RhizoTron®根系高光譜成像技術應用：評估水分及氮素含量

      根系研究的關鍵在于對植物“隱藏的一半”進行可視化和量化，通常有以下研究方法：
    （1）傳統植物根系的研究方法如挖掘法、定位法、土鉆法等，通過挖根、洗根等操作，對根系基本形態、等級結構、顏色進行分析。
    （2）微根窗技術通過埋設透明根管對根系進行原位的定點觀測。
    （3）根箱栽培法分為RGB成像和高光譜成像，能夠對實驗室條件下培養的幼苗的整體根系進行形態分析，后者還能夠進行土壤和根系的化學成像。
上述根系研究方法的優缺點及代表性的儀器如下表所示：
 

根系研究方法	優點	缺點	代表性儀器
挖掘法、土鉆法	經濟成本低	破壞性；耗時耗力	WinRhizo洗根圖像分析系統
微根窗法	非破壞性； 定點觀測	窗面尺寸小	MS-190超高清微根窗相機系統
根箱栽培法 -RGB成像	非破壞性； 可實現高通量分析	圖像自動分割依賴于根與土壤的對比度	PlantScreen高通量植物表型系統
根箱栽培法 -高光譜成像	自動圖像分割； 可對根系成分進行化學成像	經濟成本略高	RhizoTron®植物根系高光譜成像分析系統

      基于高光譜成像的根箱栽培法在抗性篩選及遺傳育種、病蟲害脅迫及干旱研究、土壤結構及養分研究等領域具有廣泛的應用和出色的表現，為此北京易科泰生態技術公司研制開發了RhizoTron^®植物根系高光譜成像分析系統。該系統可對RhizoBox根盒培養的植物根系進行原位非損傷表型成像分析，包括高光譜成像分析和根系自發光熒光成像分析，可用于預測根際水分含量、根系氮含量。

甜菜根際水分可視化

      Gernot et.al采用了RhizoTron^®根系高光譜成像技術，對根箱培養的甜菜根系進行了900-1700nm波段的高光譜成像。通過對不同發生位置及成熟度的根系和土壤的平均光譜進行分析，發現三種根系(主根、老齡側根、新生側根)的光譜曲線存在顯著差異，在1100nm附近新生側根與主根出現吸收峰，而老齡側根并未出現；并且老齡側根與土壤反射曲線趨勢較為一致。但在水分吸收區域（1450nm）附近，根系光譜斜率高于土壤。研究小組使用不同含水量土壤校準根箱的平均光譜進行校準，繪制出了根箱上水分分布圖^[1]。
 
元寶槭幼苗根系氮素和水分評估

      易科泰EcoTech^®的實驗室人員以野生元寶槭幼苗為實驗材料，使用RhizoTron^®植物根系高光譜成像分析系統采集了根系的高光譜數據（900-1700nm），評估了其氮素和水分的含量和分布。
易科泰RhizoTron^®植物根系表型成像系統

      RhizoTron^®植物根系高光譜成像分析系統可對生長于RhizoBox根箱/根窗的作物根系進行RGB、高光譜成像分析和UV激發生物熒光成像分析。
產品特點：

• (反射光)高光譜成像分析
• UV-MCF紫外光激發生物熒光高光譜成像分析，以研究分析根系活動及根系與土壤互作關系、熒光假單胞菌等；或選配根系Thermo-RGB成像分析
• 基于RhizoTron^®根窗技術的高光譜成像分析技術，選配植物培養模塊，可持續監測土壤水分溫度、重量、植物生長、PI（performanceIndex）、莖流等生理生態指標，可自動采集土壤滲漏水并進行土壤營養鹽分析；可選配多通道智能LED培養臺
• 專業分析軟件：SpectrAPP^®高光譜成像分析軟件、PhenoRoot根系分析軟件

 
參考文獻
[1] Gernot B , Mouhannad A , Alireza N , et al. RGB and Spectral Root Imaging for Plant Phenotyping and Physiological Research: Experimental Setupand Imaging Protocols. [J]. Journal of visualized experiments : JoVE, 2017, (126).