科创中国

一、项目概述

   项目设计搭建一个用于观测植物表型的实验仪器，其中包括多个组件：高分辨率CCD和可调镜头组用来拍摄图片；平面光源用来提供不同波段的单色光照；气瓶和阀门等装置用来控制气体（如乙烯）的浓度；电动平移台用来实现实时观测过程中植物位置和观察角度的连续变化。以上所有组件与电脑相连接，在电脑软件“MatLab”中编写程序，控制各组件的开关和运行，在“MatLab”中对拍摄得到的图片进行加工和处理，从而实现对拟南芥早期生长发育过程的高精度、高通量、自动化的实时观察和测量分析。主要的研究环节包括：1）使用高分辨率CCD、可调镜头组和平面光源作为图像采集系统，使用台式电脑和MatLab软件编写程序作为控制系统，实现对单一植物样品的自动化连续图像采集；2）使用MatLab软件编写图像处理程序，实现对植物图像中胚轴和根长度、顶端弯钩角度、子叶颜色变化的自动化识别和测量；3）在图像采集系统中加载电动平移台，在自动化的基础上，实现同时对多个植物样品的高通量图像采集；4）在图像采集系统中加载气流控制系统，实现气体处理（如植物激素乙烯）的加入和去除；5）在MatLab软件中改进和完善图像处理程序，在自动化的基础上，进一步提高识别和测量结果的精确度和可重复性。

二、技术优势

   目前，基于以上设计的高精度高通量植物生长观测仪按期研制完成。自主开发了两种全新的图像处理程序，使电脑对植物图像中幼苗的长度和角度实现了自动化智能化的识别和测量，并达到了很高的精确度和可重复性，为关键技术突破。样机已经在拟南芥黄化苗对植物激素乙烯的动力学反应研究中投入应用，取得相应成果，并在SCI期刊上发表文章。