植物中根系分布、根系直径检测方案(工业CT)

SSL-CA20-217Excellence in Science Excellence in ScienceSMX-008 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD. - Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cnTel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn SMX-225CT FPD HR检测植物根系分布 SMX-008 摘要：本文介绍运用 inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线 CT 系统检查圆叶椒草盆景。先扫描整个圆叶椒草盆景，再通过岛津独有技术——对感兴趣区域进行放大扫描，观察植物根系。根据灰度对圆叶椒草根系进行提取，把根系和土壤分开，呈现根系的立体3D图像。可清楚观察根系的分布状态，并对不同粗细根系进行尺寸测量。 关键词：微焦点X射线 CT系统植物根系 农作物转基因植物胁迫研究 决定植物生命力的因素是植物根系的分支结构，根系的生长形态与植物的土壤环境和植物的基因息息相关，根系的3D 形态学分析是评估不同植物竞争优势的重要工具。由于植物的根生长在各种不透明的媒介中，这限制了观察植物根系在土壤中的生长情况。传统的洗根扫描法能够清晰的展现根系，但是破坏了其原有的状态，微根窗法能够解决原位测量的问题，却无法展示探索土壤内部的根系分布。 实验部分 1.1仪器 inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统 1.2分析条件 X射线CT检查分析条件1： 测试电压：160KV 测试电流：70uA 图像尺寸：1024pixels*1024pixels 扫描时间： 5min SDD： 800mm SRD： 500mm Number of Views： 1200 Number of Averages： 1 Voxel Spacing： 0.246mm/voxel Exposure(ms)： 250.000 Acquisition Mode： Fine 利用显微 CT 无损扫描可以原位观察土壤中不同植物的根系变化，根据灰度提取根系，显示根系3D结构，获取根系的形态学以及剖面等内部形状，是根系原位研究的重要工具。显微 CT无损检测综合了传统洗根法和微根窗法的所有优点，可完全替代这两种分析方法。对于农作物转基因研究、植物不同环境下的胁迫研究，具有重大意义。本文介绍运用 inspeXio SMX-225CT FPDHR的微焦点X射线CT系统检测植物的根系，用专用3D软件呈现根系立体图像和根系的分布状态。 X身线 CT检查分析条件2： 测试电压：160KV 测试电流：70uA 图像尺寸：1024pixels*1024pixels 扫描时间： 10min SDD：800mm SRD： 138.766mm Number of Views： 2400 Number of Averages： 1 Voxel Spacing： 0.068mm/voxel Exposure(ms)： 250.000 Acquisition Mode： Fine 结果与讨论 2.1样品外观图 本次检测的是一种市面上购买的圆叶椒草盆景，如图1。外观尺寸： 中260mm XH180mm。本次测试分两次：第一次测试是对圆叶椒草盆景整体扫描；第二次测试是检测盆景中的根系部分。 图1 圆叶椒草盆景外观图 图2圆叶椒草盆景透视图 图3园圆叶椒草盆景立体图 2.2圆叶椒草盆景 CT观察 由于 Shimadzu 微焦点 X-ray CT 系统 inspeXio SMX-225CT FPD HR 使用了16英寸平板检测器，整个圆叶椒草盆景可以放入设备中检测，通过X射线透视得出整个圆叶椒草盆景透视图(图2)，可清晰观察二维结构。通过 CT 扫描获得 CT数据，使用3D 处理软件 VGSTUDIO MAX (Volume Graphics GmbH) 显示CT图像的立体渲染图(VR) (图3)。 通过岛津独有技术-对感兴趣区域放大 CT扫描(点击软件上X、Y、Z及 SOD 按钮，设备各轴相应运动，准确对准需要测试的位置，如虚线区域)，，更清楚关注区域细节。因此通过刚扫描的整体圆叶椒草盆景，对根系部分单独放大扫描，观察根系部分的结构(图4)。 图4感兴趣区域放大 CT 扫描 通过放大扫描后，清晰得出圆叶椒草盆景的根系图像。 图5根系部位立体图 2.3圆叶椒草根系分析 通过 VG 软件根据灰度对圆叶椒草根系进行提取，把根系和土壤分开，呈现根系的立体3D图像。通过 3D图像可清楚观察根系的形貌特征，并统计出根系数量。图6显示了根系部分不同角度的形貌，清晰的显示了根系的分布状态。 图66根系立体图(不同角度的状态分布) 使用专用软件对不同粗细根系进行测量，可测量出尺寸大小。图7分别测量了三种尺寸的根系，大小分别是 1.399mm、0.943mm、0.818mm。 图7根系立体图(尺寸测量) 结论 采用岛津公司的 inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线 CT 系统检测圆叶椒草盆景，利用岛津独有技术——对感兴趣区域进行放大扫描，观察植物根系。通过 VG 软件根据灰度对圆叶椒草根系进行提取，把根系和土壤分开，呈现根系的立体3D图像。可清楚观察根系的分布状态，并对不同粗细根系进行尺寸测量。利用CT 扫描观察植物根系， 可克服传统的洗根法和微根窗法的缺点，为农作物研究者提供详细真实的数据。 岛津应用云  采用岛津公司的inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统检测圆叶椒草盆景，测试速度快，操作简单。利用岛津独有技术——对感兴趣区域进行放大扫描，观察植物根系。通过VG软件根据灰度对圆叶椒草根系进行提取，把根系和土壤分开，呈现根系的立体3D图像。可清楚观察根系的分布状态，并对不同粗细根系进行尺寸测量。利用CT扫描观察植物根系，可克服传统的洗根法和微根窗法的缺点，为农作物研究者提供详细真实的数据。