結構植物學研究利器-Frauhofer植物計算機斷層掃描表型成像系統
瀏覽次數:5264 發布日期:2019-9-5
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Frauhofer植物計算機斷層掃描系統采用微焦點X射線成像原理進行分辨率三維成像,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,顯示樣品內部詳盡的三維信息,并進行結構、密度的定量分析,適用于觀察植物化石樣品結構和植物活體組織的細胞結構,近年來被廣泛應用于結構學、組織學、生物學特別是古生物學等研究領域,例如花、果實、種子、根系等研究。
Frauhofer研究院是世界先進的應用技術研究院,很多工業技術都源自于該研究所。Frauhofer專門成立的植物表型CT研究組致力于CT技術應用在植物的表型研究上。與傳統醫學CT不同,植物CT研究需要獨特算法和軟件等,Frauhofer研究院在該研究領域位于世界前沿。
近年來,Frauhofer團隊一直致力于將計算機斷層掃描技術
應用于植物表型研究領域,特別是專注于植物結構高分辨率無損檢測。其中一個研究方向為研究外在脅迫因素對植物微觀結構的影響,研究方向有木質部結構如何對脅迫,如干旱做出反應。在干旱環境下,一些植物不再為葉片或整個枝條提供水分。研究另外一個方向是不同植物基因品系的內部微觀結構特征。
Frauhofer開發出了便攜式、臺式、落地式以及高通量等多個系列專門針對植物表型研究開發的計算機斷層掃描系統。
德國Frauhofer研究院專門針對植物研究開發的計算機斷層掃描表型三維成像植物斷層掃描CT有如下特點:
無損監測系統可適用于不同植物;Frauhofner系統可快速有效掃描全植株;借助溫室以及數個環境箱,可模擬真實環境條件植物地下部分,例如其根部結構和果序也可提供關于植物生物量的重要信息。X射線成像和顯微法近幾十年來取得了巨大進展。此技術可輕松用于檢測鋼制或其它合金材質大樣品。但表型領域研究者面對不同的挑戰。與工業和實驗室多處應用不同,表型不僅僅關注圖像品質。成像的限制因素是成像時間,Stefan Gerth博士-革新系統設計團隊負責人表示。因而Frauhofer開發了自己的實驗室系統,目標是在有效圖像品質和更短測量時間間取得平衡。開發的軟件可自動鑒別果實和根部結構的縱橫比以及植物器官的重量。軟件可提供一段時間的柱狀圖,顯示植物如何進行地下生長發育。
X光可幫助我們看到地下情形。

3D計算機斷層掃描原理
3D斷層掃描(CT)可生成諸多方向的多個X光圖像(投影)。與醫學CT掃描不一樣,工業CT系統掃描的目標經常會安裝在旋轉桌面,位于X光射線管和檢測器之間。目標繞其軸旋轉同時,記錄下投影。
Frauhofer表型三維成像植物斷層掃描CT系列產品介紹
主要功能:植物種子三維結構研究,無損探索種子腔體、胚和胚乳的變化;果實內部結構變化;植物莖稈等剖面結構和三維結構;原位研究土壤中根系的三維形態結構;支持定制化開發測量參數。
便攜式植物斷層掃描儀
應用于對植物種子、小型果實內部結構變化的研究。可以無損地探索不同植物種子腔體、胚和胚乳的變化,測量種子內部的三維結構和小型果實的內部變化,設備小巧便攜,操作簡單,具有中分辨率和高分辨率兩種選擇。
實驗室植物斷層掃描成像系統
廣泛應用于植物對植物根系、莖桿的內部結構變化的研究。可以無損地探索盆栽中不同植物的根系變化,也可以測量莖桿等植物器官的3D結構。

高通量種子表型成像計算斷層掃描儀
計算機斷層掃描技術可用于種子質量控制以及種子檢測標準確立,該系統能檢測細微的內部結構(種皮、外殼、胚芽、空腔)。
對每一粒種子檢測,都需要復雜的處理流程。檢測的目的是為了保證其不變高品質。盡管有各種實驗方法可以選擇,但是在種子檢測方面,X射線仍是比較可靠的方法,通過影響處理系統,CT設備可監測到每一粒種子。自2003年起,Frauhofer EZRT開始了種子CT斷層掃描系統的研究,近年來,對植物材料的研究已經從種子擴展到植物根、莖、果實等領域,走在CT植物表型研究的前列。其中一款自動化系統,種子無需單獨分開,軟件可將每粒種子從混合種子中分離,從而簡化了樣品制備,能在一次實驗中實現大量種子檢測。此外,也可實現自動機械臂取料,托盤內科放置多個小盒。操作界面簡單,校準或系統射線管溫度控制均為獨立。該設備可實現對種子內部結構的穩定、清晰成像,幾何分辨率約為50um。
高通量植物表型成像計算斷層掃描儀
配備自動傳送裝置,植物到達成像室后能夠360°旋轉成像,適合大批量植物樣品的CT成像實驗,并且能夠連續觀察植物樣品的動態變化。適用于研究植物根系和莖桿,分析軟件自動將盆栽中的土壤和根系分離,屏蔽土壤干擾;自動傳送樣品,高通量操作;可360°旋轉拍攝樣品;同步圖像采集及3D 重建;設備自帶X光屏蔽層,安全可靠;可根據樣品大小定制化不同系統。
北京博普特科技有限公司是該Frauhofer研究院CT斷層掃描系統中國區代理,全面負責其系列產品在中國的市場推廣、銷售和售后服務。