Plantarray根系生理表型测量系统

Plantarray是一款基于称重的高通量、多传感器生理表型平台以及植物逆境生物学研究通用平台。该系统可持续、实时测量位于不同环境条件下、阵列中每个植株的土壤-植物-空气（SPAC）中的即时水流动。直接测量根系和茎叶系统水平衡和生物量增加，计算植物生理参数以及植物对动态环境的反馈。系统以有效、易用、无损的方式针对植物对不同处理的反应、预测植物生长和生产力进行定量比较，广泛应用于生物胁迫和非生物胁迫以及植物栽培加速育种研究等，胁迫研究涵盖干旱胁迫、盐胁迫、重金属胁迫、热、冷胁迫、光胁迫以及灌溉/养分、CO₂指示、植物健康等领域的研究。
主要优势
加速农业研究、缩短新产品推向市场时间
定量、确定、可信结果
全植株、根系、枝叶系统、环境测量
多种产品和环境检测验证
提升科研水平
聚焦田间实验
持续、实时生物反馈
模块设计、分步预算
无需基础设施投资
主要特征

主要诊断能力

Plantarray系统技术参数 

测量单元配有3个数字通道、1个模拟通道、1个称重式蒸渗仪通道，所有的传感器可以同时连续工作；

高精度称重模块，最大测重量达50kg（测量范围依具体配置而定），测量精确度±0.02%称重量；

植物生长容器满足多种植物的生长需求，容积2-60L，采用防漏水、溅水设计；

可根据植物生长时间或生长容器重量选择灌溉模式，灌溉系统采用精准的滴灌控制，能够精确的控制浇水、施肥或施用生物激素的量；

多种土壤类、气象类高精度传感器备选，用于测量土壤含水量、温度、电导率，空气温湿度、PAR、气压、NDVI等参数；

直接测量参数：

重量、空气湿度、空气温度、气压、辐射（PAR）、土壤水分、土壤电导率、土壤温度、日蒸腾

计算参数：

植物生物量增益、日蒸腾、水分利用效率、气孔导度、抗胁迫因子、水分相对含量、 根穿透力、根系水通量、VPD。

Plantarray系统的技术优势

Plantarray平台相比于现有系统，具有操作简单，成本低的特点。该系统将冗长的手动调试过程从数月甚至数年缩减为数周，节约了大量宝贵的时间。通过试错方式，利用低成本的自动化系统，Plantarray减少了大规模现场密集测试的工作。/ 

生理学特征的监测和数据高通量分析，如生长速率、蒸腾速率、水分利用率、气孔导度等特征；

连续控制不同的土壤和水分环境（如干旱、盐分或化学物质）；

理想的实验平台：全自动、均一检测、适用于不同类型植物、精确测量、非破坏性、实现随机分组实验设计

3-4周的实验相当于4-6个月的人工工作；

操作简单，维护费用几可忽略；

灵活的设计能够满足任何温室中不同方面的科学研究需求。

实时统计分析-为了数据的可靠快速分析，提供多阶乘ANOVA或配对T检验；

实验目的-在实验运行中为了确保处理的效果可以获取优化的实验参数；

快速定量选择-提供植物对于不同环境需求生理反应的评级和评分的简况；

复杂实验通过简要图像呈现生理参数与环境条件的空间和时间关系，显示趋势、异常和比率。 

根系生理表型性能应用

根在水吸收中的作用非常重要，但是，因根位于地下，要想持续对其进行监控非常具有挑战性，特别是采用无损监测方法。

使用嵌入土壤的传感器，可测量土壤湿度、温度以及电导率，同时测量其它环境信号和生理参数，Plantarray可对多个功能性状进行定量评估，例如流入根的水分-土壤传感器可持续、精确测量水流入每株植株的速率。

干旱临界点

植物土壤水流入以及流出的即时平衡（蒸腾）提供了不同研究植物和处理条件下的冠层相对水含量（RWC）和其变异。植物RWC认为是植物胁迫状态的比较参照点。

图1.干旱点测量模型：在土壤高水量条件下，水并非限制因子，因此植物1(P1) 和植物2 (P2)并未限制其冠层对水的需求。在水缺乏情况下，植物根很难获得水，因此P1植物比P2更快受到水限制。Gosa et al., Plant Science (2018)

今天，多数根胁迫相关特征是形态学上的。但是，可在胁迫下鉴别并比较植物根系的生理特征系统更有价值。 

为何如此重要?

界定干旱的一个农艺指标是土壤水含量变成植物蒸腾的限制节点。干旱起始点与根利用任何可获取水的能力高度相关。因此，具有更好根系性能的植物可能是由于根结构、解剖形态结构、生物化学或物理机制所致，干旱点值会较低（见图2），韧性更佳（再次浇水后蒸腾恢复速率）。

另外的根性能功能表型鉴定基于根日常流动速率，据报道，具有高导水率的根在良好灌溉和盐条件下具有更高的蒸腾速率，从而增强光合作用以及增加产量。 

近年来，科研主要研究精力都投入到植物胁迫反应上面。但是，尽管基因工具有了可观的改进，在研究投资和实际耐胁迫作物市场投放之间还有巨大的鸿沟。主流观点接受根在植物胁迫反应中扮演了重要角色。除了经典的根表型研究方法（主要基于根形态学），鉴别根生理标记在有效过程中很重要，也便利了胁迫理想型植物的培育。
图2.全部期间2种西红柿栽培种的全植物蒸腾-土壤水含量的函数： (a) 夏天和(b) 冬天干旱实验。在两个栽培种之间和不同环境条件中发现了显著差异干旱关键点(Ɵcrit) 。Halperin et al., The Plant J. 2016

2016年出版的一篇文章(Halperin et al., The Plant J. 2016) 介绍了Plantarray功能生理表型方法如何在鉴别关键点 (Ɵcrit)，土壤水含量在胁迫下，成为植物蒸腾的限制因子。研究使用了土壤湿度探针持续、精确测量究竟何种水流入单株植物的根部(Jr) 。同时进行流速、其它环境信号以及生理参数测量，允许对不同功能性状包括Ɵcrit进行比较。该方法为用户提供了选择性能佳的根系的能力，特别是干旱条件下，按照生理性状进行比较。

北京博普特科技有限公司成立于2008年，是一家专注于研发、生产、系统集成、销售技术服务一体化的高科技公司。公司主要为植物种子、土壤生态、气象环境、遥感农行业提供科研仪器以及相应的解决方案。还经营食品品质检测仪器、食品添加剂、预包装食品销售等，公司运营团队拥有丰富仪器行业经验以及国际化视野，技术和销售团队由专业博士和硕士组成，工程师团队拥有多年售后维修经验。
北京博普特科技有限公司为总代理的品牌产品提供专业的技术支持和售后服务，产品遍布于植物、生态、食品、生物、土壤、环境、气象、遥感等领域，在植物表型组学和种子、种质资源领域，拥有全面的产品线和系统解决方案，涵盖田间表型成像系统、室内表型成像系统、种子表型成像系统、根系表型成像系统、显微表型成像系统等各个领域。公司主营产品有：WIWAM植物表型成像系统（RGB成像模块、多光谱激光雷达模块、叶绿素荧光成像模块、高光谱成像模块、近红外成像模块、计算机断层扫描模块、红外成像模块、3D激光雷达模块等）；Videometer植物、种子多光谱表型成像系统、VideometerMR根系多光谱表型成像系统、VideometerLiq液体稳定多光谱成像系统、VideometerMic显微多光谱成像系统、Videometer Lite便携式多光谱成像系统、Videometer Lab500大成像面积多光谱成像系统、Videometer MiniLiq液体稳定多光谱成像系统、Videometer LabUV紫外光多光谱成像系统、VideometerLab XY高通量种子表型成像系统；Plant-Ditech公司的Plantarray高通量植物生理表型研究平台、植物逆境生物学生理研究平台、植物种质资源精准评价与鉴定平台以及SPAC分析系统；便携式植物种子断层扫描系统、台式计算机断层扫描系统、全自动种子断层扫描系统、大型落地式根系表型成像系统；Hiphen 公司Airphen多光谱表型成像系统、Hiphen LITERAL手持植物表型冠层成像系统、Hiphen推车多光谱成像系统、Phenomobile全自动全植株智能表型成像车；HAIP 公司的BlackBird科研级高光谱成像系统、Blackbullet科研级高光谱成像系统、Blackbox科研级高光谱成像系统、BlackIndustry 工业级高光谱成像系统、Black mobile便携式高光谱成像系统；SeQso高通量种子表型与播种一体化系统、CF叶绿素种子成熟度测量仪、自动种子分拣系统（X光、多光谱、高光谱、叶绿素荧光）；STEPS公司的植物生理生态监测系统、在线光合生理监测系统、土壤养分测量系统、植物养分测量系统、土壤5合1多参数测量仪、土壤直测PH计、盐度/活度检测仪；Pessl公司的植物生态环境智能传感器平台、植物物候远程监测系统；Aquation水陆两用叶绿素荧光检测系统、经典和手持叶绿素荧光仪、Aquation公司的水下光合呼吸测量系统；EMS公司的便携式物联网乙烯气体分析仪、温室气体物联网监测系统；Cleangrow多参数离子测定仪、植物工厂自动8离子测定仪等