金秋十月，由中國草學會主辦，西北農林科技大學承辦的“2019 中國草學會年會”將于2019 年 11 月 21-23 日在陜西省西安市建國飯店（西安市碑林區互助路 2 號）召開。來自全國各地草業及相關領域的科學家、教育工作者、學生、專業人 士以及關心草業發展的社會人士等將參加本次會議。繼2018年年會后，博普特將繼續隆重參展本次會議，期待與您在古都西安--2019 中國草學會年會上相聚！

 

一、會議時間：2019年11月21-23日，21號10:00-22:00 報到

二、會議地點：陜西省西安市建國飯店（西安市碑林區互助路 2 號）

三、會議主/承辦單位：中國草學會/西北農林科技大學

四、會議主題：發展草業，實現扶貧開發與生態保護共贏

上午：  會議報到、注冊 （10:00-22:00）

下午： 中國草學會成立 40 周年座談會（15:00-17:00）

晚上：工作會議

上午： 開幕式，40 年慶典表彰及王棟獎學金頒獎儀式，主旨報告。

下午：分會場專題報告

晚上：  中國草學會全體理事工作會議

上午：分會場專題報告  

下午：主旨報告，閉幕式、優秀墻報頒獎（17:30-18:00） 

 

北京博普特科技有限公司將于展會期間展出VideometerLab種子、種質資源多光譜成像技術、VideometerMR根系多光譜成像技術、Frauhofer種子斷層掃描技術、WIWAM牧草表型成像技術、Hiphen牧草育種室外表型成像以及產量預測技術、草葉綠素熒光長期監測技術、草地墑情大區域監測技術等等。 

 

VideometerLab種子、種質資源多光譜成像技術

 

Videometer 種子真菌感染研究以及種子活力預測

 

丹麥Videometer公司開發的根系多光譜原位監測系統，是做根系研究的革新性專業裝備，無論對于淺根系蔬菜還是淺根系喬木，都具有現實性研究意義。目前在根系研究領域中，對于玉米根系和小麥根系所作的研究比較多，但大多還采用傳統不可重復的挖掘方法。植物根系原位監測儀的出現，改變了這種情況，使得植物研究人員在對根系進行研究的過程中，可以使用原位的方式，無損傷的進行監測。

 

 

根系是植物主要吸水、營養物等器官，通過對根系監測和研究，能優化水肥方案，促進農作物、林業等產業增產增效，有利于土地荒漠化治理、土壤修復等。但長期以來，對根系研究主要是采用挖掘法、土鉆法、土柱法、容器法、剖面法等傳統方法，采樣破壞性大、工作量大，嚴重阻礙了根系研究的深入開展�！犊茖W》雜志曾出版專輯認為，“人類對自己腳下土壤的了解遠遠不及對宇宙的了解”，更是佐證了地下生態學研究難度之大。因此，對根系研究方法的選擇和改進，對科研結果影響巨大。

 

 

丹麥根本哈根大學科學家等利用多光譜成像系統對植物植株、根系進行成像研究，取得了前瞻性的成果。

 

該研究以深根系大麥為研究對象，將大麥下方埋了有3m長的微根管，使用Videometer公司的Videometer MR多光譜成像系統，定期通過根窗透明面對根系成像分析。原始光譜圖像經過Videometer自帶軟件一系列算法處理后得到目標根系圖像，隨后進行閾值分割、模糊聚類等模型分析，得到根系的形態學數據。

 

 

傳統的RGB可見光成像技術是利用顏色識別根系，前提是根系和土壤之間要有比較明顯的色差，但實際根系生長在土壤中，顏色差異并不明顯，這樣根系識別可能會造成比較大的誤差，RGB可見光成像技術使用就會受限。歌本哈根將多光譜成像技術和傳統的RGB成像技術進行了對比，顯示多光譜成像技術基于光譜特征在根系識別上的明顯優勢，并且對多光譜成像另一項先進的功能進行了初步探討——即光譜特征對于根系生化特性的識別（例如細根發生、成熟、衰老、死亡的周轉過程；例如根際分泌物成分的變化等），顯示了多光譜成像技術在根系研究領域的巨大潛力。

 

 

Videometer系列多光譜成像系統廣泛應用于：植物/作物表型組學研究分析；根系分析；作物育種與種子品質檢測；植物/作物脅迫生理響應；作物病理學分析與病原檢測。來自哥本哈根大學、丹麥理工大學以及丹麥Videometer公司的專家在剛剛利用該設備在Plant and Soil上發表了題為A multispectral camera system for automated minirhizotron image analysis的文章，早些利用該設備進行研究的文章題為Frontiers in Plant　Sciences，Screening of Barley Resistance Against Powdery Mildew  by Simultaneous High-Throughput Enzyme Activity Signature Profiling and Multispectral Imaging。

 

該多光譜成像設備的出現將是草科學細根研究的突破性進展。

 

植物作為地球上常見到的景物,是組成地球生態系統非常重要的一部分,多年來,研究者一直在探索植物生命及其生長過程的奧秘并取得一定成果�；ǘ涫侵参镏匾�的器官之一,不僅種類繁多,并且具有復雜的形態結構和生命特性,高精度、高真實感的花朵對象模型仍然是研究熱點問題之一。但是由于花朵本身結構復雜、內部組織貼合緊密等原因,使得三維植物器官數據場分割工作一直是一項具有挑戰性的課題。為解決植物器官CT圖像的分割和可視化問題,可以植物花朵器官為研究對象,利用X射線計算機斷層掃描系統(CT)獲取花朵體數據信息,并對獲取的花朵體數據信息進行分割處理,采用形態學細化算法對每幅分割后的植物器官圖像進行骨架提取,獲取特征端點的,從而為植物器官的表面重建提供數據支撐。

 

計算機斷層掃描技術還可用于種子質量控制以及種子檢測標準確立，該系統能檢測細微的內部結構（種皮、外殼、胚芽、空腔）。

 

對每一粒種子檢測，都需要復雜的處理流程。檢測的目的是為了保證其不變高品質。盡管有各種實驗方法可以選擇，但是在種子檢測方面，X射線仍是比較可靠的方法，通過影響處理系統，CT設備可監測到每一粒種子。自2003年起，Frauhofer EZRT開始了種子CT斷層掃描系統的研究，近年來，對植物材料的研究已經從種子擴展到植物根、莖、果實等領域，走在CT植物表型研究的前列。其中一款自動化系統，種子無需單獨分開，軟件可將每粒種子從混合種子中分離，從而簡化了樣品制備，能在一次實驗中實現大量種子檢測。此外，也可實現自動機械臂取料，托盤內科放置多個小盒。操作界面簡單，校準或系統射線管溫度控制均為獨立。該設備可實現對種子內部結構的穩定、清晰成像，幾何分辨率約為50um。

 

 

Frauhofer植物計算機斷層掃描表型成像系統采用微焦點X射線成像原理進行分辨率三維成像，可以在不破壞樣品（無需染色、無需切片）的情況下，獲得高精度三維圖像，顯示樣品內部詳盡的三維信息，并進行結構、密度的定量分析，適用于觀察植物化石樣品結構和植物活體組織的細胞結構，近年來被廣泛應用于結構學、組織學、生物學特別是古生物學等研究領域，例如花、果實、種子、根系等研究。

 

Frauhofer研究院是世界先進的應用技術研究院，很多工業技術都源自于該研究所。Frauhofer專門成立的植物表型CT研究組致力于CT技術應用在植物的表型研究上。與傳統醫學CT不同，植物CT研究需要獨特算法和軟件等。

 

1.該無損監測系統可適用于不同植物

2.系統可快速有效掃描全植株

3.借助溫室以及數個環境箱，可模擬真實環境條件

 

氣候變化的后果極其復雜，對發展中國家影響更大。例如，氣溫上升可使一些區域不適合居住，切斷了當地居民獲得水源的主要通道。即便發達國家也難以逃脫氣候變化影響，被迫改變思維方式-特別是農業的思維方式迫在眉睫。現代植物栽培種不能快速適應氣候變化影響，農民需要栽種能調整適應了當地主要條件的植物品種。這是為何研究者X光研發技術中心EZRT專注于無損監測以及植物分析。

 

許多植物品系（如土豆、小麥、水稻和木薯）都在努力適應世界氣候條件變化條件。要尋找到適當應對應用環境條件改變的方式，Frauhofer研究人員分析了不同植物品系如何應對環境沖擊。表型是一種鑒別植物的方式，例如，鑒別在高溫條件下仍能有足夠產量的植物。

 

理論上，人們可在田間通過人工視覺簡單觀測植物。但該方法為主觀方法，并不精確。如果一個人連續觀測數百個植株，很容易看出趨勢，但結果總是不同。因此，研究人員選擇使用非破壞性監測系統，Oliver Scholz教授，X光技術研發中心的系統研究組負責人表示。要生成有意義數據，研究人員需要分析多個品系的各數十株植物。該研究所位于Fürth的基地針對此研究配備了一個專門溫室以及數個環境箱，用以模擬限定氣候條件。研究者直接讀取并精確分析葉片尺寸、葉面積、傾斜以及曲率等。

 

植物由地上和地下器官組成。植物健康和生殖等重要指示因子位于地上。人們可從葉片（植物太陽能電池板）收集有價值信息。光學監控技術，例如3D激光技術，非常適合觀測葉片以及其環境。利用3D植物掃描儀獲取植物3維圖像。激光可向葉片表面投射窄線。因該線沿葉片走向，相機可記錄該線的位置。幾秒鐘，即可生成數以百萬的3D坐標，用以描述葉片表面（says Scholz）。

 

因該所的工作涉及到長期觀測和檢測的多個系列植物，該方法生成了大量3D數據。要對來自植物的單個葉片實現對比，研究所開發了特殊的軟件程序，使用復雜過程來計算葉片主要參數，之后以更小軟件包的形式提供這些參數。研究人員從而可直接讀取并精確分析葉片尺寸、表面積、傾斜和曲率。生物學家獲取此類表型數據并將其與微生物學知識相關聯，從而鑒別生物機制，允許特定植物品系快速生長，即便在極端條件下也有足夠產量。

 

植物地下部分，例如其根部結構和果序也可提供關于植物生物量的重要信息。光學監控技術于此已經達到，這是為何研究人員在此處選擇了X射線。X射線成像和顯微法近幾十年來取得了巨大進展。此技術可輕松用于檢測鋼制或其它合金材質大樣品。在現今系統上可以清楚顯示小材料缺陷，輪胎鋁輪轂或缸頭殼體，易于鑒別。但表型領域研究者面對不同的挑戰。與工業和實驗室多處應用不同，表型不僅僅關注圖像品質，成像的限制因素是成像時間，Stefan Gerth博士-革新系統設計團隊負責人表示，該所研究者開發了自己的實驗室系統，目標是在有效圖像品質和更短測量時間間取得平衡。

 

X光可幫助研究者看到地下情形。上圖是在不同發育階段的土豆

 

測量時間影響非常大，原因是研究者通常會測量一系列產品。長時測量在時間上并不經濟，將植物長時間放在X光機內相當于將植物從其熟悉環境中“隔離”出來，嚴重影響效果的有效性。Frauhofer研究所X光技術研發中心不斷投入到優化X光系統的研究中，從而可約在5-7分鐘完成植物掃描。另外除了特別適應的硬件，研究所用的軟件作用也至關重要。因成像時間短，源數據包含很多噪音，難于處理。智能算法很大程度上對此進行了補償，可全自動將植物器官與周圍環境分離出來。

 

 

下一步，軟件自動鑒別果實和根部結構的縱橫比以及植物器官的重量。要確保聲明可靠性，研究者對試驗系列進行數周、數月的觀測。在實驗結束時，利用一段時間的柱狀圖，研究者可以弄清楚植物如何進行地下生長發育。Joelle Claussen解釋道，他已經在X光技術研發中心測量了數以千計的植物。盡管該所就檢測系列取得較高的成功率，也無法完全模擬溫室環境中真實的環境影響。這就是為何生物學家要在真實環境條件下對齊進行驗證的原因，Claussen表示。

 

在國內和國際商業和研究伙伴的支持下，Frauhofer研究院非常確信研究者的無損監測系統可在氣候變化情況下，提供適當應對措施。

 

北京博普特科技有限公司是Frauhofer植物斷層掃描系統的中國區代理，負責其系列產品在中國的推廣、銷售和售后服務。

 

X光可幫助研究者看到地下情形。上圖是在不同發育階段的土豆。

 

3D計算機斷層掃描原理：3D斷層掃描（CT）可生成諸多方向的多個X光圖像（投影）。與醫學CT掃描不一樣，工業CT系統掃描的目標經常會安裝在旋轉桌面，位于X光射線管和檢測器之間。目標繞其軸旋轉同時，記錄下投影。

 

WIWAM溫室植物表型成像系統是SMO公司和比利時根特大學寫VIB所開發，采用了開放式框架，可以整合市面任意相機系統，該系統集植物自動傳送技術、自動澆灌稱重技術、葉綠素熒光成像技術、多光譜激光雷達成像技術、高光譜成像技術、RGB成像技術、計算機斷層掃描技術，同時可實現多光譜、RGB微根窗全自動根系表型觀測，高通量、無損傷、全自動實驗觀測分析植物形態結構與生理功能形狀表型，成為先進表型組學與遺傳育種科研機構的重要平臺，如比利時VIB所、比利時根特大學、澳大利亞表型組織、拜耳作物等等。 

 

WIWAM XY小植株植物表型成像系統

 

WIWAM XY中、小植株植物表型成像系統

 

WIWAM Conveyor高通量大植株植物表型成像系統

 

溫室多光譜激光表型成像系統

 

室內自動表型成像機器人

 

Phenomobile全自動植物表型成像機器人

 

野外天車式表型機器人

 

ALPHI野外拖車式植物表型機器人

 

Phenomobile V1野外中小植株植物表型成像機器人

 

Phenomobile V2全自動大植物表型成像機器人系統

該Phenomobile植物表型成像車為法國Hiphen公司自主研制，專有軟件分析系統，是當今世界上自動化程度較高、較先進的高通量田間表型成像系統。

 

系統設計可在2.5m寬通道運行，遠程聚焦可達12m，可向各個方向移動，測量頭高度可在1.0-4.5m之間進行調整。Phenomobile可沿微型田塊按照預設軌跡運行，因采用了RTK GPS定位，精度可達厘米級。

 

 

 

 

田間多光譜表型測量平臺

 

Hiphen田間物聯網IoT是無線傳感器的獨特組合，用于不間斷監控植物和環境狀態。Hiphen解決方案之一就是實現田間試驗的實時監控。土壤和環境條件是植物生長的重要因素，Hiphen的IoT系統設計了各種傳感器，包括氣象、土壤條件、PAR以及RGB圖像，數據15分鐘傳輸一次。日常數據和圖像由田間IoT傳感器采集，圖像處理后，獲得的有價值變量用于試驗決策支持。變量以易于解讀的圖表在Hiphen科學網站界面上顯示，每天進行更新。

 

北京博普特科技有限公司將于與會期間展示系列植物表型以及生理生態檢測技術，歡迎廣大代理商與客戶蒞臨我司展位指導。