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AZR-300 根系荧光原位监测系统

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      微根窗作为了解根系形成和功能的一个常用工具,它经历了数次技术变更和创新。澳作开发的AZR-300原位根系测量系统,获取图像的方式不仅有摄像模式,还可以配置快速360度扫描形成复合系统,“摄像模式”方便观测到根毛级别的细微结构,且显示动态画面以及方便定点定位摄像,“扫描模式”方便以最快的速度获取全局画面。  

      系统光源包含白光、紫外光、荧光光源,白光模式下就能区分新根和老根,紫外光光源能区分死根和活根,近红外光源有助反映根系所受胁迫程度,定制特定窄波段的激发光源测量表达特殊基因蛋白(如GFP、CFP)发出的荧光信号。研究土壤微生物多样性、种群组成及其相互作用、群落空间分布等状况;根系生态分析软件获取植物根系参数,用于在自然状态下进行植物根系检测并系统研究土壤微生物物种多样性、种群组成及其相互作用、群落空间分布等状况。


一、应用领域:
     ●  根系形态
     ●  根系生物量
     ●  细根周转
     ●  根系及根际微生物相互作用
     ●  根共生体
     ●  根系次生代谢产物
     ●  土壤生物多样性
     ●  微生物群落结构
 

二、系统优势:
    ●  200万星光级超宽动态数字彩色摄像头有助于捕捉微弱的荧光信号;
    ●  可选1200万高清晰摄像头,分辨率可达4800dpi更清晰显示根毛、真菌和土壤动物;
    ●  可选复合系统,集成拍摄和扫描于一体;
    ●  白光、紫外光、荧光光源可任意搭配,用于不同研究方向;


三、系统组成:
    根系图像采集系统主机
    图像抓取系统软件
    根系生态分析软件
    CFP、GFP荧光激发光源系统
    荧光滤光片更换套件
    系统定位装置
    标尺装置
    仪器箱
    微根管
    移动式图像处理单元
    室内终端图像处理单元
    备用电源
    安装工具及备件


四、技术参数:
    ●  摄像传感器像素可选:200万、可选1200万像素高清摄像头,分辨率可达4800dpi更清晰显示根毛、真菌和土壤动物;
    ●  透明观察管尺寸:外径90mm (内径84mm)、70mm( 内径64mm)、57mm(内径51mm)可选;长度0.5米,1米,2米,可定制;
    ●  光源系统:白光、UV紫外光和荧光三大光源之间切换, 可选RFP、YFP 等更多种类荧光蛋白。


荧光蛋白名称
激光光源
中心波长
发射荧光
中心波长

根系在荧光和白光模式下的对比图:A荧光模式:表达GFP的植物清
可见,不表达GFP的几乎不可见;

B白光模式:表达GFP的植物根系和不表达GFP的植物根系难以区分
绿色荧光蛋白(GFP)    
486nm         
506nm          
青色荧光蛋白(CFP)
449nm
482nm
红色荧光蛋白(RFP)
576nm
607nm
黄色荧光蛋白(YFP)
518nm
531nm

    ●  充电电压:笔记本电压;
    ●  供电电源:USB端口供电,内置20Ah锂电池野外可持续使用16小时,可选外接蓄    ●  电池或交流电源适配器;
    ●  图像色彩模式:彩色;
    ●  数据传输:USB;
    ●  标定手柄:2米连接式标尺,有刻度,通过控制摄像头深度和转动准确定位图片;
    ●  数据存储:10寸PAD,可以扩展TF卡或者笔记本;
    ●  工作方式:连接笔记本电脑或平板电脑;
    ●  测量方式:定点、定位连续监测;
    ●  画面尺寸:360°高分辨率图像18x24mm,可选1200万像素高清摄像头,图像尺寸17*30mm,分辨率可达4800dpi;
    ●  移动式图像处理单元(12.3英寸触屏 i7 16G+512G WiFi版);室内终端图像处理单元(i7-10700F 16G 256GSSD 2T RX640 4G独显 27英寸显示器)
    ●  操作环境:0℃~60℃,相对湿度0~100%RH(无水汽凝结);


 
  
根系分别在紫外和白光下拍摄实图
 紫外模式:根系的背景图像趋于均一,适合清晰定义土壤和活根系;

白光模式:土壤颗粒细节分明,便于观测土壤的细节;


 五、软件功能
 

测量参数  
功能描述
生物量参数     
水平生物量(总值、平均值、中值、标准差值、最大值、最大位置、最小值、最小位置等)、垂直生物量、根系水平分布情况、根长估计值等
根拓扑参数           
Pregizer、Topology、自定义三种分级模式可自由切换。三种模式均可测量不同级别根系数量、加权平均宽度的均值、加权平均角度的均值、平均投影面积、长度标准差、加权平均宽度的标准差、加权平均角度的标准差等参数;通过拖拽关键节点完美拟合曲折根系,指定根系父子拓扑关系,从而自动确定根总投影面积、总体积、平均长度、平均宽度、平均角度、角度标准差、体积标准差、连接数等拓扑参数;可单独自动分析主根或任意一支侧根的长度和分叉数,单独显示标记根系的任意直径段相应各参数,同时能够进行根的分叉裁剪、合并、连接等修正。
单根参数                 
长度、加权平均宽度、最大宽度、最小宽度、宽度标准差、加权加权平均角度、最大长度、最小长度、角度标准差、表面积、投影面积等;
方向走势
宽度走势、角度走势、表面积走势、投影面积走势、体积走势等参数;

    ●  光源调节:软件可实现调光,切有手动旋钮直接操作更方便,精度0.5%,自动记忆档位,确保实验重复一致性;
    ●  可进Pregizer\Topology、宽度、颜色分级分析,有根系生物量快速测量,12种单根系参数、30种活根死根统计学参数、30种拓扑统计学参数、5种根系节点趋势,快捷键功能,可粘贴复制根系,多节点框选,整体拖拽平移,尤其适合根系时空对比分析;
    ●  软件放大分辨率:19200x19200像素;
    ●  丰富快捷键功能:丰富的快捷键功能进行多文档操作;粘贴复制功能使绘制根系轻松且迅速;多节点框选功能可整体拖拽平移根系;角度偏移校正功能可调整不同级别根系间所形成的角度,尤其适合根系时空对比分析;
    ●  多样化图表功能:具有折线图、柱状图、散点图、面积图等丰富的数据图型样式选择功能;快捷Excel表格数据导出模式,可与Excel、MatLab、SPASS等软件
    ●  结合使用;强大的数据图表命名、修改、编辑等属性设置功能,使得数据的可视化更加丰富直接;
    ●  信息编辑功能:可对采集图像的时间、地点、命名、事件记录、注释等信息进行编辑管理,便于不同时间采集的同类数据或同一时间采集的不同数据进行对比及记录;
    ●  属性编辑功能:该功能能够对导入的图像进行旋转、分辨率(DPI)更改、图像尺寸修改、图像对比度调整、图像锐化处理等属性功能进行调整;
    ●  辅助修正功能:该功能可实现鼠标框选特定区域、放大缩小局部观察、统计所选区域、辅助裁剪污染区域,同时使用橡皮擦功能实现修正统计效果,根据图像尺寸等因素区别,自动进行杂质剔除,提高监视和校正对象的分析精度;


 
 
      根系图像分析                                                                 根系图像拼接全景图
 
手动描根、数据实时更新                                                         不同时间生长对比分析


     ●  辅助标定功能:软件自带标定功能,实现半自动的尺寸标定,XY向可分别标定修正对象长度参数,结合跟随放大镜功能,通过鼠标拖动进行精确测量,测量对象长度精度≤1%,优质图像质量时面积精度<1%,标准图像质量时面积精度≤3%;
    ●  颜色分析模式:软件具有RHS和UCL两种彩色模式可选,能够对图像对象进行颜色信息分析,如通过颜色分析确定根系存活数量,定义活死根,输出不同颜色
    ●  标记根系的直径、长度、投影面积、表面积、体积等参数。
    ●  多国语言模式:支持英文、简体中文及繁体中文;
    ●  操作系统选择:支持Win7至Win10的32位和64位操作系统;


    
   
AZR-300 原位监测系统拍摄实图


  六、产地:加拿大、中国


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