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(tǒng)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(tài)、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(yǎng)的幼苗的整體根系進行形態(tài)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(yōu)缺點及代表性的儀器如下表所示：
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(yǎng)分研究等領域具有廣泛的應用和出色的表現(xiàn)，為此北京易科泰生態(tài)技術公司研制開發(fā)了RhizoTron®植物根系高光譜成像分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對RhizoBox根盒培養(yǎng)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(fā)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(yǎng)的甜菜根系進行了900-1700nm波段的高光譜成像。通過對不同發(fā)生位置及成熟度的根系和土壤的平均光譜進行分析，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)吸收峰，而老齡側根并未出現(xiàn)；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(qū)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(tǒng)采集了根系的高光譜數(shù)據(jù)（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(tǒng)
RhizoTron®植物根系高光譜成像分析系統(tǒng)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(fā)生物熒光成像分析。
產品特點：
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).
（1）傳統(tǒng)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(tài)、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(yǎng)的幼苗的整體根系進行形態(tài)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(yōu)缺點及代表性的儀器如下表所示：
| 根系研究方法 | 優(yōu)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(tǒng) |
| 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(tǒng) |
| 根箱栽培法 -RGB成像 |
非破壞性； 可實現(xiàn)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(tǒng) |
| 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(tǒng) |
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(yǎng)的甜菜根系進行了900-1700nm波段的高光譜成像。通過對不同發(fā)生位置及成熟度的根系和土壤的平均光譜進行分析，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)吸收峰，而老齡側根并未出現(xiàn)；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(qū)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(tǒng)采集了根系的高光譜數(shù)據(jù)（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(tǒng)
RhizoTron®植物根系高光譜成像分析系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(yǎng)模塊，可持續(xù)監(jiān)測土壤水分溫度、重量、植物生長、PI（performanceIndex）、莖流等生理生態(tài)指標，可自動采集土壤滲漏水并進行土壤營養(yǎng)鹽分析；可選配多通道智能LED培養(yǎng)臺
- 專業(yè)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).
