian M, Baussard M, Bernard C, Bernaud E, Bourion V,Busset H, Cabrera-Bosquet L, Cointault F, Han S, Lamboeuf M, Moreau D, Pivato B, Prudent M, Trouvelot S, Truong HN, Vernoud V, Voisin AS, Wipf D and Salon C(2017)RhizoTubes as a new tool for high throughput imaging of plant root development and architecture: test, comparison with pot grown plants and validation, Plant Methods, 2016,https://doi.org/10.1186/s13007-016-0131-9