PathoViewer高通量表型平台

通用介绍

PathoViewer是一款高通量植物表型成像平台，使用了高分辨率图像在可控条件下对植物进行表型成像。该系统配备有6MP-16 bit的相机系统以及各种光学滤波轮，有广泛用途，例如测量叶绿素荧光、红色荧光蛋白、绿色荧光蛋白、自荧光、RGB改进花青素反射指数以及叶绿素指数等。系统为自动系统，用于测量植物或植物部分的生物或非生物胁迫。

Pathoviewer 特点

Pathoviewer组合了RGB, 叶绿素荧光、花青素、NIR和GFP/RFP图像处理，对生物和非生物胁迫的影响进行成像。这些相机也可为研究人员采集植物科学相关信息，另外还可对表型特征可视化。下文将对测量的最重要参数进行讨论。

FV/FM 

Pathoviewer能测量的最重要参数是Fv/FM值。该值通过叶绿素荧光获取，是指示测量植物光合性能的参数。荧光可用于测量PSII光合作用中的多种参数如线性电子流，CO₂同化以及变化。

Fluorescence quenching analysis determined by modulated fluorescence. FO = minimum fluorescentile sheet,FM = maximum fluorescentile sheet and Fv = variable fluorescentile sheet (Baker N. R., 2008)

Example of an Fv/FM - measurement applied to wheat infected with Zymoseptoria tritici

花青素

测量的第二个重要指标是花青素指数。花青素指数与叶片花青素指数相关，该指数在特定胁迫条件下发生变化。

绿色荧光蛋白(GFP) 和红色荧光蛋白 (RFP) 成像:

Pathoviewer最常用的成像是绿色和红色荧光蛋白成像（GFP和RFP）。这些蛋白可检测体内蛋白，从而提供观察特定细胞结构的全新视角。另外，该成像原理也可用于鉴别基因功能和调控网络。

GFP光谱特征图：虚线代表激发光谱、实线表示激发光谱 

绿色荧光蛋白与其它荧光标记工作原理一样。首先，需要有光源，确保实现激发。LED 光为Pathoviewer提供光源。另外，Pathoviewer 包括二向色性，确保激发通路和发射通路分离。系统还包括滤波，用于发送发射波长，同时封闭激发波长。 GFP蛋白案例如下所示。

含GFP蛋白的植物RGB图像； Pathoviewer多光谱相机图像.

含GFP的小麦RGB 图像； Pathoviewer多光谱相机图像. 

SMO构建Pathoviewer平台介绍

WIWAM植物表型成像系统由比利时SMO公司与GHent大学VIB研究所研制生产，整合了LED植物只能培养、自动化控制系统、叶绿素荧光成像测量分析、植物热成像分析、植物近红外成像分析、植物高光谱分析、植物多光谱分析、植物CT断层扫描分析、自动条码识别管理、RGB真3D成像等多项先进技术，以优化的方式实现大量植物样品以优化的方式实现大量植物样品——从拟南芥、水稻、玉米到各种其它植物的生理生态与形态结构成像分析，用于高通量植物表型成像分析测量、植物胁迫响应成像分析测量、植物生长分析测量、生态毒理学研究、性状识别及植物生理生态分析研究等。

根特大学应用微生物和表型组学应用实例 

技术

(i)PathoViewer（WIWAM XY高通量植物表型成像定制版）

PathoViewer是一款植物表型成像系统，用于高度可控环境中进行高清多光谱成像。6Mp-16 bit相机安装在直角坐标型机器人系统上，用于监控大量幼苗以小植株（15cm）生物胁迫效应(例如，真菌病害 ) 和生物胁迫(如干旱)。基于高度自动化sensor-to-plant原理，疾病扩散或胁迫因子效应可在植物生长时进行追踪。另外，PathoViewer可进行小植株如浮萍Lemna minor或生长在多孔板中的部分进行成像，分辨率可达108m。

系统还整合了RGB成像、叶绿素荧光、花青素、NIR以及GFP/RFP成像，PathoViewer可以多种方式对生物、非生物胁迫进行成像。另外，可咨询在LAMP组织（或紧密协作单位）内的有图像处理经验的研究者，通过这些图像科学计算相关测量参数，从而获取现象可视化植物的解读。PathoViewer 安装在高度可控的环境中，可控环境参数包括温度、相对湿度以及照明光光谱特征(可达1000 8molm-2 s-1)。系统专门定制了自动浇水系统，用于植物浇水，同时可执行多个浇水方案。

(ii)真菌基因组编辑 

在LAMP，还进行表型组学以及基因编辑技术的组合研究，研究者可进行植物病害修饰或标记和有益菌研究，帮助我们以前所未有的分辨率揭示植物与微生物互作。基于同源重组技术和较先进基于Crispr技术的转化平台可在几种真菌上进行，如镰刀菌、曲霉以及枯菌。

(iii)生物分析和生物报告植物

PathoViewer还可高通量进扫描新型生物活性分子或具有除草剂或生物刺激素作用的新农业化学品。使用生物报告有机物如啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，带人雌激素受体，浮萍Lemna minor以及拟南芥（Arabidopsis thaliana）

叶绿素荧光成像模块其它应用