以色列Plant-DiTech高通量植物生理表型平臺

產品型號▩•↟： Plantarray

所屬分類▩•↟：植物生理表型研究平臺

更新時間▩•↟：2022-05-11

簡要描述▩•↟：以色列Plant-DiTech高通量植物生理表型平臺是一款基於稱重的高通量▩•▩✘•、多感測器生理表型平臺以及植物逆境生物學研究通用平臺↟◕·。該系統可持續▩•▩✘•、實時測量位於不同環境條件下▩•▩✘•、陣列中每個植株的土壤-植物-空氣（SPAC）中的即時水流動↟◕·。直接測量根系和莖葉系統水平衡和生物量增加◕✘·▩₪，計算植物生理引數以及植物對動態環境的反饋↟◕·。

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Plantarray是一款基於稱重的高通量▩•▩✘•、多感測器生理表型平臺以及植物逆境生物學研究通用平臺↟◕·。該系統可持續▩•▩✘•、實時測量位於不同環境條件下▩•▩✘•、陣列中每個植株的土壤-植物-空氣（SPAC）中的即時水流動↟◕·。直接測量根系和莖葉系統水平衡和生物量增加◕✘·▩₪，計算植物生理引數以及植物對動態環境的反饋↟◕·。系統以有效▩•▩✘•、易用▩•▩✘•、無損的方式針對植物對不同處理的反應▩•▩✘•、預測植物生長和生產力進行定量比較◕✘·▩₪，廣泛應用於生物脅迫和非生物脅迫以及植物栽培加速育種研究等◕✘·▩₪，脅迫研究涵蓋乾旱脅迫▩•▩✘•、鹽脅迫▩•▩✘•、重金屬脅迫▩•▩✘•、熱▩•▩✘•、冷脅迫▩•▩✘•、光脅迫以及灌溉/養分▩•▩✘•、CO₂指示▩•▩✘•、植物健康等領域的研究↟◕·。

主要優勢

加速農業研究▩•▩✘•、縮短新產品推向市場時間

定量▩•▩✘•、確定▩•▩✘•、可信結果

全植株▩•▩✘•、根系▩•▩✘•、枝葉系統▩•▩✘•、環境測量

多種產品和環境檢測驗證

提升科研水平

聚焦田間實驗

持續▩•▩✘•、實時生物反饋

模組設計▩•▩✘•、分步預算

無需基礎設施投資

Plantarray 高頻測量植物對動態環境條件的反應

主要特徵

主要診斷能力

應用套件

主要特點

直接精確測量主要生理-產量相關性狀

不同模式控制灌溉-時間▩•▩✘•、重量▩•▩✘•、土壤溼度▩•▩✘•、日常蒸騰等

自動▩•▩✘•、實時測量陣列中單個植株

高時空解析度

24/7 持續測量枝葉系統▩•▩✘•、根系以及環境

基於反饋的*灌溉控制

雲實時資料分析

全植株▩•▩✘•、無損測量

適合多數植物▩•▩✘•、土壤型別和生長階段

Plantarray系統可靠▩•▩✘•、耐用◕✘·▩₪，是數十年利用稱重蒸滲計（重力稱量）系統的研究成果◕✘·▩₪，用於監測在不同變化環境條件下不同植物的反饋↟◕·。

Plant-Ditech長期專業經驗融入在系統每個部分之中↟◕·。每個花盆置於高精度稱重天平上◕✘·▩₪，稱重天平與控制單元相連◕✘·▩₪，可持續24小時/7天測量花盆重量◕✘·▩₪，並可進一步計算器生理性狀↟◕·。

包含2個控制閥用於最大灌溉▩•▩✘•、施肥靈活性

可進行自動化▩•▩✘•、個性化▩•▩✘•、植物特異反饋灌溉

每個控制單元設計可容納4個額外感測器▩•▩✘•、

儘管內部互連◕✘·▩₪，當單元損壞不影響其他單元使用

降低噪音以及使用長電纜的需求

特別設計排水容器

堅固-無移動部件

整個花盆容量範圍 (2 - 60L)

4個排水位

防止水漏在蒸滲計表面

不影響植物和實驗前提下實現水和根測量

以色列Plant-DiTech高通量植物生理表型平臺技術引數 

測量單元配有3個數字通道▩•▩✘•、1個模擬通道▩•▩✘•、1個稱重式蒸滲儀通道◕✘·▩₪，所有的感測器可以同時連續工作；

高精度稱重模組◕✘·▩₪，最大測重量達50kg（測量範圍依具體配置而定）◕✘·▩₪，測量精確度±0.02%稱重量；

植物生長容器滿足多種植物的生長需求◕✘·▩₪，容積2-60L◕✘·▩₪，採用防漏水▩•▩✘•、濺水設計；

可根據植物生長時間或生長容器重量選擇灌溉模式◕✘·▩₪，灌溉系統採用精準的滴灌控制◕✘·▩₪，能夠精確的控制澆水▩•▩✘•、施肥或施用生物激素的量；

多種土壤類▩•▩✘•、氣象類高精度感測器備選◕✘·▩₪，用於測量土壤含水量▩•▩✘•、溫度▩•▩✘•、電導率◕✘·▩₪，空氣溫溼度▩•▩✘•、PAR▩•▩✘•、氣壓▩•▩✘•、NDVI等引數；

直接測量引數▩•↟：

重量▩•▩✘•、空氣溼度▩•▩✘•、空氣溫度▩•▩✘•、氣壓▩•▩✘•、輻射（PAR）▩•▩✘•、土壤水分▩•▩✘•、土壤電導率▩•▩✘•、土壤溫度▩•▩✘•、日蒸騰

計算引數▩•↟：

植物生物量增益▩•▩✘•、日蒸騰▩•▩✘•、水分利用效率▩•▩✘•、氣孔導度▩•▩✘•、抗脅迫因子▩•▩✘•、水分相對含量▩•▩✘•、 根穿透力▩•▩✘•、根系水通量▩•▩✘•、VPD↟◕·。

以色列Plant-DiTech高通量植物生理表型平臺技術優勢

Plantarray平臺相比於現有系統◕✘·▩₪，具有操作簡單◕✘·▩₪，成本低的特點↟◕·。該系統將冗長的手動除錯過程從數月甚至數年縮減為數週◕✘·▩₪，節約了大量寶貴的時間↟◕·。透過試錯方式◕✘·▩₪，利用低成本的自動化系統◕✘·▩₪，Plantarray減少了大規模現場密集測試的工作↟◕·。/ 

生理學特徵的監測和資料高通量分析◕✘·▩₪，如生長速率▩•▩✘•、蒸騰速率▩•▩✘•、水分利用率▩•▩✘•、氣孔導度等特徵；

連續控制不同的土壤和水分環境（如干旱▩•▩✘•、鹽分或化學物質）；

理想的實驗平臺▩•↟：全自動▩•▩✘•、均一檢測▩•▩✘•、適用於不同型別植物▩•▩✘•、精確測量▩•▩✘•、非破壞性▩•▩✘•、實現隨機分組實驗設計

3-4周的實驗相當於4-6個月的人工工作；

操作簡單◕✘·▩₪，維護費用幾可忽略；

靈活的設計能夠滿足任何溫室中不同方面的科學研究需求↟◕·。

實時統計分析-為了資料的可靠快速分析◕✘·▩₪，提供多階乘ANOVA或配對T檢驗；

實驗目的-在實驗執行中為了確保處理的效果可以獲取*化的實驗引數；

快速定量選擇-提供植物對於不同環境需求生理反應的評級和評分的簡況；

複雜實驗透過簡要影象呈現生理引數與環境條件的空間和時間關係◕✘·▩₪，顯示趨勢▩•▩✘•、異常和比率↟◕·。 

Plantarray系統應用領域 

非生物逆境脅迫研究◕✘·▩₪，比如▩•↟：乾旱▩•▩✘•、淹水▩•▩✘•、營養▩•▩✘•、有毒物質等脅迫研究；

生物逆境脅迫研究▩•↟：如病蟲害等

在農作物▩•▩✘•、蔬菜▩•▩✘•、樹木▩•▩✘•、藥用植物等方面的育種研究；

根系的土壤穿透力▩•▩✘•、水通量研究；

生物激素與養分研究；

生理生態學研究等↟◕·。

應用案例

非生物脅迫反應應用

非生物脅迫是指環境影響如干旱(缺水),鹽度◕✘·▩₪，澆水過量),溫度(冷▩•▩✘•、霜和熱)以及有毒物質◕✘·▩₪，這些非生物脅迫可負面影響作物以及其它植物生長▩•▩✘•、發育▩•▩✘•、產量以及種子品質↟◕·。

現代作物產量高◕✘·▩₪，但易受到非生物脅迫影響↟◕·。因基因環境互作的複雜性◕✘·▩₪，提升作物脅迫反應面臨巨大挑戰, 特別是氣候變化期間↟◕·。要滿足全球日益增長的食品需求◕✘·▩₪，研究人員在努力培育適應惡化條件的作物最佳化品系↟◕·。

Plantarray高通量植物生理研究平臺提供了簡單易用的軟硬體工具◕✘·▩₪，可自動控制實驗陣列每個花盆的灌溉處理（品質和數量）◕✘·▩₪，分析每個植株對控制處理的反應↟◕·。

透過測定檢測施加環境脅迫條件的植物的特定脅迫閾值◕✘·▩₪，系統顯著降低了研究植物應對缺水環境的研究時間和精力◕✘·▩₪，並與田間結果高度相關聯↟◕·。

乾旱處理▩•↟：澆水良好處理控制

熱分佈圖和圖表（生長速率）

根系生理表型效能應用

根在水吸收中的作用非常重要◕✘·▩₪，但是◕✘·▩₪，因根位於地下◕✘·▩₪，要想持續對其進行監控非常具有挑戰性◕✘·▩₪，特別是採用無損監測方法↟◕·。

使用嵌入土壤的感測器◕✘·▩₪，可測量土壤溼度▩•▩✘•、溫度以及電導率◕✘·▩₪，同時測量其它環境訊號和生理引數◕✘·▩₪，Plantarray可對多個功能性狀進行定量評估◕✘·▩₪，例如流入根的水分-土壤感測器可持續▩•▩✘•、精確測量水流入每株植株的速率↟◕·。

乾旱臨界點

植物土壤水流入以及流出的即時平衡（蒸騰）提供了不同研究植物和處理條件下的冠層相對水含量（RWC）和其變異↟◕·。植物RWC認為是植物脅迫狀態的比較參照點↟◕·。

SPAC-Analytics分析軟體

Plant-DiTech公司的SPAC (土壤-植物-空氣連續體)分析是基於雲服務的軟體◕✘·▩₪，可進行實時資料▩•▩✘•、分析以及生產力↟◕·。

SPAC-Analytics分析軟體可幫助農業研究者處理多感測器和來源的輸入資料 ◕✘·▩₪，提供多種種植和生產力性狀相關的資料統計和圖示資訊◕✘·▩₪，包括環境引數（包括脅迫）↟◕·。輸出是詳細的效能分析◕✘·▩₪，是基於植物群體和處理反饋的高階資料統計工具↟◕·。來自大陣列的植物樣品的生長迴圈任一時期的資料可自動▩•▩✘•、持續追溯 ↟◕·。該軟體可幫助你在實驗時和實驗後實時執行多個分析◕✘·▩₪，可使用海量實時資料進行人工處理↟◕·。

SPAC-分析主要優勢

實時資料統計分析-多因素ANOVA或配對T-檢驗-結果可靠▩•▩✘•、快速 

達到目標- 實驗中最佳化實驗引數◕✘·▩₪，確保關鍵的處理效果

快速定量選擇-生成基於效能的概述◕✘·▩₪，用於對植物針對不同環境的生理反饋進行分級和評分

負責實驗以簡潔圖示展示-測量生理變數和環境條件之間的時空關係◕✘·▩₪，展示趨勢▩•▩✘•、異常以及比率

SPAC-analytics分析軟體如何工作 

系統對相關性以數字▩•▩✘•、圖表的形式進行處理並展示◕✘·▩₪，下列測量和施加條件之間的測量值▩•▩✘•、趨勢▩•▩✘•、異常和比率的關係

1▩•▩✘•、測量引數的平滑時間(重量▩•▩✘•、土壤水含量▩•▩✘•、空氣水需求等)↟◕·。

2▩•▩✘•、一段時間上述所提到引數的變化率↟◕·。

3▩•▩✘•、不同時間間隔的植物生物量增益(天▩•▩✘•、周▩•▩✘•、和季度)↟◕·。

4▩•▩✘•、日常蒸騰的模式↟◕·。

5▩•▩✘•、不同時間間隔的（天▩•▩✘•、周▩•▩✘•、季度）水利用效率 (WUE) ↟◕·。

6▩•▩✘•、土壤水含量 (質量平衡計算或特定感測器直接測r)↟◕·。

7▩•▩✘•、一天中不同小時氣孔導度變化↟◕·。

8▩•▩✘•、從土壤到根系的水流(安裝土壤感測器)↟◕·。

9▩•▩✘•、一天每小時的植物相對含水量的變化 

SPAC-analytics主要優勢 

Plant-DiTech公司的SPAC-Analytics軟體是基於網路軟體系統◕✘·▩₪，可讓使用者瀏覽並分析每個感測器輸入的線上資料↟◕·。任意網路瀏覽器都可以管理圖形結果◕✘·▩₪，基於使用者資料採集◕✘·▩₪，整個實驗期間都可瀏覽↟◕·。在使用者的統計軟體上◕✘·▩₪，選擇部分可與背景資料一起匯出用於下一步工作用↟◕·。一群樣品中的單個植株以及數百個植株的陣列的解析度有所差異↟◕·。使用者可控制整個群體以及單個樣本◕✘·▩₪，例如:

1▩•▩✘•、選擇植物/一行(剔除特殊植物)

2▩•▩✘•、引數選擇

3▩•▩✘•、日期範圍選擇

4▩•▩✘•、4▩•▩✘•、平滑/非平滑圖型展示 

Plant-DiTech公司的SPAC-Analytics 軟體可提供快速▩•▩✘•、可靠的線上科學分析↟◕·。