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PlantArray

什么是Plantarray?

Planatarray是一套用于检验土壤-植物-大气连续体(SPAC因子)的高通量植物物生理、精准表型检测系统,可用于多种环境下植物全株响应的SPAC因子检测。Plantarray可以同时收集监测平台内全部植株的数据信息,并提供不同植株及不同处理之间的比较分析,是一套易于操作、非破坏性和非侵入性的植物功能表型监测系统。


Plantarray的硬件设施可以满足多种种植条件设置。其安装简单,集成了国际领先的顶级传感器和技术,设备结构坚固(无移动部件,适用于所有植物物种),易于技术维护。


Plantarray操作系统可用于:

  • 同时并连续性收集检测系统内的全部植株的功能数据;

  • 调控及维护每个培养单元的土壤条件,包括土壤-水含量、盐度及生长介质中的化学成分浓度;

  • 实时分析和演示,便于实验控制。


Plantarray的补充硬件及软件可以为用户提供整个植物对环境中物理、化学或生物变化响应的深入解析,可用于以下定量生理特征(QPT)的描述:

  • 气孔导度            screen03.jpg

  • 日生物量积累

  • 日失水量

  • 用水效率

  • 蒸腾率

  • 根部水通量

  • 相对含水量

  • 个体压力指数(DRI)

  • 根部渗透率

  • 收获后重量数据收集


Plantarray整合了植物生理学,土壤和水,遗传学和生态学领域领先学者和和研究人员的经验,基于此平台的研究已发表在多个专业领先期刊。



Plantarray的主要优势

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。基于试错,通过低成本的自动化系统,Plantarray减少了密集型大规模现场测试的工作。

性能优势


ManualImagingPlantarray
特征测量独立设备,一次一个样本形态结构冠层或根部,一次一个全株植物的连续功能性水状况

产量潜能

相关特征

取决于应用设备大小,生长率,架构生长率、蒸腾率、水分利用效率,气孔导度等
基因型/环境控制及测量能力测不准有局限无局限
植物类型适用于大多数植物类型需定制化适用于大多数植物类型
每盆采样率(以300盆为例)非常低——
一周一至两次
一般——

从植物到探针:低(1-2次/天)

从探针到植物:中等(数次/天)
高——
一天500次采样,与动态环境变化密切关联
与大田结果的相关性中度——

由于采样率低

中度——
由于采样率低
高度——

与环境动态变化具有高度相关性

根部检测受限表现较差表现良好

实验设计能力


ManualImagingPlantarray
灌溉控制耗时

设备依赖型控制

从植物到探针:灌溉设备少

探针到植物:设备依赖型

每个培养单元内实现自动化剂量,远程控制
土壤/化学物控制/从植物到探针:灌溉设备少
探针到植物:设备依赖型
每个培养单元内实现自动化剂量,远程控制
土壤及水处理/

从植物到探针:灌溉设备少
探针到植物:设备依赖型
每个培养单元内个性化自动化反馈,远程控制
高通量同时测量从植物到探针:差

从探针到植物:受限

不受限
随机分组设计仅限于增长设施设置从植物到探针:佳

从探针到植物:仅限于增长设备设置

优良——

单个单元内两个龙头反馈灌溉

即时反馈
有效实验
差——受限于灌溉站少高——



凌恩生物——带您体验国内首家具有300个重力传感器的可操作植物功能表型监控研究平台:

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中-以植物生理组联合研究中心实景拍摄



Plantarray是如何开展工作的?

Plantarray先进的传感系统和补充软件可以同时为任意数量的植物记录全株的某一特定生理特征。它能够区分隔离具有更好生物学性能的植株个体,如具有更好耐久力和生存潜能、抗压恢复能力、更佳生长模式、更高产量、或能够响应土壤盐胁迫、干旱或洪水的植物。


客观、准确、持续的数据收集

尽管每一株植物接受了各自的预处理,系统还是能够同时收集全部植株的数据信息。PlantArray预测系统可以自动监测每株植物的水和营养计划,如此可以确保不同的处理之间实现精确的比较,以及应对手动操作无法实现的复杂情况。该系统可以通过以下方式实现简单的应用及复杂实验的精准维护:

  • 对系统中的每个植株同时开展不同方式的处理

  • 处理方式的轻松改换

  • 基于系统的反馈回路,通过土壤传感器和称重传感器测量仪(重量分析系统)调节维持土壤稳态(含水量及盐浓度等)

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Plantarray特有的分析软件可以将硬件采集的数据转化为定量的植物生理特性(QTPs),使用简单灵活,可基于植株的性能排名筛选出最佳植株,观测植物动态行为的生理表现Plantarray可呈现输出简单且用户友好的操作界面,提供即时在线分析,易于提取数据以供进一步研究。


更好的数据,更好的决策

为了更好的协助研究决策,研究者可通过Plantarray使用实时图表和直方图来跟踪群体和不同处理的影响,从而简化对测试结果的理解、分析和呈现。该系统可降低信噪及干扰性数据,助力研究者收集多方面数据,以创建具有置信力的比较植物指数。

通过选择分布直方图、图表及图形,有助于数据信息的可视化,帮助观察群体及温室内的差异。

图形演示:

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十年研发过程

在不同的环境条件及不同的生长设备中,使用称重传感系统监测植物生长超过10年,使我们了解到构建可靠和稳定的系统所需要的条件。这些经验从专门设计的排水容器开始,贯穿在系统设计的每个部分。排水容器采用高硬度的塑料容器,几乎可以容纳1.5L-60L的任意容量容器,可以设置为四个排水位置,利用支架架设灌溉管及其他管线。容器的独特性状可防止蒸渗仪上的水排出造成的称重传感器损坏、以及由此造成的数据噪音。还可以在不影响之物及实验的情况下进行水分及根的测量。每个培养单元被放置在这个特殊的排水容器内,带有一株或多株植物,放置于高精度的称重传感器上。称重传感器连接控制单元,该控制单元可以连续进行罐重的测量,并进一步计算生理特征。

每个控制单元(每个容器)含有两个阀门,可以提供自动控制,以维持溶液混合物并防止盆栽内盐分累积。因此,该系统宏每一株植物、每一种特殊处理都能实现被快速调控。试验中,阀门的动作可预先设定,土壤中的探针可通过简单的控制软件实现按需设置以确保达到预定的目标。灌溉系统基于4-8路分配器,以实现土壤的均匀浇灌。

每个控制单元最多可容纳四个额外的传感器。连续监测每个传感器。根据设计者的设计,用于土壤和大气监测的可选传感器便于安装,并可进行每一株植物的综合水状况计算。更多细节请下载技术参数表:


TDS2018.pdf
481.91KB下载

尽管所有的单元都是相连的,系统设计仍可确保一个单元的监测错误或故障不会影响其他单元的监测



土壤-植物-大气连续体分析

数据传输至SPAC分析软件生成图表及报告,以便提供给研究者有价值的信息。分析软件可以为用户提供所收集数据的图形显示,检查参数的分析工具,以及用于各种应用的决策辅助工具,如,非生物胁迫、育种、化学品及生物刺激物、根部活性等。在处理新的物种时无需更新算法

Plantarray高通量样本检测率(约500次测量/天)可实现对植物全株行为的微小变化检测。诸如,一天中的瞬间蒸腾变化,每天数小时内每一株植物间的差异。基于Plantarray的高通量实时同步测量,上述指征的监测都可以实现。

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       Plant-DiTech为科学家,育种专家及农业公司提供了一种创新型的植物生理学测量工具。这种新的工具可以帮助人们在不同环境中获得新的发现和更理想的产出,同时也缩短了研发上市的时间。公司期望,可以帮助研究人员和农业公司挖掘出有助于提高作物产量和抗逆性的植株,性状及条件浓度等。


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