反射光谱蕴含样品的光谱信息与空间图像信息,穿透传统可见光局限,精准反映植物内部生理生化、成分含量、结构差距等深层特点。生物荧光出格是植物荧光(植物自觉光)则能够进一步高活络度反映植物生理状态与生理生化状态,如红色和远红波段的叶绿素荧光能够反映植物光合生理,蓝绿荧光能够反映胁婆渍导次级代谢产品状态、植物胁迫状态,同时能够进一步活体检测叶绿素、花青素、黄酮醇及氮素状态。
Fluortron多职能高光谱成像系统,就是一款兼具反射光高光谱成像和植物自觉光高光谱成像分析的多职能态系统,可同时采集反射光光谱指纹和自觉光(生物荧光)光谱指纹。该系统适合利用于作物表型组学钻研检测、种质资源检测、抗性筛选、光合表型、病虫害早期检测,及中药材溯源与品质检测等多多领域。

一、生物荧光高光谱——分析银杏叶中的黄酮醇含量
黄酮醇是银杏叶的重要活性成分,拥有抗氧化、断根自由基等作用。利用FluorTron多职能高光谱成像的黄酮醇丈量法式,获得阳光照射前提好的银杏叶(光照组)和终年处于阴影状态下的银杏叶(遮荫组)的生物荧光高光谱信息,并推算FLAV=log(FRF_R/FRF_UV),该指数能够反映叶片表皮黄酮醇含量。尝试了局批注,光照前提下银杏叶Flav均匀值为1.397,显著大于遮荫前提下的均匀值0.861。同时,利用该系统实现活体银杏叶黄酮含量散布的可视化。

光照前提好的银杏叶与持久阴影前提(遮荫)下银杏叶黄酮含量活体成像及叶绿素荧光光谱曲线
二、反射高光谱——集中机械进建技术,鉴定罗勒中的总酚含量
此前一篇颁发于PLOS ONE的钻研,以PlantScreen系统的高光谱成像职能为主题,结合机械进建技术,成功实现了药用植物圣罗勒(Ocimum tenuiflorum L.)总酚含量的多生育期急剧无损判断,为职能成分表型分析提供了可直接复用的权威范式。

PlantScreen植物表型成像系统(传送带式PlantScreen、PlantScreen XYZ等)将高光谱技术与自动化表型平台深度融合的一体化科研解决规划——系统集成高光谱、RGB 3D、叶绿素荧光、激光扫描等多模态成像?,搭配自动化传送、尺度环境节造、原生算法分析等
得益于系统自动化、高通量的优势,对26个圣罗勒种类,分3个生育期(cut1、2、3)在可见近红表(VNIR :355–900 nm)和短波红表(SWIR:900–1700 nm)光谱领域内获取罗勒的高光谱图像数据。使用PlantScreen™数据分析软件对这些高光谱图像进行处置,蕴含图像转换处置、提取光谱信息、图像宰割、光谱统计、2nm距离降维等,输出单株均匀光谱。之后经过提取特点参数、剔除异常数据、丈量总酚含量、建模等步骤,开发并评估用于表征酚类物质含量水平的机械进建模型

左图为尝试丈量和分析流程;右图:A初次丈量光谱反射率模式与较老样本存在显著差距,这凸显了分歧成长阶段间光谱响应特点的差距性;表格展示了4种模型的正确率
了局批注,光谱与生育期强有关幼龄植株(第 1 茬)光谱反射率显著更高;成熟植株(第 2、3 茬)总酚含量更高,光谱更不变,更适合用以预测,预测相信度更高。神经网络模型是最优的步骤(AUC=0.8113,正确率 = 0.7345);XGBoost 正确率次之,但效能更高(速度为神经网络3倍)。
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