專利名稱::一種無(wú)菌監(jiān)測(cè)植物組培苗根的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及生物
技術(shù)領(lǐng)域:
,特指一種無(wú)菌監(jiān)測(cè)植物組培苗根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的方法。
背景技術(shù):
:利用組織培養(yǎng)進(jìn)行快速繁殖是目前很多花卉、蔬菜和珍稀植物資源的一種有效的繁殖方式。動(dòng)態(tài)地描述組培苗的生長(zhǎng)發(fā)育狀況在生產(chǎn)和科學(xué)研究中具有重要的意義。培養(yǎng)基的篩選、環(huán)境條件的調(diào)控、定單花卉的生產(chǎn)都需要掌握組培苗的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律,了解外在因素對(duì)組培苗的生長(zhǎng)發(fā)育的影響。依靠肉眼觀察或人為破壞性檢測(cè)已經(jīng)無(wú)法動(dòng)態(tài)地描述組培苗的生長(zhǎng)發(fā)育狀況。因此,必須尋求一種無(wú)損、無(wú)菌監(jiān)測(cè)組培苗生長(zhǎng)的方法。本發(fā)明就是利用圖像處理技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)植物組培苗根的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài),這在國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的基本原理是利用圖像處理技術(shù)分析組培苗根的圖像,獲取的根的累積像素間距,與參照物的累積像素間距進(jìn)行比較獲取的根圖像分析長(zhǎng)度。根圖像分析長(zhǎng)度與人工測(cè)量長(zhǎng)度具有極顯著的相關(guān)關(guān)系,如圖l。連續(xù)動(dòng)態(tài)獲取同一條根的圖像分析長(zhǎng)度,可以無(wú)菌監(jiān)測(cè)出植物組培苗根的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。具體實(shí)施方案為選取已知長(zhǎng)度的類似根的線狀物預(yù)先放置于盛有生根培養(yǎng)基的組培瓶中,以此作為根的圖像分析的參照瓶,將參照瓶與待檢的長(zhǎng)有生根組培苗的組培瓶放置于同一水平位置上,利用數(shù)碼相機(jī)從組培瓶的底部進(jìn)行拍照,將參照瓶和待檢的長(zhǎng)有生根組培苗的組培瓶拍攝在同一張圖像內(nèi),每次拍照保持相同的物距和相同的焦距以及相同的角度,利用圖像分析軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析獲取參照瓶里線狀物的和被考察的根的積像素間距,通過(guò)換算獲取組培苗根的圖像分析長(zhǎng)度,換算方法為被考察的根的圖像分析長(zhǎng)度等于被考察的根的累積像素間距與參照瓶里線狀物的累積像素間距的比值乘以已知參照物的長(zhǎng)度;每隔一定時(shí)間獲取被考察的根的圖像分析長(zhǎng)度,作出圖像分析長(zhǎng)度隨培養(yǎng)時(shí)間的變化曲線圖,用邏輯斯蒂(Logistic)方程來(lái)擬合該曲線,根據(jù)擬合的Logistic方程和曲線圖,得出被考察的組培苗的根的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)本方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)組培苗根的生長(zhǎng)的無(wú)菌、無(wú)損、在線檢測(cè),根據(jù)擬合后的邏輯斯蒂(Logistic)方程可以得到更多的根的生長(zhǎng)信息,如對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)速率,這是人工測(cè)量無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。(2)效率高,操作方便。(3)應(yīng)用范圍較廣。可以用于培養(yǎng)基的篩選、環(huán)境條件的調(diào)控、定單花卉的生產(chǎn)以及組培苗根的生長(zhǎng)發(fā)育的研究上。圖1根圖像分析長(zhǎng)度與人工測(cè)量長(zhǎng)度的關(guān)系圖2實(shí)施例1的組培苗的根的圖像分析長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化圖3實(shí)施例2的組培苗的根的圖像分析長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化圖4實(shí)施例3的組培苗的根的圖像分析長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將無(wú)根組培苗接種到放有生根培養(yǎng)基的組培瓶中進(jìn)行生根培養(yǎng),生根培養(yǎng)基為1/2MS附加0.5mg1"IBA(吲哚丁酸)+0.05mg1"NAA(萘乙酸)+0.1mg1"GA3(赤霉素),培養(yǎng)條件為溫度為25土2'C,光強(qiáng)為50(^molmS",光周期為光16h/暗8h。取一個(gè)未接種組培苗的、盛有生根培養(yǎng)基的組培瓶中作為參考瓶,一段7cm長(zhǎng)的白線被預(yù)先放入此參考瓶中,以白線作為根系圖像分析的參照物。隨后每隔1天,取待檢的組培瓶和參考瓶,放置于同一水平位置上,保持物距在17.7cm,利用500萬(wàn)像素的Kodak數(shù)碼相機(jī)從組培瓶的底部進(jìn)行拍照,獲取與參照物在一起的組培苗根系圖像,利用圖像分析軟件SigmaScanPro獲取被考察的根和參照物的累積像素間距(Distance參數(shù)),然后再換算成圖像分析長(zhǎng)度(表l)。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo),圖像分析長(zhǎng)度為縱坐標(biāo)作圖(圖2),這張圖表述了根的生長(zhǎng)進(jìn)程。再用邏輯斯蒂(Logistic)方程來(lái)擬合,擬合的邏輯斯蒂(Logistic)方程為Y=l/(l/6.50+125.811(0.681x))(R2=0.997,n=13,PO.001)(1)Y為生根組培苗的根長(zhǎng),X為組培苗生長(zhǎng)的時(shí)間(天數(shù)),f為決定系數(shù)的平方,n為統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù),P為顯著性。從圖2和(1)式得出對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)速率為0.623cm/day.表1實(shí)施例1的根的圖像分析長(zhǎng)度<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實(shí)施例2將無(wú)根組培苗接種到放有生根培養(yǎng)基的組培瓶中進(jìn)行生根培養(yǎng),生根培養(yǎng)基為1/2MS附加0.5mgr1IBA(吲哚丁酸)+0.005mgr1NAA(萘乙酸)十0.01mgT1GA3(赤霉素),培養(yǎng)條件為溫度為25±2°C,光強(qiáng)為500lamolm—V1,光周期為光16h/暗8h。取一個(gè)未接種組培苗的、盛有生根培養(yǎng)基的組培瓶中作為參考瓶,一段7cm長(zhǎng)的白線被預(yù)先放入此參考瓶中,以白線作為根系圖像分析的參照物。隨后每隔1天,取待檢的組培瓶和參考瓶,放置于同一水平位置上,保持物距在17.7cm,利用500萬(wàn)像素的Kodak數(shù)碼相機(jī)從組培瓶的底部進(jìn)行拍照,獲取與參照物在一起的組培苗根系圖像,利用圖像分析軟件SigmaScanPro獲取被考察的根和參照物的累積像素間距(Distance參數(shù)),然后再換算成圖像分析長(zhǎng)度(表2)。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo),圖像分析長(zhǎng)度為縱坐標(biāo)作圖(圖3),這張圖夠表述了根的生長(zhǎng)進(jìn)程。再用邏輯斯蒂(Logistic)方程來(lái)擬合,擬合的邏輯斯蒂(Logistic)方程為Y=l/(l/5.50+21.144(0.733x))(R2=0.984,n=10,P<0.001)(2)Y為生根組培苗的根長(zhǎng),X為組培苗生長(zhǎng)的時(shí)間(天數(shù)),F(xiàn)e為決定系數(shù)的平方,n為統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù),P為顯著性。從圖3和(2)式得出對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)速率為0.420cm/day,比實(shí)施例1對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)速率小。表2實(shí)施例2的根的圖像分析長(zhǎng)度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例3將無(wú)根組培苗接種到放有生根培養(yǎng)基的組培瓶中進(jìn)行生根培養(yǎng),生根培養(yǎng)基為1/2MS附加5mgr1IBA(吲哚丁酸)+0.005mgT1NAA(萘乙酸)+0.01mgl1GA3(赤霉素,培養(yǎng)條件為溫度為25±2°C,光強(qiáng)為500pmoln^s'1,光周期為光16h/暗8h。取一個(gè)未接種組培苗的、盛有生根培養(yǎng)基的組培瓶中作為參考瓶,一段7cm長(zhǎng)的白線被預(yù)先放入此參考瓶中,以白線作為根系圖像分析的參照物。隨后每隔1天,取待檢的組培瓶和參考瓶,放置于同一水平位置上,保持物距在17.7cm,利用500萬(wàn)像素的Kodak數(shù)碼相機(jī)從組培瓶的底部進(jìn)行拍照,獲取與參照物在一起的組培苗根系圖像,利用圖像分析軟件SigmaScanPro獲取被考察的根和參照物的累積像素間距(Distance參數(shù)),然后再換算成圖像分析長(zhǎng)度(表3)。以培養(yǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo),圖像分析長(zhǎng)度為縱坐標(biāo)作圖(圖4),這張圖表述了根的生長(zhǎng)進(jìn)程。再用邏輯斯蒂(Logistic)方程來(lái)擬合,擬合的邏輯斯蒂(Logistic)方程為Y=l/(l/4.20+426.690(0.623x))(R2=0.985,n=10,PO.001)(3)Y為生根組培苗的根長(zhǎng),X為組培苗生長(zhǎng)的時(shí)間(天數(shù)),W為決定系數(shù)的平方,n為統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù),P為顯著性。從圖4和(3)式得出對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)速率為0.491cm/day,比實(shí)施例1對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)速率小,比實(shí)施例2對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)速率的生長(zhǎng)速率大。表3實(shí)施例3的根的圖像分析長(zhǎng)度<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1、一種無(wú)菌監(jiān)測(cè)植物組培苗根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的方法,其特征在于選取已知長(zhǎng)度的類似根的線狀物預(yù)先放置于盛有生根培養(yǎng)基的組培瓶中,以此作為根的圖像分析的參照瓶,將參照瓶與待檢的長(zhǎng)有生根組培苗的組培瓶放置于同一水平位置上,利用數(shù)碼相機(jī)從參照瓶和組培瓶的底部進(jìn)行拍照,將參照瓶和待檢的長(zhǎng)有生根組培苗的組培瓶拍攝在同一張圖像內(nèi),每次拍照保持相同的物距和相同的焦距以及相同的角度,利用圖像分析軟件對(duì)圖像進(jìn)行分析獲取參照瓶里線狀物的和被考察的根的積像素間距,通過(guò)換算獲取組培苗根的圖像分析長(zhǎng)度,換算方法為被考察的根的圖像分析長(zhǎng)度等于被考察的根的累積像素間距與參照瓶里線狀物的累積像素間距的比值乘以已知參照物的長(zhǎng)度;每隔一定時(shí)間獲取被考察的根的圖像分析長(zhǎng)度,作出圖像分析長(zhǎng)度隨培養(yǎng)時(shí)間的變化曲線圖,用邏輯斯蒂(Logistic)方程來(lái)擬合該曲線,根據(jù)擬合的Logistic方程和曲線圖,得出被考察的組培苗的根的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。全文摘要一種無(wú)菌監(jiān)測(cè)植物組培苗根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的方法,涉及生物
技術(shù)領(lǐng)域:
,選取已知長(zhǎng)度線狀物放置于盛有生根培養(yǎng)基的組培瓶中作為參照瓶,將參照瓶與待檢的長(zhǎng)有生根組培苗的組培瓶置于同一水平位置上,利用相機(jī)從底部進(jìn)行拍照,將兩者拍攝在同一張圖像內(nèi),每次拍照保持相同的物距和相同的焦距以及角度,利用圖像分析軟件分析獲取參照瓶里線狀物的和被考察的根的積像素間距,通過(guò)換算獲取組培苗根的圖像分析長(zhǎng)度;每隔一定時(shí)間獲取被考察的根的圖像分析長(zhǎng)度,作出其隨培養(yǎng)時(shí)間的變化曲線圖,用邏輯斯蒂(Logistic)方程擬合該曲線,根據(jù)擬合的Logistic方程和曲線圖,得出被考察的組培苗的根的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài),本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)組培苗根的生長(zhǎng)的無(wú)菌、無(wú)損、在線檢測(cè)。文檔編號(hào)A01H4/00GK101199269SQ20071013402公開(kāi)日2008年6月18日申請(qǐng)日期2007年10月17日優(yōu)先權(quán)日2007年10月17日發(fā)明者吳沿友,李萍萍,毛罕平,王紀(jì)章,許文祥,趙玉國(guó)申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)