根系动态生长监测和显微成像系统

Dynamic monitoring system and microscopic imaging for Root growth

1、用途：

定时自动成像雾培、水培、琼脂培养基培、土培、沙培的盆栽农作物根系，并动态监测其根系生长速度，动态跟踪根系细微结构、根尖数和根毛变化，以及根尖病变情况，宏观动态统计分析不同时刻点根系的整体发展变化，还可分析洗净根系情况，获得根系生长的动态数据，以便科学客观地评价植物生长质量相应关键因素，如分析：光照、水肥、温湿度环境对生长与抗逆性的影响。

2、系统组成：

4组自动对焦800万像素多关节的大景深拍摄仪+背光套件+透明培养扁盒，1个条码扫码枪+1组10个的琼脂培养透明扁盒，1台光学分辨率4800×9600、A4加长的双光源彩色扫描仪，连续变焦单筒体视测量显微镜+500万像素显微相机、手动X-Y移动显微平台+上下光源，根系动态生长监测分析软件和电脑（酷睿i5 8400以上 CPU /8G内存/500G硬盘/1G显存/ 19.5”彩显/无线网卡）。

3、 主要性能指标：

1）多关节的大景深拍摄仪+背光成像套件可在植物侧面等位置上拍照成像。可调设定0.5-48小时间隔拍照来自动成像根系（标配4套动态生长监测拍照成像硬件，含4个宽240mm x高380mm的透明培养扁盒。监控电脑1分钟内可全自动拍完照另做他用。若需实时监测10个视野的作物植株，需配10套拍照成像组件）。也可用单套成像硬件，通过换盆扫码拍照或手动拍照来不限数量地成像对应编号的盆栽根系（标配1组10个的内空尺寸宽205mm x高305mm x厚5mm可做左右对比的琼脂培养基透明扁盒，以便用扫描仪获取细微至0.2mm直径的琼脂培养原位根系图像）。系统能自动生成根系的整体发展变化和生长的动态数据，动态图示标记活体根系每天的新生长量和统计其对应的新生长根量，包括不同深度位置上的根量变化。系统具备对根系生长异常的预警机制。

2）可按被监控根系分块区域图像显示根量随时间变化的密度热力图，各部位的变化精细度可由分块监控大小来自定义控制。根系软件能自动生成根系生长的视频，以便按时间节点来回溯查看。

3）可对原位土培根系图像进行交互引导分析、锁定编辑根系路径、修正根系的长短、粗细、位置等。具有鼠标编辑点的跟随放大镜。能自动拼接多张原位根系图。

4）可做洗净根系分析：1)根总长；2)根平均直径；3)根总面积；4)根总体积；5)根尖计数；6)分叉计数；7)交叠计数；8)根直径等级分布参数；9)根尖段长分布，10)可不等间距地自定义分段直径，自动测量各直径段长度、投影面积、表面积、体积 等，及其分布参数；11)能进行根系的颜色分析，确定出根系存活数量，输出不同颜色根系的直径、长度、投影面积、表面积、体积。12)能进行根系的拓扑分析，自动确定根的连接数、关系角等，还能单独地自动分析主根或任意一支侧根的长度和分叉数等，可单独显示标记根系的任意直径段相应各参数（分档数、档直径范围任意可改，可不等间距地自定义），并能进行根的分叉裁剪、合并、连接等修正，修正操作能回退，以快速获得正确的结果。13)能用盒维数法自动测根系分形维数。可分析根瘤菌体积在根系中的占比，以客观确定根瘤菌体贡献量。14)大批量的全自动根系分析，对各分析结果图可编辑修正。15)能做根系生物量分布的大批量自动化估算。16)能自动测量油菜、大豆等果荚的果柄、果身、果喙部分的粗细、长、弧长、玄高等参数。能自动测量各种粒的芒长。17)能测各类针叶的叶面积、长度、粗细。18)各分析图像、分布图、结果数据可保存，分析结果输出至Excel表，可输出分析标记图。

5）可单筒体视显微镜500万像素彩色成像（可放大270倍），能自动拼接多张显微根系图，可分辨小至0.01mm的根毛，方便观察根际细微结构、根尖数和根毛变化，以及根尖病变情况；手动X-Y移动显微平台可二维扫描微观根系，获得超高分辨率的大幅面根系图像。

根系动态生长监测和显微成像系统