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PhenoScope高通量植物抗性篩選系統(tǒng)
PhenoScope高通量植物抗性篩選系統(tǒng)

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目前用于植物抗性品種篩選的儀器設(shè)備大多比較復(fù)雜,數(shù)據(jù)繁多,數(shù)據(jù)分析耗時(shí)多,難以快速篩查出指示性指標(biāo)。

PhenScope高通量植物抗性篩選系統(tǒng),以監(jiān)測(cè)植物的葉綠素?zé)晒庾兓卣鳛榛A(chǔ),在大田條件下,自動(dòng)在線測(cè)量,可以快速篩查抗性樣本。

同時(shí)在線測(cè)量32個(gè)樣本,太陽(yáng)能供電,遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸,野外長(zhǎng)期獨(dú)立工作。

可用于突變株&抗性株篩選、遺傳育種、植物病理學(xué)、植物脅迫生理學(xué)等應(yīng)用研究。

大田條件下多樣本同時(shí)測(cè)量

主機(jī)

技術(shù)特點(diǎn)

01

探頭配備**日光暗適應(yīng)模塊,方便在白天同時(shí)對(duì)大批量植物自動(dòng)進(jìn)行暗適應(yīng)測(cè)量。

抗性篩選都會(huì)選擇測(cè)量葉綠素?zé)晒鈪?shù),大部分葉綠素?zé)晒鈪?shù)需要在暗適應(yīng)的條件下測(cè)量,同時(shí)伴隨著頻繁使用高強(qiáng)度飽和光閃,研究證實(shí)夜晚在植物的同一位置上頻繁出現(xiàn)的飽和光閃會(huì)破壞植物組織,對(duì)植物的光合能力產(chǎn)生影響,而白天進(jìn)行暗適應(yīng)測(cè)量,可以減少對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。

每個(gè)探頭都配備暗適應(yīng)模塊,程序化設(shè)計(jì),解決了田間大批量植物同時(shí)進(jìn)行暗適應(yīng)測(cè)量的難題,也可以隨意設(shè)置不同時(shí)間不同處理的暗適應(yīng)測(cè)量。

日光暗適應(yīng)模塊關(guān)閉狀態(tài)

日光暗適應(yīng)模塊打開狀態(tài)

02

可以同時(shí)測(cè)量葉綠素?zé)晒鈪?shù)和葉綠素含量,幾秒鐘測(cè)完大批植物。

非接觸式葉綠素含量探頭可以直接測(cè)量葉綠素**含量(單位:mg/m2),幾乎所有的植物葉片都可以測(cè)量。一次可以測(cè)量多株植物。采用調(diào)制光測(cè)量,不受環(huán)境光照影響。防水設(shè)計(jì),非常適合監(jiān)測(cè)營(yíng)養(yǎng)脅迫。

還配有快速測(cè)量NDVI、NDRE、PPR&CCCI植被指數(shù)的探頭,適合測(cè)量C3、C4或CAM植物的干旱脅迫和氮脅迫。

葉綠素含量探頭用于營(yíng)養(yǎng)脅迫

NDVI、NDRE、CCCI探頭用于干旱脅迫、氮脅迫

03

精確測(cè)量qE、qM、qT和qI參數(shù),準(zhǔn)確評(píng)估植物光合效率和生產(chǎn)力。

qE、qT、qI、qM是NPQ的四個(gè)分量,多用于抗性品種的鑒定,Goss和Lepetit(2015)使用光保護(hù)性成分qE、qM鑒定抗性品種。各種研究人員提出了計(jì)算NPQ分量的正確方法(Maxwell and Johnson 2000,Guadagno et al.2010,Rohá?ek2010,Kasajima et al.2015,Tietz et al.2017)可用于鑒定抗性品種或評(píng)估qE在脅迫耐受性中的效率。qI是光合作用的光抑制作用,是植物對(duì)環(huán)境壓力和變化的保護(hù)性調(diào)節(jié)。 準(zhǔn)確計(jì)算四個(gè)分量有助于從光合特性的角度深層次研究植物的抗性機(jī)理。

qE、qM、qT、qI測(cè)量結(jié)果顯示

抗性篩選試驗(yàn)方案

01

篩選抗旱品種, 測(cè)量Fv/Fm、Y(II)、ETR、NPQ、qP

參數(shù)測(cè)定:配置32個(gè)熒光探頭,每個(gè)探頭測(cè)量一株植物。選擇系統(tǒng)已有程序,凌晨4點(diǎn)開始,依次測(cè)量Fv/Fm,每60min測(cè)量一次,共測(cè)量3次。然后測(cè)量Y(II),ETR、NPQ、qP,每30min測(cè)量一次,共測(cè)量10次。以上步驟均為系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量,無(wú)需人為操作。

Fv/Fm、Fo、Fm測(cè)量結(jié)果顯示

Y(II)、ETR、qP、qN、NPQ測(cè)量結(jié)果顯示

02

篩選耐弱光植物,測(cè)量Fv/Fm、Y(II)、ETR、NPQ、qP、qE、qM、qT、qI、RLC

參數(shù)測(cè)定:配置32個(gè)熒光探頭,每個(gè)探頭測(cè)量一株植物。選擇系統(tǒng)已有程序,凌晨4點(diǎn)開始,依次測(cè)量Fv/Fm,每60min測(cè)量一次,共測(cè)量3次。然后測(cè)量Y(II),ETR、NPQ、qP,每30min測(cè)量一次,共測(cè)量10次。測(cè)量qE,qT,qM和qI,測(cè)量完成。

再調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)置的RLC快速光曲線程序,測(cè)量8個(gè)光強(qiáng)梯度下的RLC曲線,每隔兩小時(shí)測(cè)量一次,共測(cè)量3次,以上步驟均為系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量,無(wú)需人為操作。

Y(II)、ETR、NPQ測(cè)量結(jié)果顯示

RLC快速光曲線測(cè)量結(jié)果顯示

03

篩選耐高溫植物,測(cè)量Y(II)、葉綠素含量。

參數(shù)測(cè)定:配置32個(gè)探頭,16個(gè)熒光探頭,16個(gè)葉綠素含量探頭,平均分配,每個(gè)探頭測(cè)量一株植物。選擇Y(II)和葉綠素含量測(cè)量程序,測(cè)量Y(II)和葉綠素含量CCI,每60min測(cè)量一次,共測(cè)量5次。以上步驟均為系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量,無(wú)需人為操作。

Y(II)測(cè)量結(jié)果顯示

Y葉綠素含量測(cè)量結(jié)果顯示(mg/m2)

04

篩選耐低溫植物,測(cè)量Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP、NPQ、qE、qI

參數(shù)測(cè)定:配置32個(gè)熒光探頭,每個(gè)探頭測(cè)量一株植物。選擇已有程序,先測(cè)量Fv/Fm,每10min測(cè)量一次,共測(cè)量3次。然后測(cè)量Y(II),ETR、NPQ、qP,每30min測(cè)量一次,共測(cè)量10次。*后測(cè)量qE,qT,qM和qI,測(cè)量完成后,測(cè)量完成。以上步驟均為系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量,無(wú)需人為操作。

Y(II)、ETR、NPQ、qP、qE、qM、qI、qT測(cè)量結(jié)果顯示

05

篩選耐鹽堿,土壤肥力差地區(qū)生長(zhǎng)的植物,以氮缺乏為例,測(cè)量葉綠素含量和Y(II)

參數(shù)測(cè)定:配置32個(gè)探頭,16個(gè)熒光探頭,16個(gè)葉綠素含量探頭,平均分配,每個(gè)探頭測(cè)量一株植物。選擇Y(II)和葉綠素含量測(cè)量程序,測(cè)量Y(II)和葉綠素含量CCI,每60min測(cè)量一次,共測(cè)量5次。每次測(cè)量間隙,光化光都會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,測(cè)量完成。

抗性篩選案例

01

使用美國(guó)Opti-Sciences公司OS5p+葉綠素?zé)晒鈨x選擇Y(II)、ETR、NPQ熒光參數(shù),比較弱光條件的大麥和小麥的光合特性的變化(Wheat and barley can increase grain yield in shade through acclimation of physiological and morphological traits in Mediterranean conditions,2019),結(jié)果顯示弱光脅迫條件下大麥顯示出比小麥更強(qiáng)的光合作用適應(yīng)性,在輻照度降低的情況下也可保證產(chǎn)量。

小麥和大麥弱光脅迫下Y(II)、ETR和NPQ的差異比較

02

使用美國(guó)Opti-Science公司的CCM300葉綠素含量?jī)x和OS1p便攜式葉綠素?zé)晒鈨x選擇CCI、Fv/Fm、Y(II)熒光參數(shù),篩選藍(lán)莓適宜生長(zhǎng)的土壤(Growth, Fruit Yield, Photosynthetic Characteristics,and Leaf Microelement Concentration of TwoBlueberry Cultivars under Di?erent Long-Term SoilpH Treatments,2019),結(jié)果顯示酸性土壤(pH=4.5)適合藍(lán)莓生長(zhǎng),并篩選出ChaoyueNo.1是適合在高pH環(huán)境下生長(zhǎng)的藍(lán)莓品種。

兩個(gè)品種的藍(lán)莓在不同土壤pH下,CCI、Fv/Fm、Y(II)和光合速率的比較

03

使用美國(guó)Opti-Science公司OS5p+葉綠素?zé)晒鈨x利用Fv/Fm、qN、qP篩選抗旱金銀花品種(劉志梅,蔣文偉,2012),結(jié)果顯示,不同干旱脅迫處理?xiàng)l件下,不同品種的金銀花Fv/Fm、qN值顯示出不同程度的降低,qP呈上升趨勢(shì),3種金銀花抗旱能力排序?yàn)榧t花金銀花>京紅久金銀花>臺(tái)爾曼忍冬.

三個(gè)品種的金銀花,不同干旱脅迫下Fv/Fm、qN、qP的比較

04

使用美國(guó)Opti-Science 公司OS5p+葉綠素?zé)晒鈨x,選擇Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP和qN對(duì)比兩種速生樹種竹柳和尾巨桉的抗旱性(白晶晶,吳俊文,2015)。結(jié)果顯示,干旱脅迫下,兩個(gè)樹種Y(II)、ETR、qP和Fv/Fm均有不同程度的下降,尾巨桉的下降幅度大于竹柳;而qN呈上升趨勢(shì),竹柳上升幅度大于尾巨桉,兩樹種相比,竹柳的抗旱性更強(qiáng)。

技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量參數(shù)

葉綠素?zé)晒鈪?shù):Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP、NPQ、qE、qT、qM、qI、Ik、Im、PAR、T

葉綠素含量指數(shù):CCI、NDVI、NDRE、PPR、CCCI

標(biāo)準(zhǔn)熒光探頭技術(shù)參數(shù)

藍(lán)光飽和脈沖強(qiáng)度: Fm’校正,7000 μmols/m2/s 方形頂脈沖,10000 μmols/m2/s

紅光飽和脈沖強(qiáng)度:Fm’校正,7000 μmols/m2/s 方形頂脈沖,10000 μmols/m2/s

調(diào)制光源:Blue 455nm – 半波寬21nm的藍(lán)色光源 Red 640nm - 半波寬17nm的紅色光源

光化光源:藍(lán)光,可達(dá)5000 μmols m-2 s-1

紅光,可達(dá)5000 μmols m-2 s-1

遠(yuǎn)紅光源:結(jié)合暗適應(yīng)模塊用于Fo’測(cè)量或者暗適應(yīng)模式中Fv/Fm測(cè)量前的預(yù)照射。

檢測(cè)器&濾波器: 具有700 ~ 750帶通濾波器的PIN光電二極管

葉綠素含量探頭技術(shù)參數(shù)

測(cè)量參數(shù):CFR或葉綠素?zé)晒獗嚷剩‵735/F700),葉綠素含量mg/m2;

測(cè)量面積:10cm—1.2m直徑

NDVI、NDRE、PPR & CCCI探頭技術(shù)參數(shù)

測(cè)量參數(shù):NDVI, NDRE, PPR, CCCI

測(cè)量面積:10cm—1.2m直徑

采樣速率 : 1~10000點(diǎn)每秒,根據(jù)不同測(cè)量自動(dòng)選擇

存儲(chǔ)空間:2GB

輸出: CSV文件,可以通過(guò)wifi,以太網(wǎng)、U盤傳輸;可選手機(jī)、無(wú)線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、衛(wèi)星電話傳輸方式

供電:可以根據(jù)要求提供外部12伏電池??梢允褂锰?yáng)能電源和主電源。

操作溫度: -10℃~+50℃

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