WIWAM XY植物表型平台

 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植物智能培养、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真彩3D成像等多项*技术，以较优化的方式实现大量植物样 品——从拟南芥、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。

SMO是欧洲*机械设备制造与设计工程公司，是一家将大规模自动化理念和工业级零件和设备整合入 植物成像系统的厂家，在机械自动化以及机器视觉成像领域拥有丰富的设计和实践经验，为欧洲*客户提供机械设计 解决方案，SMO公司将机械领域的*理念带入了植物表型机器人领域，所采用的配件均为工业界广泛认可的高品质 配件，耐受苛刻环境，另外表型设备领域的诸多自动化配件，均由SMO公司自主设计，因公司拥有较为强大的工程师 团队，基于工业领域的丰富经验，可针对不同客户需求，一般2-3周就可以提供较复杂表型成像系统的解决方案。目前 WIWAM植物表型平台分为WIWAM XY，WIWAM Line以及WIWAM Conveyor 3个系列，同时还提供WIWAM Boxing柜 式成像系统，也提供野外表型成像系统设计方案。

WIWAM XY植物表型平台产品介绍

WIWAM XY是一款高通量可重复性表型机器人，用于对小型植物，如小玉米植物研究。该机器人可定期对多种植物参数进行自动化灌溉和并测量多种植物生长参数。WIWAM XY代替了很多手工处理、省时省钱、精度较高。

WIWAM XY由花盆定位桌面，不同个体线路，底层端口机器人以及1或多个成像或称重/浇水站组成。全套系统可以安装在现有生长室，内置高品质工业部件。

植物在各自花盆内生长，预设时间间隔，机器臂提取植物，将其带到成像和称重浇水工作站。机器人将桌面上的线路移到旁边，生成机械臂到定位花盆所需空间，并将其提升脱离桌面。RFID读取装置以及花盆底部的RFID标签，可作为额外花盆识别法，识别和校正桌面上因手工花盆安置造成的错误。通常旁边取景照相机从不同角度获得图像。成像站可安装一系列照相机系统。组合称重/浇水站集成在机器臂上。花盆中植物在浇水时旋转以获得较佳水分布。灌溉精度较高可达+/- 0.1mL。另外，灌溉可基于自动目标重量计算或固定量。在整个实验过程中，可有效控制土壤湿度水准。集成光、温度和湿度传感器可监控温度，详细记录实验生长条件。

选配模块

可见光RGB成像模块

可见光RGB成像是所有高通量植物表型平台的核心部分，它分辨率高、测量快速、科研中应用较多、发表文章较多，可以捕获与植物生长和发育相关的大量参数。此外，它们可以提供植物形态和结构的测量，并且包含颜色信息。参数如下：

叶面积、植物紧实度／紧密度、叶片周长、偏心率、叶圆度、叶宽指数、植物圆直径、凸包面积、植物质心、节间距、生长高度、植物三维较大高度和宽度、相对生长速率、叶倾角、节叶片数量。

叶绿素荧光成像模块

叶绿素荧光成像属于定制化设计，成像面积范围是从30x30cm到200x200cm，是目前适合大型植物植株成像的荧光成像系统。它可以顶部成像，也可以侧面成像，甚至顶部和侧面都成像；集成到高通量植物表型平台中，进行高通量的光合表型测量。该模块技术参数如下：Fo, FI, Fm, Ft, Fm’, FI’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, φRO, NPQ, qN, qP, Rfd, NDVI,  RNIR, RChl, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index等。

叶绿素荧光成像技术参数

群体植物光合长期监测模块

实时对植物进行多传感监控：PSII较大和有效效率，光强，辐射，ETR以及植物面积。群体植物光合长期监测传感器是一款自动多传感器，可测量PSII与较大效率(Fv/Fm)、有效效率相关的参数。通过镜像系统，通过内置计算机控制，激光束打到植物上。每5秒钟，激光束不断变化在植物上的位置，每次循环可生成数百个测量点。系统编程测量每个激光点的PSII效率，光强以及辐射。计算参数有PAR光，Fq’/Fm’以及ETR(电子传 递速率)。ETR与CO2吸收相关。植物面积可从含有叶绿素的测量位置数计算出来。传感器上面有2个内置Licor传感器，PAR传感器以及辐射传感器。传感器可集成在*LetsGrow系统中以及wiwam系统中。在系统中，可监测来自该传感器的所有数据并与其它环境数据进行对比。

激光点测量参数：

较小(Fo或 Fs)以及较大(Fm或Fm)叶绿素荧光信号、CropObserver顶部光强、CropObserver顶部辐射、计算机24/7实时信息、实时Fv/Fm 和Fq /Fm平均值与分布、实时PAR平均值 µmol/s/ m2、实时辐射平均值 /s/ m2、实时ETR平均值与分布、植物面积

近红外成像模块

近红外成像主要用于观测分析植物的水分状态及其在不同组织间的分布变异，处于良好浇灌状态的植物表现出对近红外光谱的高吸收性，而处于干旱状态的植物则表现出对近红外光谱的高反射性，通过分析软件可以监测分析从干旱胁迫到再浇灌过程中的整个过程动态及植物对干旱胁迫的响应和水分利用效率，并形成假彩图像，可以与植物的形态指数及叶绿素荧光指数进行相关分析研究。

近红外成像模块技术参数

红外热成像模块

红外热成像主要用于成像分析植物在光辐射情况下的二维发热分布，良好的散热可以使植物耐受较长时间的高光辐 射或低水条件（干旱）。

红外热成像模块技术参数

高光谱成像模块

高光谱成像在估测植物各种生化组分的吸收光谱信息及植物生长情况的检测上表现出了强大的优势，主要用于植物 的营养状况、水分含量、长势情况、病虫害情况监测等。

激光3D扫描多光谱成像模块

激光3D扫描成像能够耐受全日照辐射而不影响测量，在高精度测量三维点云信息的同时，测量400-900 nm范围内4 个波段的多光谱成像，使得我们可以得到植物在X、Y和Z轴上所有坐标点的多光谱信息，通过点云的空间深度信息和角 度信息，可以对光谱信息进行有效的校准，从而获得较加有效的数据。

激光3D扫描多光谱成像模块技术参数

根系CT成像模块

根系CT成像是植物表型平台的重要组成部分，成功的实现了原位监测植株根系状态，并对直径20cm花盆内自然土 壤中的根系进行扫描和重建。

根系CT成像模块技术参数

北京博普特科技有限公司是比利时WIWAM植物表型成像系统的中国区总总代理，全面负责其系列产品在中国市场的推广、销售和售后服务。

WIWAM XY植物表型平台应用案例

WIWAM XY高通量表型成像平台

利用禾谷镰刀菌感染的小麦穗筛选竞争性生防细菌的一种新的植物内富集方法

这项工作介绍了一种在小麦中发现新的抗赤霉病细菌生防剂的替代工作流程。与隔离物收集的大规模测试不同，我们从不同的接种物开始，在灌浆期从田间种植的小麦穗中提取微生物组。在感染禾谷镰刀菌PH1的分离小麦穗上，产生了四个不同的微生物群落，这些微生物群落暴露在3个14天的非培养实验富集物中。我们发现，一个细菌群落在3个周期后减少了感染症状，随后选择该细菌群落通过限制稀释来分离细菌。所有94个分离株均在体外和植物试验中进行了测试，并选择了14个分离株在分离的小麦穗上进行了进一步测试。结果似乎表明，我们的富集方法导致细菌在FHB控制方面具有不同的作用模式。波斯欧文氏菌（Erwinia persicina）分离物C3的疾病严重程度（Fv/Fm）显著降低，波斯欧文氏菌（Erwinia persicina）C3和假单胞菌(Pseudomonassp.)B3的真菌生物量（cGFP）显著降低。然而，这两种治疗的真菌毒素分析显示，DON水平没有降低。尽管如此，安那提泛球菌(Pantoea ananatis)H3和H11以及波斯欧文氏杆菌(Erwinia persicina)H2能够将DON浓度降低50%以上，尽管这些影响在统计学上并不显著。最后，波斯欧文氏菌(Erwinia persicina)H2也显示出DON对植物毒性较小的DON-3G的显著更高的糖基化。据报道，通过富集循环分离的细菌属在开放栖息地发育的微生物群落中占主导地位，这表明分离的细菌可以降低禾谷镰刀菌在穗叶层上的感染压力。

关键词：小麦；禾谷镰刀菌；生物防治；病理生物群落；独立培养；微生物组工程；连续通过；实验富集；叶层