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Institut für Bio- und Geowissenschaften

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Methoden und Verfahren des
Jülich Plant Phenotyping Centre

HIDeR

Hyperspectral Imaging Device for Rhizotrons

Hochauflösende Bilder des Spross- und Wurzelbereichs

Die hyperspektrale Messbox ist eine neue Entwicklung des IBG-2 (Forschungszentrum Jülich) in Zusammenarbeit mit SPECIM Ltd (Finnland).

Diese Neuentwicklung ermöglicht eine hochauflösende, bildgebende Spektroskopie und damit ein besseres Verständnis für die Struktur und Funktion der Pflanze. Erstmalig ist es nun möglich mit einem Gerät hyperspektrale Daten sowohl im Spross-, wie auch im Wurzelbereich aufzunehmen. Möglich wird das durch die Anzucht der Pflanzen in s.g. Rhizotronen. Dabei handelt es sich um flache Erdbehälter, die im 45 Grad Winkel zur Erde gelagert sind und eine transparente Seite aufweisen. Die Wurzeln der Pflanzen in diesen Behältern, wachsen zum Großteil entlang der, dem Boden zu-geneigten, transparenten Seite. Dadurch ist es möglich den Wurzelbereich hyperspektral zu vermessen. Um auch kleinste Wurzeln erfassen zu können, wird der Wurzelbereich parallel mit zwei gleichartigen Sensoren gescannt (Abb. 2). Dadurch erreicht man eine räumliche Auflösung von 100µm.

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Abb. 3: Lichtundurchlässige EinhausungAbb. 3: Lichtundurchlässige Einhausung

Die licht-undurchlässige Einhausung der Messbox ist 2 x 3 x 3,5 m groß und birgt insgesamt drei Scanner-Systeme. Zwei Einheiten scannen den Spross, sowohl seitlich wie auch von oben. Wobei der obere Scanner in der Höhe verstellt werden kann. Dadurch kann das System mit der Pflanze wachsen und eine gleichbleibende Distanz zwischen Sensor und Messobjekt wird ermöglicht. Hierbei darf der Spross eine maximale Höhe von 50 cm erreichen.
Die vier verbauten CMOS-Sensoren sind in einem spektralen Bereich von 400 -1000 nm sensitiv und erreichen eine spektrale Auflösung von 3 nm. Jeder Scanner verfügt über eine eigene Beleuchtung und arbeitet unabhängig, um optimale Messbedingungen zu garantieren.
Diese Neuentwicklung ist ein Werkzeug für die hochpräzise Pflanzenphänotypisierung. Sie wird helfen ein besseres Verständnis für die strukturellen und funktionellen Eigenschaften der Pflanzen und insbesondere der Wurzeln zu schaffen. Dieses Wissen wird dringend benötigt, um bei der Pflanzenzucht Wurzelmerkmale für wechselnde Umgebungsbedingungen optimieren zu können.


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