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植物根系表型研究多光谱成像技术
发表时间：2019-02-12 16:48:10点击：2167
来源：北京凯发AG(中国)科技有限公司
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根系是植物的重要组成部分，植物吸收土壤中的水分与养分全依赖根系，所以根系的研究对于植物各学科来说都至关重要，根系是陆地生态系统“隐藏的一半”，而且是动态生长的，对其进行准确取样、观察和测定存在一定困难。所以，根系研究方法的选择，相对于对地上部分而言对研究结果具有较大的影响。 丹麦Videometer公司开发的根系多光谱原位监测系统是目前先进的一款根系多光谱测量系统，整体性能指标处于先进水准，已经在丹麦歌本哈根大学使用并取得了有效的效果。
广大科研工作者为了研究根系，应用了很多方法，从传统的挖掘法、根钻法、玻璃壁法、容器法等等，到现代的根窗法、微根管法等等，取得了很多科研成果。随着科技的发展，越来越多的现代高精尖技术应用到根系研究中来，多光谱成像技术就是其中一种，它集光谱和图像为一体，含有海量的光谱信息和空间信息，这些信息体现了植物各种器官、组织的诸多表型特性，该技术图谱合一的特性使其在根系表型方面具有较大潜力。
丹麦Videometer公司开发的根系多光谱原位监测系统，是做根系研究的专业装备，无论对于浅根系蔬菜还是浅根系乔木，都具有现实性研究意义。目前在根系研究领域中，对于玉米根系和小麦根系所作的研究比较多，但大多还采用传统不可重复的挖掘方法。植物根系原位监测仪的出现，改变了这种情况，使得植物研究人员在对根系进行研究的过程中，可以使用原位的方式，无损伤的进行监测。
根系是植物主要吸水、营养物等器官，通过对根系监测和研究，能优化水肥方案，农作物、林业等产业增产增效，有利于土地荒漠化治理、土壤修复等。但长期以来，对根系研究主要是采用挖掘法、土钻法、土柱法、容器法、剖面法等传统方法，采样破坏性大、工作量大，严重阻碍了根系研究的深入开展。《科学》杂志曾出版专辑认为，“人类对自己脚下土壤的了解远远不及对宇宙的了解”，较是佐证了地下生态学研究难度之大。因此，对根系研究方法的选择和改进，对科研结果影响巨大。
丹麦根本哈根大学科学家等利用多光谱成像系统对植物植株、根系进行成像研究，取得了前瞻性的成果。
该研究以深根系小麦为研究对象，将小麦下方埋了有3m长的微根管，使用Videometer公司的Videometer MR多光谱成像系统，定期通过根窗透明面对根系成像分析。原始光谱图像经过Videometer自带软件一系列算法处理后得到目标根系图像，随后进行阈值分割、�：劾嗟饶Ｐ头治�，得到根系的形态学数据。
传统的RGB可见光成像技术是利用颜色识别根系，前提是根系和土壤之间要有比较明显的色差，但实际根系生长在土壤中，颜色差异并不明显，这样根系识别可能会造成比较大的误差，RGB可见光成像技术使用就会受限。歌本哈根将多光谱成像技术和传统的RGB成像技术进行了对比，显示多光谱成像技术基于光谱特征在根系识别上的明显优势，并且对多光谱成像另一项无可比拟的功能进行了初步探讨——即光谱特征对于根系生化特性的识别（例如细根发生、成熟、衰老、死亡的周转过程；例如根际分泌物成分的变化等），显示了多光谱成像技术在根系研究领域的巨大潜力。
Videometer系列多光谱成像系统广泛应用于：植物/作物表型组学研究分析；根系分析；作物育种与种子品质检测；植物/作物胁迫生理响应；作物病理学分析与病原检测；食品检测；中药成分分析与品质检测。
