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WIWAM植物表型成像系统由比利时SMO公司与GHent大学VIB研究所研制生产，整合了LED植物只能培养、自动化控制系统、叶绿素荧光成像测量分析、植物热成像分析、植物近红外成像分析、植物高光谱分析、植物多光谱分析、植物CT断层扫描分析、自动条码识别管理、RGB真3D成像等多项先进技术，以优化的方式实现大量植物样品以优化的方式实现大量植物样品——从拟南芥、水稻、玉米到各种其它植物的生理生态与形态结构成像分析，用于高通量植物表型成像分析测量、植物胁迫响应成像分析测量、植物生长分析测量、生态毒理学研究、性状识别及植物生理生态分析研究等。

根特大学应用微生物和表型组学应用实例

Kris Audenaert教授

技术

(i)PathoViewer（WIWAM XY高通量植物表型成像定制版）

PathoViewer是一款植物表型成像系统，用于高度可控环境中进行高清多光谱成像。6Mp-16 bit相机安装在直角坐标型机器人系统上，用于监控大量幼苗以小植株（15cm）生物胁迫效应(例如，真菌病害 ) 和生物胁迫(如干旱)。基于高度自动化sensor-to-plant原理，疾病扩散或胁迫因子效应可在植物生长时进行追踪。另外，PathoViewer可进行小植株如浮萍Lemna minor或生长在多孔板中的部分进行成像，分辨率可达108m。

系统还整合了RGB成像、叶绿素荧光、花青素、NIR以及GFP/RFP成像，PathoViewer可以多种方式对生物、非生物胁迫进行成像。另外，可咨询在LAMP组织（或紧密协作单位）内的有图像处理经验的研究者，通过这些图像科学计算相关测量参数，从而获取现象可视化植物的解读。PathoViewer 安装在高度可控的环境中，可控环境参数包括温度、相对湿度以及照明光光谱特征(可达1000 8molm-2 s-1)。系统专门定制了自动浇水系统，用于植物浇水，同时可执行多个浇水方案。

(ii)真菌基因组编辑 

在LAMP，还进行表型组学以及基因编辑技术的组合研究，研究者可进行植物病害修饰或标记和有益菌研究，帮助我们以前所未有的分辨率揭示植物与微生物互作。基于同源重组技术和较先进基于Crispr技术的转化平台可在几种真菌上进行，如镰刀菌、曲霉以及枯菌。

(iii)生物分析和生物报告植物

PathoViewer还可高通量进扫描新型生物活性分子或具有除草剂或生物刺激素作用的新农业化学品。使用生物报告有机物如啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae，带人雌激素受体，浮萍Lemna minor以及拟南芥（Arabidopsis thaliana）

叶绿素荧光成像模块其它应用

植物表型分析技术是筛选优良作物品种方法中，研究植物基因功能和环境效应的关键步骤，不仅适于研究外观物理特性，还可以研究植物生长发育过程中基因型与环境因素相互作用所产生的，生理生化特性以及植物基因型与表型映射关系，已受到科研工作者的广泛关注。

高通量植物表型分析技术通过整合传感器、自动控制、环境调控以及数据挖掘等多种先进技术，有效地解决传统植物表型分析技术中存在的费时费力、精度低、适用性弱等问题，为阐明不同环境因子及基因型对植物生长、产量、质量、生理状态的影响及研究植物不同表型间的关系提供了有效的帮助。其中，光学技术以其非接触性、快速、无损伤、高灵敏度、高分辨率等优势为高通量植物表型分析提供了技术支撑。光学成像技术主要包括RGB成像、多光谱/高光谱成像、叶绿素荧光成像和热红外成像等，这些技术在获取植物的叶/冠层形态生长模型、逆境响应、养分生理、光合作用、冠层温度等信息上具有很大的优势。其中，叶绿素荧光技术可以通过对叶绿素荧光的探测分析PSII内的生理反应过程，如光化学反应、热散失等，能反映实际生物学意义，该技术已应用于植物的逆境生理检测、病虫害检测、光合作用机理及抗逆性生理等研究。此外，结合图像技术，可以较好地反映植物在叶片和冠层水平的光合 生理的空间异质性。叶绿素荧光图像信息量丰富，利用数据挖掘、机器学习等方法可进一步挖掘图像的潜在信息。由于叶绿素荧光技术的多种优势，在高通量植物表型分析中的应用也越来越广。

叶绿素荧光成像系统克服了传统荧光仪有限点测量的缺点而被逐渐广泛应用。系统一般包括激发光源、滤波片、检 测器、计算机和控制模块等，可以获得植物叶片或冠层的叶绿素荧光信号，结合数字图像处理技术可分析荧光强度在空间的分布情况。不同的测量方案可以获得不同的荧光诱导猝灭曲线，其中光源和光照模式的设置是方案选择的关键。光源的主要类型有测量光、光化光与饱和光。测量光用于激发暗适应后较小荧光，通常选择蓝光或红光；光化光是一种近似自然光的光源，光化光的光强与自然光十分相近，研究人员通常选择蓝光或红光使植物的光合系统产生实质上的光化学反应；饱和光的光强度较过植物光合系统的捕光能力，使叶绿素荧光强度达到较高，通常选择白光。不同光照模式可以获取不同的光合作用信息。

WIWAM XY高通量叶绿素荧光成像系统综述

该WIWAM XY系统完全由SMO公司构建，可自动在百万分之一秒速度测量荧光图片，提供光合系统II的Kautsky诱导曲线的0-, J-, I以及P。每个像素的荧光参数可计算出来，以图像显示。相同光学设置外加滤波轮可用于拍摄多光谱图像，用于荧光成像。设备可生成Chl-index 指数图像(与叶绿素量相关)，Ant-index 指数(与花青素含量相关), NDVI，NIR以及颜色，系统可高通量测量整个植株的荧光以及光谱图。系统基于sensor-to-plant理念设计，多功能平台还专门进行定制设计，可容纳高达20cm的小植株以及多孔板。系统还可对GFP以及RFP成像。系统还配置了WIWAM自主开发的高精度称重和浇水系统。

相机帧速达100帧/秒（14bit，相机曝光时间5μs）

配置All LED light sources for红、远红、白、NIRLED光源

内置计算机

荧光和多光谱逐像素信息

拍摄图像

100 荧光图像/秒

黑暗: F0, FJ, FI, FM

光下t: Ft’, FJ’,FI’以及FM’

6波段光谱图

成像面积20×20 cm2

大景深(DOF)

植物多个参数

Fv/FM=φPo=(FM-F0)/FM(较大量子产率，PSII 光合系统photochemistry)

φEo=(FM-FJ)/FM (电子传输量子产量)

φRo=(FM-FI)/FM(PSI终端受体量子产量降低)

tFM( FM时间)

A (诱导曲线上方面积)以及Sm (FM-F0归一面积)

PIabs(性能指标)

φPSII=φPt=Fq’/FM’=(FM’-Ft’)/FM’(PSII 光合系统有效光子产量)

ETR (电子传递速率)

NPQ, F0’,qN,qP以及Rfd

Chl-index, Ant-index, NIR, NDVI, 红、绿、蓝色

开源软件或其他软件16 bit拍摄原图

基于WIWAM XY植物表型成像系统的文章发表在先进期刊如Nature Biotechnology等上面，是迄今为止，发表文章级别较高的高通量植物表型成像系统之一。

北京欧亚国际科技有限公司是WIWAM植物植物表型成像系统中国区总代理，全面负责其系列产品在中国市场的推广、销售和售后服务。