金秋十月，由中國(guó)草學(xué)會(huì)主辦，西北農(nóng)林科技大學(xué)承辦的“2019 中國(guó)草學(xué)會(huì)年會(huì)”將于2019 年 11 月 21-23 日在陜西省西安市建國(guó)飯店（西安市碑林區(qū)互助路 2 號(hào)）召開。來自全國(guó)各地草業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家、教育工作者、學(xué)生、專業(yè)人 士以及關(guān)心草業(yè)發(fā)展的社會(huì)人士等將參加本次會(huì)議。繼2018年年會(huì)后，博普特將繼續(xù)隆重參展本次會(huì)議，期待與您在古都西安--2019 中國(guó)草學(xué)會(huì)年會(huì)上相聚！

 

一、會(huì)議時(shí)間：2019年11月21-23日，21號(hào)10:00-22:00 報(bào)到

二、會(huì)議地點(diǎn)：陜西省西安市建國(guó)飯店（西安市碑林區(qū)互助路 2 號(hào)）

三、會(huì)議主/承辦單位：中國(guó)草學(xué)會(huì)/西北農(nóng)林科技大學(xué)

四、會(huì)議主題：發(fā)展草業(yè)，實(shí)現(xiàn)扶貧開發(fā)與生態(tài)保護(hù)共贏

上午：  會(huì)議報(bào)到、注冊(cè) （10:00-22:00）

下午： 中國(guó)草學(xué)會(huì)成立 40 周年座談會(huì)（15:00-17:00）

晚上：工作會(huì)議

上午： 開幕式，40 年慶典表彰及王棟獎(jiǎng)學(xué)金頒獎(jiǎng)儀式，主旨報(bào)告。

下午：分會(huì)場(chǎng)專題報(bào)告

晚上：  中國(guó)草學(xué)會(huì)全體理事工作會(huì)議

上午：分會(huì)場(chǎng)專題報(bào)告  

下午：主旨報(bào)告，閉幕式、優(yōu)秀墻報(bào)頒獎(jiǎng)（17:30-18:00） 

 

北京博普特科技有限公司將于展會(huì)期間展出VideometerLab種子、種質(zhì)資源多光譜成像技術(shù)、VideometerMR根系多光譜成像技術(shù)、Frauhofer種子斷層掃描技術(shù)、WIWAM牧草表型成像技術(shù)、Hiphen牧草育種室外表型成像以及產(chǎn)量預(yù)測(cè)技術(shù)、草葉綠素?zé)晒忾L(zhǎng)期監(jiān)測(cè)技術(shù)、草地墑情大區(qū)域監(jiān)測(cè)技術(shù)等等。 

 

VideometerLab種子、種質(zhì)資源多光譜成像技術(shù)

 

Videometer 種子真菌感染研究以及種子活力預(yù)測(cè)

 

丹麥Videometer公司開發(fā)的根系多光譜原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是做根系研究的革新性專業(yè)裝備，無論對(duì)于淺根系蔬菜還是淺根系喬木，都具有現(xiàn)實(shí)性研究意義。目前在根系研究領(lǐng)域中，對(duì)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(tǒng)不可重復(fù)的挖掘方法。植物根系原位監(jiān)測(cè)儀的出現(xiàn)，改變了這種情況，使得植物研究人員在對(duì)根系進(jìn)行研究的過程中，可以使用原位的方式，無損傷的進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

 

 

根系是植物主要吸水、營(yíng)養(yǎng)物等器官，通過對(duì)根系監(jiān)測(cè)和研究，能優(yōu)化水肥方案，促進(jìn)農(nóng)作物、林業(yè)等產(chǎn)業(yè)增產(chǎn)增效，有利于土地荒漠化治理、土壤修復(fù)等。但長(zhǎng)期以來，對(duì)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(tǒng)方法，采樣破壞性大、工作量大，嚴(yán)重阻礙了根系研究的深入開展。《科學(xué)》雜志曾出版專輯認(rèn)為，“人類對(duì)自己腳下土壤的了解遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及對(duì)宇宙的了解”，更是佐證了地下生態(tài)學(xué)研究難度之大。因此，對(duì)根系研究方法的選擇和改進(jìn)，對(duì)科研結(jié)果影響巨大。

 

 

丹麥根本哈根大學(xué)科學(xué)家等利用多光譜成像系統(tǒng)對(duì)植物植株、根系進(jìn)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(duì)象，將大麥下方埋了有3m長(zhǎng)的微根管，使用Videometer公司的Videometer MR多光譜成像系統(tǒng)，定期通過根窗透明面對(duì)根系成像分析。原始光譜圖像經(jīng)過Videometer自帶軟件一系列算法處理后得到目標(biāo)根系圖像，隨后進(jìn)行閾值分割、模糊聚類等模型分析，得到根系的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)。

 

 

傳統(tǒng)的RGB可見光成像技術(shù)是利用顏色識(shí)別根系，前提是根系和土壤之間要有比較明顯的色差，但實(shí)際根系生長(zhǎng)在土壤中，顏色差異并不明顯，這樣根系識(shí)別可能會(huì)造成比較大的誤差，RGB可見光成像技術(shù)使用就會(huì)受限。歌本哈根將多光譜成像技術(shù)和傳統(tǒng)的RGB成像技術(shù)進(jìn)行了對(duì)比，顯示多光譜成像技術(shù)基于光譜特征在根系識(shí)別上的明顯優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)多光譜成像另一項(xiàng)先進(jìn)的功能進(jìn)行了初步探討——即光譜特征對(duì)于根系生化特性的識(shí)別（例如細(xì)根發(fā)生、成熟、衰老、死亡的周轉(zhuǎn)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(shù)在根系研究領(lǐng)域的巨大潛力。

 

 

Videometer系列多光譜成像系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于：植物/作物表型組學(xué)研究分析；根系分析；作物育種與種子品質(zhì)檢測(cè)；植物/作物脅迫生理響應(yīng)；作物病理學(xué)分析與病原檢測(cè)。來自哥本哈根大學(xué)、丹麥理工大學(xué)以及丹麥Videometer公司的專家在剛剛利用該設(shè)備在Plant and Soil上發(fā)表了題為A multispectral camera system for automated minirhizotron image analysis的文章，早些利用該設(shè)備進(jìn)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(shè)備的出現(xiàn)將是草科學(xué)細(xì)根研究的突破性進(jìn)展。

 

植物作為地球上常見到的景物,是組成地球生態(tài)系統(tǒng)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(zhǎng)過程的奧秘并取得一定成果。花朵是植物重要的器官之一,不僅種類繁多,并且具有復(fù)雜的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生命特性,高精度、高真實(shí)感的花朵對(duì)象模型仍然是研究熱點(diǎn)問題之一。但是由于花朵本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜、內(nèi)部組織貼合緊密等原因,使得三維植物器官數(shù)據(jù)場(chǎng)分割工作一直是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)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(duì)象,利用X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)(CT)獲取花朵體數(shù)據(jù)信息,并對(duì)獲取的花朵體數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分割處理,采用形態(tài)學(xué)細(xì)化算法對(duì)每幅分割后的植物器官圖像進(jìn)行骨架提取,獲取特征端點(diǎn)的,從而為植物器官的表面重建提供數(shù)據(jù)支撐。

 

計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)還可用于種子質(zhì)量控制以及種子檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)確立，該系統(tǒng)能檢測(cè)細(xì)微的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（種皮、外殼、胚芽、空腔）。

 

對(duì)每一粒種子檢測(cè)，都需要復(fù)雜的處理流程。檢測(cè)的目的是為了保證其不變高品質(zhì)。盡管有各種實(shí)驗(yàn)方法可以選擇，但是在種子檢測(cè)方面，X射線仍是比較可靠的方法，通過影響處理系統(tǒng)，CT設(shè)備可監(jiān)測(cè)到每一粒種子。自2003年起，F(xiàn)rauhofer EZRT開始了種子CT斷層掃描系統(tǒng)的研究，近年來，對(duì)植物材料的研究已經(jīng)從種子擴(kuò)展到植物根、莖、果實(shí)等領(lǐng)域，走在CT植物表型研究的前列。其中一款自動(dòng)化系統(tǒng)，種子無需單獨(dú)分開，軟件可將每粒種子從混合種子中分離，從而簡(jiǎn)化了樣品制備，能在一次實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)大量種子檢測(cè)。此外，也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)機(jī)械臂取料，托盤內(nèi)科放置多個(gè)小盒。操作界面簡(jiǎn)單，校準(zhǔn)或系統(tǒng)射線管溫度控制均為獨(dú)立。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)種子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、清晰成像，幾何分辨率約為50um。

 

 

Frauhofer植物計(jì)算機(jī)斷層掃描表型成像系統(tǒng)采用微焦點(diǎn)X射線成像原理進(jìn)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(nèi)部詳盡的三維信息，并進(jìn)行結(jié)構(gòu)、密度的定量分析，適用于觀察植物化石樣品結(jié)構(gòu)和植物活體組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，近年來被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)學(xué)、組織學(xué)、生物學(xué)特別是古生物學(xué)等研究領(lǐng)域，例如花、果實(shí)、種子、根系等研究。

 

Frauhofer研究院是世界先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)研究院，很多工業(yè)技術(shù)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(shù)應(yīng)用在植物的表型研究上。與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)CT不同，植物CT研究需要獨(dú)特算法和軟件等。

 

1.該無損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可適用于不同植物

2.系統(tǒng)可快速有效掃描全植株

3.借助溫室以及數(shù)個(gè)環(huán)境箱，可模擬真實(shí)環(huán)境條件

 

氣候變化的后果極其復(fù)雜，對(duì)發(fā)展中國(guó)家影響更大。例如，氣溫上升可使一些區(qū)域不適合居住，切斷了當(dāng)?shù)鼐用瘾@得水源的主要通道。即便發(fā)達(dá)國(guó)家也難以逃脫氣候變化影響，被迫改變思維方式-特別是農(nóng)業(yè)的思維方式迫在眉睫。現(xiàn)代植物栽培種不能快速適應(yīng)氣候變化影響，農(nóng)民需要栽種能調(diào)整適應(yīng)了當(dāng)?shù)刂饕獥l件的植物品種。這是為何研究者X光研發(fā)技術(shù)中心EZRT專注于無損監(jiān)測(cè)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(yīng)世界氣候條件變化條件。要尋找到適當(dāng)應(yīng)對(duì)應(yīng)用環(huán)境條件改變的方式，F(xiàn)rauhofer研究人員分析了不同植物品系如何應(yīng)對(duì)環(huán)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(chǎn)量的植物。

 

理論上，人們可在田間通過人工視覺簡(jiǎn)單觀測(cè)植物。但該方法為主觀方法，并不精確。如果一個(gè)人連續(xù)觀測(cè)數(shù)百個(gè)植株，很容易看出趨勢(shì)，但結(jié)果總是不同。因此，研究人員選擇使用非破壞性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，Oliver Scholz教授，X光技術(shù)研發(fā)中心的系統(tǒng)研究組負(fù)責(zé)人表示。要生成有意義數(shù)據(jù)，研究人員需要分析多個(gè)品系的各數(shù)十株植物。該研究所位于Fürth的基地針對(duì)此研究配備了一個(gè)專門溫室以及數(shù)個(gè)環(huán)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(jià)值信息。光學(xué)監(jiān)控技術(shù)，例如3D激光技術(shù)，非常適合觀測(cè)葉片以及其環(huán)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(jī)可記錄該線的位置。幾秒鐘，即可生成數(shù)以百萬的3D坐標(biāo)，用以描述葉片表面（says Scholz）。

 

因該所的工作涉及到長(zhǎng)期觀測(cè)和檢測(cè)的多個(gè)系列植物，該方法生成了大量3D數(shù)據(jù)。要對(duì)來自植物的單個(gè)葉片實(shí)現(xiàn)對(duì)比，研究所開發(fā)了特殊的軟件程序，使用復(fù)雜過程來計(jì)算葉片主要參數(shù)，之后以更小軟件包的形式提供這些參數(shù)。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(xué)家獲取此類表型數(shù)據(jù)并將其與微生物學(xué)知識(shí)相關(guān)聯(lián)，從而鑒別生物機(jī)制，允許特定植物品系快速生長(zhǎng)，即便在極端條件下也有足夠產(chǎn)量。

 

植物地下部分，例如其根部結(jié)構(gòu)和果序也可提供關(guān)于植物生物量的重要信息。光學(xué)監(jiān)控技術(shù)于此已經(jīng)達(dá)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(jìn)展。此技術(shù)可輕松用于檢測(cè)鋼制或其它合金材質(zhì)大樣品。在現(xiàn)今系統(tǒng)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(lǐng)域研究者面對(duì)不同的挑戰(zhàn)。與工業(yè)和實(shí)驗(yàn)室多處應(yīng)用不同，表型不僅僅關(guān)注圖像品質(zhì)，成像的限制因素是成像時(shí)間，Stefan Gerth博士-革新系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人表示，該所研究者開發(fā)了自己的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，目標(biāo)是在有效圖像品質(zhì)和更短測(cè)量時(shí)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(fā)育階段的土豆

 

測(cè)量時(shí)間影響非常大，原因是研究者通常會(huì)測(cè)量一系列產(chǎn)品。長(zhǎng)時(shí)測(cè)量在時(shí)間上并不經(jīng)濟(jì)，將植物長(zhǎng)時(shí)間放在X光機(jī)內(nèi)相當(dāng)于將植物從其熟悉環(huán)境中“隔離”出來，嚴(yán)重影響效果的有效性。Frauhofer研究所X光技術(shù)研發(fā)中心不斷投入到優(yōu)化X光系統(tǒng)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(yīng)的硬件，研究所用的軟件作用也至關(guān)重要。因成像時(shí)間短，源數(shù)據(jù)包含很多噪音，難于處理。智能算法很大程度上對(duì)此進(jìn)行了補(bǔ)償，可全自動(dòng)將植物器官與周圍環(huán)境分離出來。

 

 

下一步，軟件自動(dòng)鑒別果實(shí)和根部結(jié)構(gòu)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(duì)試驗(yàn)系列進(jìn)行數(shù)周、數(shù)月的觀測(cè)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，利用一段時(shí)間的柱狀圖，研究者可以弄清楚植物如何進(jìn)行地下生長(zhǎng)發(fā)育。Joelle Claussen解釋道，他已經(jīng)在X光技術(shù)研發(fā)中心測(cè)量了數(shù)以千計(jì)的植物。盡管該所就檢測(cè)系列取得較高的成功率，也無法完全模擬溫室環(huán)境中真實(shí)的環(huán)境影響。這就是為何生物學(xué)家要在真實(shí)環(huán)境條件下對(duì)齊進(jìn)行驗(yàn)證的原因，Claussen表示。

 

在國(guó)內(nèi)和國(guó)際商業(yè)和研究伙伴的支持下，F(xiàn)rauhofer研究院非常確信研究者的無損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可在氣候變化情況下，提供適當(dāng)應(yīng)對(duì)措施。

 

北京博普特科技有限公司是Frauhofer植物斷層掃描系統(tǒng)的中國(guó)區(qū)代理，負(fù)責(zé)其系列產(chǎn)品在中國(guó)的推廣、銷售和售后服務(wù)。

 

X光可幫助研究者看到地下情形。上圖是在不同發(fā)育階段的土豆。

 

3D計(jì)算機(jī)斷層掃描原理：3D斷層掃描（CT）可生成諸多方向的多個(gè)X光圖像（投影）。與醫(yī)學(xué)CT掃描不一樣，工業(yè)CT系統(tǒng)掃描的目標(biāo)經(jīng)常會(huì)安裝在旋轉(zhuǎn)桌面，位于X光射線管和檢測(cè)器之間。目標(biāo)繞其軸旋轉(zhuǎn)同時(shí)，記錄下投影。

 

WIWAM溫室植物表型成像系統(tǒng)是SMO公司和比利時(shí)根特大學(xué)寫VIB所開發(fā)，采用了開放式框架，可以整合市面任意相機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)集植物自動(dòng)傳送技術(shù)、自動(dòng)澆灌稱重技術(shù)、葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)、多光譜激光雷達(dá)成像技術(shù)、高光譜成像技術(shù)、RGB成像技術(shù)、計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)多光譜、RGB微根窗全自動(dòng)根系表型觀測(cè)，高通量、無損傷、全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)分析植物形態(tài)結(jié)構(gòu)與生理功能形狀表型，成為先進(jìn)表型組學(xué)與遺傳育種科研機(jī)構(gòu)的重要平臺(tái)，如比利時(shí)VIB所、比利時(shí)根特大學(xué)、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(tǒng)

 

WIWAM XY中、小植株植物表型成像系統(tǒng)

 

WIWAM Conveyor高通量大植株植物表型成像系統(tǒng)

 

溫室多光譜激光表型成像系統(tǒng)

 

室內(nèi)自動(dòng)表型成像機(jī)器人

 

Phenomobile全自動(dòng)植物表型成像機(jī)器人

 

野外天車式表型機(jī)器人

 

ALPHI野外拖車式植物表型機(jī)器人

 

Phenomobile V1野外中小植株植物表型成像機(jī)器人

 

Phenomobile V2全自動(dòng)大植物表型成像機(jī)器人系統(tǒng)

該P(yáng)henomobile植物表型成像車為法國(guó)Hiphen公司自主研制，專有軟件分析系統(tǒng)，是當(dāng)今世界上自動(dòng)化程度較高、較先進(jìn)的高通量田間表型成像系統(tǒng)。

 

系統(tǒng)設(shè)計(jì)可在2.5m寬通道運(yùn)行，遠(yuǎn)程聚焦可達(dá)12m，可向各個(gè)方向移動(dòng)，測(cè)量頭高度可在1.0-4.5m之間進(jìn)行調(diào)整。Phenomobile可沿微型田塊按照預(yù)設(shè)軌跡運(yùn)行，因采用了RTK GPS定位，精度可達(dá)厘米級(jí)。

 

 

 

 

田間多光譜表型測(cè)量平臺(tái)

 

Hiphen田間物聯(lián)網(wǎng)IoT是無線傳感器的獨(dú)特組合，用于不間斷監(jiān)控植物和環(huán)境狀態(tài)。Hiphen解決方案之一就是實(shí)現(xiàn)田間試驗(yàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。土壤和環(huán)境條件是植物生長(zhǎng)的重要因素，Hiphen的IoT系統(tǒng)設(shè)計(jì)了各種傳感器，包括氣象、土壤條件、PAR以及RGB圖像，數(shù)據(jù)15分鐘傳輸一次。日常數(shù)據(jù)和圖像由田間IoT傳感器采集，圖像處理后，獲得的有價(jià)值變量用于試驗(yàn)決策支持。變量以易于解讀的圖表在Hiphen科學(xué)網(wǎng)站界面上顯示，每天進(jìn)行更新。

 

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