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高通量植物育种抗性筛选系统

简要描述:目前用于植物抗性品种筛选的仪器设备大多比较复杂,数据繁多,数据分析耗时多,难以快速筛查出指示性指标。
PhenScope高通量植物育种抗性筛选系统,以监测植物的叶绿素荧光变化特征为基础,在大田条件下,自动在线测量,可以快速筛查抗性样本。
同时在线测量32个样本,太阳能供电,远程数据传输,野外长期独立工作。
可用于突变株&抗性株筛选、遗传育种、植物病理学、植物胁迫生理学等应用研究。

  • 产品型号:PhenoScope
  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2024-01-12
  • 访  问  量:551

详细介绍

目前用于植物抗性品种筛选的仪器设备大多比较复杂,数据繁多,数据分析耗时多,难以快速筛查出指示性指标。   

PhenScope高通量植物育种抗性筛选系统,以监测植物的叶绿素荧光变化特征为基础,在大田条件下,自动在线测量,可以快速筛查抗性样本。

同时在线测量32个样本,太阳能供电,远程数据传输,野外长期独立工作。

可用于突变株&抗性株筛选、遗传育种、植物病理学、植物胁迫生理学等应用研究。

可任意调节角度的支臂安装方式

技术特点:

1、 探头配备创新的日光暗适应模块,方便在白天同时对大批量植物自动进行暗适应测量。

目前抗性筛选都会选择测量叶绿素荧光参数,大部分叶绿素荧光参数需要在暗适应的条件下测量,同时伴随着频繁使用高强度饱和光闪,研究证实夜晚在植物的同一位置上频繁出现的饱和光闪会破坏植物组织,对植物的光合能力产生影响,而白天进行暗适应测量,可以减少对植物生长的影响。          

该系统每个探头都配备暗适应模块,程序化设计,解决了田间大批量植物同时进行暗适应测量的难题,也可以随意设置不同时间不同处理的暗适应测量。

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2、可以同时快速测量大批量植株的叶绿素荧光参数、叶绿素含量和NDVI等植被指数。

非接触式叶绿素含量探头可以直接测量叶绿素绝对含量(单位:mg/m2,几乎所有的植物叶片都可以测量。一次可以测量多株植物。采用调制光测量,不受环境光照影响。防水设计,非常适合监测营养胁迫。

还配有快速测量NDVI、NDRE、PPR&CCCI植被指数的探头,适合测量C3、C4或CAM植物的干旱胁迫和氮胁迫。

3、精确测量NPQ的四个分量qE、qM、qI和qT,可准确评估植物光合效率和生产力。

qE、qM、qI 和qT是非光化学淬灭NPQ的四个分量,精确计算四个分量有助于从光能利用的角度深层次研究植物的抗性机理。qE和qM可用于评估光保护性能,qI是光合作用的光抑制作用是植物对环境胁迫的保护性调节,qT是改变进入光系统I和光系统II反应中心的能量流平衡的过程,反应了植物对光能的利用能力。

Goss和Lepetit(2015)使用光保护性成分qE、qM鉴定抗性品种。许多科学家提出了NPQ四分量的计算方法,并利用它们进行抗性品种的筛选(Maxwell and Johnson 2000Guadagno et al.2010Roháček2010Kasajima et al.2015Tietz et al.2017)。

 

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抗性筛选试验方案:

1、 筛选抗旱品种, 测量Fv/Fm、Y(II)、ETR、NPQ、qP。

参数测定:配置32个荧光探头,每个探头测量一株植物。选择系统已有程序,凌晨4点开始,依次测量Fv/Fm,每60min测量一次,共测量3次。然后测量Y(II),ETR、NPQ、qP,每30min测量一次,共测量10次。以上步骤均为系统自动测量,无需人为操作。

1、  筛选耐弱光植物,测量Fv/Fm、Y(II)、ETR、NPQ、qP、qE、qM、qT、qI、RLC。

参数测定:配置32个荧光探头,每个探头测量一株植物。选择系统已有程序,凌晨4点开始,依次测量Fv/Fm,每60min测量一次,共测量3次。然后测量Y(II),ETR、NPQ、qP,每30min测量一次,共测量10次。测量qE,qT,qM和qI,测量完成。

再调用系统内置的RLC快速光曲线程序,测量8个光强梯度下的RLC曲线,每隔两小时测量一次,共测量3次,以上步骤均为系统自动测量,无需人为操作。

3、 筛选耐高温植物,测量Y(II)、叶绿素含量。

参数测定:配置32个探头,16个荧光探头,16个叶绿素含量探头,平均分配,每个探头测量一株植物。选择Y(II)和叶绿素含量测量程序,测量Y(II)和叶绿素含量CCI,每60min测量一次,共测量5次。以上步骤均为系统自动测量,无需人为操作。

4、 筛选耐低温植物,测量Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP、NPQ、qE、qI。

参数测定:配置32个荧光探头,每个探头测量一株植物。选择已有程序,先测量Fv/Fm,每10min测量一次,共测量3次。然后测量Y(II),ETR、NPQ、qP,每30min测量一次,共测量10次。最后测量qE,qT,qM和qI,测量完成后,测量完成。以上步骤均为系统自动测量,无需人为操作。

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5、筛选耐盐碱,土壤肥力差地区生长的植物,以氮缺乏为例,测量叶绿素含量和Y(II)。

参数测定:配置32个探头,16个荧光探头,16个叶绿素含量探头,平均分配,每个探头测量一株植物。选择Y(II)和叶绿素含量测量程序,测量Y(II)和叶绿素含量CCI,每60min测量一次,共测量5次。每次测量间隙,光化光都会自动关闭,测量完成。

抗性筛选案例:

1、使用美国Opti-Sciences公司OS5p+叶绿素荧光仪选择Y(II)、ETR、NPQ荧光参数,比较弱光条件的大麦和小麦的光合特性的变化(Wheat and barley can increase grain yield in shade through acclimation of physiological and morphological traits in Mediterranean conditions2019),结果显示弱光胁迫条件下大麦显示出比小麦更强的光合作用适应性,在辐照度降低的情况下也可保证产量。

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小麦和大麦弱光胁迫下Y(II)、ETR和NPQ的差异比较

2、使用美国Opti-Science公司的CCM300叶绿素含量仪和OS1p便携式叶绿素荧光仪选择CCI、Fv/Fm、Y(II)荧光参数,筛选蓝莓适宜生长的土壤(Growth, Fruit Yield, Photosynthetic Characteristics,and Leaf Microelement Concentration of TwoBlueberry C*rs under Dierent Long-Term SoilpH Treatments2019),结果显示酸性土壤(pH=4.5)适合蓝莓生长,并筛选出ChaoyueNo.一是适合在高pH环境下生长的蓝莓品种。

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两个品种的蓝莓在不同土壤pH下,CCI、Fv/Fm、Y(II)和光合速率的比较

3、使用美国Opti-Science公司OS5p+叶绿素荧光仪利用Fv/Fm、qN、qP筛选抗旱金银花品种(刘志梅,蒋文伟,2012),结果显示,不同干旱胁迫处理条件下,不同品种的金银花Fv/Fm、qN值显示出不同程度的降低,qP呈上升趋势,3种金银花抗旱能力排序为红花金银花>京红久金银花>台尔曼忍冬.

三个品种的金银花,不同干旱胁迫下Fv/Fm、qN、qP的比较

4、使用美国Opti-Science 公司OS5p+叶绿素荧光仪,选择Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP和qN对比两种速生树种竹柳和尾巨桉的抗旱性(白晶晶,吴俊文,2015)。结果显示,干旱胁迫下,两个树种Y(II)、ETR、qP和Fv/Fm均有不同程度的下降,尾巨桉的下降幅度大于竹柳;而qN呈上升趋势,竹柳上升幅度大于尾巨桉,两树种相比,竹柳的抗旱性更强。

技术指标:

测量参数:

叶绿素荧光参数:Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP、NPQ、qE、qT、qM、qI、Ik、Im、PAR、T

叶绿素含量指数:CCI、NDVI、NDRE、PPR、CCCI

标准荧光探头技术参数:

蓝光饱和脉冲强度: Fm校正,7000 μmols/m2/s

                   方形顶脉冲,10000 μmols/m2/s

红光饱和脉冲强度:Fm校正,7000 μmols/m2/s

                     方形顶脉冲,10000 μmols/m2/s

调制光源:Blue 455nm – 半波宽21nm的蓝色光源

      Red 640nm - 半波宽17nm的红色光源

光化光源:蓝光,可达5000 μmols m-2 s-1

红光,可达5000 μmols m-2 s-1

远红光源:结合暗适应模块用于Fo测量或者暗适应模式中Fv/Fm测量前的预照射。

检测器&滤波器: 具有700 ~ 750带通滤波器的PIN光电二极管 

叶绿素含量探头技术参数:

测量参数:CFR或叶绿素荧光比率(F735/F700),叶绿素含量mg/m2;

测量面积:10cm—1.2m直径

NDVI、NDRE、PPR & CCCI探头技术参数:

测量参数:NDVI, NDRE, PPR, CCCI

测量面积:10cm1.2m直径

 

数据采集单元技术参数:

采样速率 : 1~10000点每秒,根据不同测量自动选择

存储空间:2GB

输出: CSV文件,可以通过wifi,以太网、U盘传输;可选手机、无线点对点、卫星电话传输方式

供电:可以根据要求提供外部12伏电池。可以使用太阳能电源和主电源。

操作温度: -10℃~+50

 

产地:美国

 


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