實(shí)驗(yàn)室型高通量成像系統(tǒng)——Lab Scanalyzer LS30

全自動(dòng)、高通量對(duì)大量植株進(jìn)行成像

特別適合植物功能基因組學(xué)和植物表型組學(xué)

遺傳育種、突變株篩選、表型篩選的強(qiáng)大工具

機(jī)器人技術(shù)、圖像分析和大規(guī)模計(jì)算能力的完美結(jié)合

        實(shí)驗(yàn)室型高通量成像系統(tǒng)——Lab Scanalyzer LS30 是一套可以全自動(dòng)、高通量對(duì)大量小植株進(jìn)行成像的系統(tǒng)，可以選擇配置可見光（VIS）成像、近紅外（NIR）成像、紅外（IR）成像、熒光成像或激光掃描3D成像（只適合高度15 cm以下的小植株）中的一種或多種。成像系統(tǒng)帶程控移動(dòng)裝置，可以在X軸和Y軸上進(jìn)行移動(dòng)，并配有射頻或條形碼讀取器。Lab Scanalyzer LS30系統(tǒng)通過軟件控制攝像頭移動(dòng)到樣品上方（多孔板或小盆）進(jìn)行拍照，照片數(shù)據(jù)與該樣品的電子標(biāo)記（射頻或條形碼）一起存儲(chǔ)。軟件也可控制攝像頭對(duì)多孔板上的每個(gè)孔進(jìn)行單獨(dú)成像，每個(gè)孔的數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)（告訴軟件多孔板類型，然后自動(dòng)編碼，如A01、A02……）。

        軟件可以控制系統(tǒng)每天自動(dòng)對(duì)樣品進(jìn)行成像，獲得樣品成像的時(shí)間動(dòng)力學(xué)變化。只要點(diǎn)擊樣品的編碼，就可以獲得樣品的圖像及分析數(shù)據(jù)的時(shí)間動(dòng)力學(xué)變化，并可進(jìn)行復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和圖表分析。 

        系統(tǒng)提供頂部光源和底部光源，并可通過軟件控制光強(qiáng)變化。根據(jù)測(cè)量樣品數(shù)目的多少，可以選擇配置4、24、48或72個(gè)多孔板的版本，不同版本的外觀尺寸差別很大。如有特殊需要，可以定制更大版本。 

        由于全自動(dòng)、高通量測(cè)量獲得的數(shù)據(jù)非常龐大，本系統(tǒng)必須配置服務(wù)器來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。選購PHP遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫軟件，還可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程原理、控制和分析。

主要功能

• 全自動(dòng)、高通量對(duì)植物等小型樣品進(jìn)行可見光成像、近紅外成像、紅外成像、熒光成像（包括整株GFP成像）和/或激光掃描3D成像（每套系統(tǒng)可選擇一種或多種）

• 通過可見光成像可以測(cè)量植物的結(jié)構(gòu)、寬度、密度、對(duì)稱性、葉長(zhǎng)、葉寬、葉面積、葉角度、葉顏色、葉病斑、種子顏色、種子顏色面積等等50多個(gè)參數(shù)

• 通過近紅外成像可以分析植物的水分分布狀態(tài)、水力學(xué)研究、脅迫生理學(xué)研究等

• 通過紅外成像可以進(jìn)行植物干旱脅迫研究、蒸騰研究等

• 通過熒光成像可以分析植物的生理狀態(tài)

• 樣品可以是培養(yǎng)在多孔板中（如6、12、24、48、96、384孔板），也可以是長(zhǎng)在小花盆中。

• 高通量測(cè)量大量樣品

• 花盆大小范圍，直徑3.64 ~ 20.51 cm，高2.79 ~ 15.44 cm

• 可選擇成像分辨率，特別適用于96孔板高精度測(cè)量

• 進(jìn)行動(dòng)物/昆蟲的游動(dòng)/運(yùn)動(dòng)測(cè)試時(shí)，可自動(dòng)獲取圖像

應(yīng)用領(lǐng)域

植物功能基因組學(xué)、植物表型組學(xué)、遺傳育種、突變株篩選、植物生理學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物病理學(xué)、植物形態(tài)建模、植物生物信息學(xué)、種子生理學(xué)、種子病理學(xué)、植物脅迫生理學(xué)、植物水力學(xué)等研究領(lǐng)域。

應(yīng)用實(shí)例

整盆擬南芥的GFP成像

        實(shí)驗(yàn)室型高通量成像系統(tǒng)——Lab Scanalyzer LS30 特別適合于擬南芥植株的整株甚至是整盆的GFP成像。軟件可以自動(dòng)過濾掉盆和土壤引起的噪音，把有用的圖像抽提出來進(jìn)行進(jìn)一步分析。對(duì)于不同的GFP，可以定制激發(fā)波長(zhǎng)。下圖是整盆擬南芥的eGFP成像。

通過熒光成像進(jìn)一步分析植物的生理狀態(tài)

        植物的可見光成像更多的是反映植物的表觀信息，對(duì)生理狀態(tài)的反映有限。而熒光成像可以較深入的反映到植物的生理狀態(tài)，如下圖中，熱水處理部分葉片后，可見光成像看不出有什么區(qū)別，而熒光成像則可以反映出受損傷的部位。

植物的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)變化

        Lab Scanalyzer LS30系統(tǒng)特別適合于研究植物的形態(tài)學(xué)指標(biāo)和在生長(zhǎng)過程中這些指標(biāo)隨時(shí)間的動(dòng)力學(xué)變化，如下圖就是利用Scanalyzer HTS系統(tǒng)研究的擬南芥植株面積隨時(shí)間的動(dòng)力學(xué)變化。利用Lab Scanalyzer LS30系統(tǒng)可以研究玉米等大植株整個(gè)生活史的動(dòng)力學(xué)曲線，各種形態(tài)學(xué)指標(biāo)都可以測(cè)量。

利用表型參數(shù)的雷達(dá)圖進(jìn)行植株分類

        通過Lab Scanalyzer LS30系統(tǒng)可以獲得大量的植物表型參數(shù)，利用這些表型參數(shù)繪制的雷達(dá)圖，可作為反映植株形態(tài)的“指紋圖譜”。根據(jù)這種“指紋圖譜”可以對(duì)植株根據(jù)表型進(jìn)行分類，特別適合于數(shù)量性狀基因座（QTL）研究。下面兩個(gè)圖根據(jù)擬南芥的表型雷達(dá)圖進(jìn)行的植物分類，對(duì)于其它大型的農(nóng)作物用Scanalyzer 3D系統(tǒng)測(cè)量后，也可以獲得類似的結(jié)果。

圖1 擬南芥表型參數(shù)的靜態(tài)雷達(dá)圖（“指紋圖譜”）

利用5種參數(shù)做的雷達(dá)圖，分類結(jié)果用顏色顯示。數(shù)據(jù)為擬南芥生長(zhǎng)到第13天時(shí)的結(jié)果。

圖2 擬南芥表型參數(shù)的動(dòng)態(tài)雷達(dá)圖（“指紋圖譜”）

利用5種參數(shù)做的雷達(dá)圖，但增加了時(shí)間序列的數(shù)據(jù)。分類結(jié)果用顏色顯示。數(shù)據(jù)為擬南芥生長(zhǎng)到第0、4、8、13天時(shí)的結(jié)果。