VideometerLab高通量种子表型性状、种子表型组学研究平台

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VideometerLab高通量种子表型性状、种子表型组学研究平台

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来源:欧亚国际

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表型组(phenome)是指某一生物的全部性状特征;种子表型组学(phenomics)是一门在基因组水平上系统研究某一植物种子或细胞在各种不同环境条件下所有表型的学科。1996年,衰老研究中心主任Steven A.Garan在滑铁卢大学的一次应邀演讲上提出了Phenomics(表型组学)这一概念。

1998年,比利时的Crop Design公司一成立即开始着手研发可大规模开发转基因和植物性状评价的高通量的技术平台。2005年,该公司的Christophe等发表具有里程碑意义的论文,详细阐述了称之为“性状工厂”(Trait Mill)的可大规模自动化分析全生育期植物表型的技术设施。2006年,Niculescu及其同事在发表的论文中描述了一种新的用于表型组学分析的实验定量研究方法,并称之为Pheno Chipping。

种子表型组学研究可能是所有组学研究中较难的。种子表型易受外界环境影响,相同细胞、相同组织和相同植株在不同时间和环境下,不同细胞、不同组织和不同植株间均存在着差异; 表型组和转录组、蛋白质组、表观组、代谢组都属于动态组,所以要充分挖掘植物基因组对种子表型的影响需要对种子表型进行监控。种子表型组学研究和传统种子表型研究相比具有以下特点: 检测的性状数据量大, 可以动态检测种子的性状,可以将同一个性状划分成很多小的性状进行检测,数据采集客观、严格,便于形成统一的采集标准,有利于高通量自动化的分析,数据采集较加准确和快速,这必将进一步提高育种效率和作物的栽培管理。由于种子表型组学的特点,研究者们可以实现在多点多环境下对多群体、多样本、 多性状的实时采集。

目前,研究表型组学较深入且发表文章较多的学科领域包括植物科学、生化与分子生物学和遗传学 。植物表型组学研究按植物生长的环境可分为室内 ( 环境控 制系统) 和室外( 田间) ,两种环境下研究植物表型各有优缺点。由于室内环境容易控制,开展植物对水分的利用率,对各种营养物质的需求,不同光源对植物生长发育的影响以及植物对生物、非生物胁迫的 反应等研究相对比较方便。而室外环境可以研究各种性状在自然环境下的特征,并且室外空间大 较有利于高通量表型组学的研究,研究成果可以直接应用于生产实践。但生物性状是由基因型和环境共同决定,室内和室外环境条件差异大,会对植物表型产生较大影响,特别是一些受环境影响较大的数量性状,例如产量性状。在环境控制系统中研究成果不一定能够成功应用于自然环境。另外植物 表型的研究不应仅仅开展对植物的外观物理性状的调查,同时还应该通过现代各种仪器分析植物体内的物理和生化特征。

种子表型组研究从种子生成后开始,目前种子表型组学主要的调查表型性状包括种子活力、种子形 态 特 性、产量相关性状、对非生物胁迫的响应。目前在种子表型研究中自动化图片处理、分析技术例如荧光成像、二维或者三维的三光EGC彩色成像、近红外光谱成像系统以及成像光谱等非侵入和高通量技术已经得到应用。利用高通量表型组学记录植物对逆境胁迫的反应,有利于筛选抗性植物和发掘新基因; 同时还可用于对种子病害的鉴定,通过近红外光谱成像系统扫描可以鉴定感染灰霉的种子,结合多光谱和荧光成像可以研究种子种叶绿素含量,判断种子活力; 还可以实现对种子品质的检测,保证种子健康生长并提高作物的高产优质。在以后的研究中,通过研发和整合各种高通量的表型分析和环境监控技术,构建有效和自动化的种子表型技术平台,从而较好的推动作物的栽培和育种的发。

Videometer 总部位于丹麦,是一家专注于光谱成像、自动视觉测量和质量监控的高科技公司,为多个工业领域开发高性能视觉系统,产品应用于植物表型研究、种子表型研究、生态学研究以及食品监测等等领域。其多光谱成像技术代表了业界较高水准,多家科研机构已经用videometer设备进行科研,发表文章在nature等先进集刊上。

Videometer较新突出的具有突破性的Videometer Lab多光谱成像系统是目前上功能较强大的一款成像系统,在高通量种子表型成像和小植株成像领域尤其具有优势。高通量种子成像专门配置了自动进样装置,是较为较强大的全能种子表型性状研究利器Videometer Lab4。

种子表型性状、种子表型组学研究平台

种子表型成像特点

  · 快速、无损检测

  · 包括处理在内每样品处理仅需10-20

  · 与其它破坏性技术组合

  · 高灵活性测量

  · 主要专注:可重复洗、可追溯性、耐用性、可传递性

直接测量的种子表型性状参数:

      · 尺寸、形状、颜色、形态纹理、光谱质构、与表面化学相关的光谱成分、计数

间接测量或计算的种子表型性状参数:

     ·种子纯度、发芽百分比、发芽率、种子活力、种子健康度、种子成熟度、种子寿命等

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由叶绿素/成熟度区分种子           种子健康检测:灰霉检测


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