高通量根系表型测量系统

高通量根系表型测量系统——MPR-Imager

根系承担着吸收水分与矿质养分、锚定植株、贮存光合产物乃至与土壤微生物协同抗逆的关键使命，其健康与否直接决定植物的生长势与生产力。根系深埋土壤之中，既不可见也无法轻易触及，研究者必须通过挖掘、冲土、过筛等繁琐手段才能获取样本，而这个过程中细嫩的根尖和根毛极易断裂或丢失，导致数据失真。更棘手的是，根系会随着土壤质地、湿度、紧实度及周围生物活动的变化而动态调整其三维构型，任何挖掘行为都会无可避免地破坏原有的微环境；传统的根钻法、剖面墙法不仅耗时费力，还难以实现对同一根系网络的长期追踪。MPR-Imager高通量根系表型测量系统是一款能够解决根系研究痛点的根系测量系统。它采用根盒测量法，辅之以传送装置，能够实现自动化根系表型数据的采集和分析。

根盒：采用大体积根盒装置，单套装土重量不小于5kg，根盒尺寸100cm长×60cm宽×15cm厚，材质为不锈钢和尼龙，适用温度-10~50°C

环式自动传送系统：为了负载大体积根盒、土壤和植物，本系统采用大载重的金属倍速链传送系统（负载可达100kg/m，传送速度可达150mm/s），主体支架为重型氧化铝挤型材，倍速链为不锈钢材质，动力装置有交流电机、减速箱、定位控制器、光学定位传感器及集中控制PLC，定位精度误差±0.5cm；电机功率1200W。配置20套精密缓冲阻挡模块；所有根盒自动运行，且系统为模块化设计，首尾预留扩展接口。导轨倍速链具备防夹功能，输送转向通过顶升和传送装置实现平稳转向。

RGB根系表型图像采集单元：为了避免外界光源的干扰，本设备采用扫描采集方式，这种方式能够程度屏蔽外界光在根盒玻璃上形成的反光。采集单元分辨率600DPI；扫描面积100cm（长）×60cm（宽）；可实现对整个土壤区域的根系扫描。

根系RGB表型分析软件：可提取根系总长度、平均直径、总面积、总体积、根尖、分叉和交叠计数；按直径等级分布参数；颜色分类分析；分形维数；连接分析；拓扑分析（连接数量、路径长度、幅度、维度等）。

田间根系测量模块：为了与田间根系测量形成互补，系统提供了田间测量模块，田间模块扫描头分辨率为1200Dpi；扫描出的单幅图像尺寸为22cm×19cm，无需多次成像拼接，可实现一次成像；田间模块扫描头尺寸35.5cm长×4.5cm直径；扫描头重量0.47kg；根系图像分析软件可对总根/活动根测量其根长、表面积、投影面积、体积、平均直径和数目，并能对不同剖面根系图片拼接测量，可自动拟合根生长轨迹，调整根系轨迹弧度，进行根系角度研究，触控缩放，具备图像增强功能，自动测量根的长度、直径、表面积、体积等参数。