背景
來(lái)自歐盟的農(nóng)業(yè)生物科技公司——荷蘭KeyGene公司，是一家專注于提供基因型-表型分析和性狀及關(guān)聯(lián)基因挖掘服務(wù)的公司。自從2011年由KeyGene公司和德國(guó)LemnaTec共同建立的歐洲植物表型平臺(tái)PhenoFab投入運(yùn)轉(zhuǎn)后，迅速積累了大量的基因型-表型測(cè)量和分析經(jīng)驗(yàn)，并取得了異常出色的結(jié)果，從而導(dǎo)致PhenoFab一直處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
基于大量的PhenoFab使用經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，KeyGene研發(fā)出了一款便攜式植物表型平臺(tái)KeyBox。
KeyBox的是為了解決PhenoFab工作人員在實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題而面世的，并且從設(shè)計(jì)之初就要求能夠操作簡(jiǎn)單、不需進(jìn)行復(fù)雜的軟件學(xué)習(xí)，即使是育種公司的一般工作人員也容易掌握。
KeyBox已經(jīng)被大量實(shí)驗(yàn)證明是非常高效、有價(jià)值的。正如世界聞名的集科研育種、種子生產(chǎn)及開發(fā)銷售為一體的專業(yè)化蔬菜育種公司——荷蘭安莎種子集團(tuán)公司（ENZA ZADEN）的育種家Martijn van Stee所說(shuō)“我們用KeyBox在世界各地進(jìn)行了高通量的表型分析，它在將表型量化方面被證明非常可靠”。
快速打包設(shè)計(jì)
考慮到KeyBox可能需要經(jīng)常帶到溫室、野外或其它地方進(jìn)行測(cè)量，因此它被設(shè)計(jì)成可快速拆卸、打包的樣式。將KeyBox打包后，就成為一個(gè)拉桿箱，方便運(yùn)輸和攜帶。
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| 工作狀態(tài) | 打包后 |
主要功能
對(duì)植物體進(jìn)行整株或器官（果實(shí)、種子、根系、葉片、幼苗等）的表型成像
便攜可折疊式設(shè)計(jì)，方便帶到溫室或野外使用
標(biāo)準(zhǔn)光照環(huán)境，數(shù)據(jù)可重復(fù)
經(jīng)驗(yàn)豐富的專家根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的軟件，操作簡(jiǎn)單，解決農(nóng)業(yè)應(yīng)用中遇到的問題
內(nèi)置顏色校正和讀取電子標(biāo)簽的程序
可選一系列的功能程序模塊，并不斷升級(jí)中
應(yīng)用領(lǐng)域
表型性狀分析/挖掘，基因型-表型關(guān)聯(lián)
農(nóng)業(yè)育種
園藝學(xué)、農(nóng)業(yè)信息學(xué)
果實(shí)品質(zhì)分析
植物病理研究
生物量分析
種子萌發(fā)研究
抗逆研究
工作軟件Pheno-suite
KeyBox的工作軟件Pheno-suite由KeyGene公司強(qiáng)大的生物信息學(xué)和軟件團(tuán)隊(duì)開發(fā)，充分考慮在實(shí)際應(yīng)用的需求，操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。
Pheno-suite的工作模塊包括：
基礎(chǔ)整合模塊。內(nèi)置在軟件中，是軟件的基本組成部分。
選配模塊。功能強(qiáng)大，針對(duì)應(yīng)用的每個(gè)算法是一個(gè)模塊，客戶可以根據(jù)需求選配。
基礎(chǔ)整合模塊：顏色校準(zhǔn) Color correction
在拍照時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)色卡護(hù)照（ColorChecker Passport）放入KeyBox內(nèi)一起成像。拍照結(jié)束后，利用Pheno-suite軟件的“Color correction”功能，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)色卡還原被攝物體的真實(shí)顏色。
基礎(chǔ)整合模塊：標(biāo)簽識(shí)別 Label recognition
Pheno-suite軟件可以協(xié)助生成由10位數(shù)字組成的標(biāo)簽并打印出來(lái)。在拍照時(shí)，將標(biāo)簽條一起成像。利用Pheno-suite軟件的“Label recognition”功能，可以自動(dòng)將標(biāo)簽條識(shí)別并讀取出來(lái)。客戶可以將圖片文件與標(biāo)簽關(guān)聯(lián)起來(lái)，方便數(shù)據(jù)管理。
基礎(chǔ)整合模塊：灰度圖轉(zhuǎn)換 Gray scale conversion
利用Pheno-suite軟件的“Gray scale conversion”功能，可以將彩色圖像轉(zhuǎn)換為灰度圖，供客戶使用。
功能強(qiáng)大的模塊：生物量測(cè)量 Biomass detection
利用Pheno-suite軟件的“Biomass detection”功能，可以計(jì)算樣品的像素大小、樣品的長(zhǎng)度和寬度（將樣品包圍起來(lái)的方形盒的長(zhǎng)度和寬度）、樣品性狀偏離圓形的程度（deviation from circle）。
Plant pixel size
Length/width bounding box
Deviation from circle
功能強(qiáng)大的模塊：形態(tài)大小測(cè)量 Tomato size
利用Pheno-suite軟件的“Tomato size”功能，可以計(jì)算樣品的像素大小、樣品的長(zhǎng)度和寬度（將樣品包圍起來(lái)的方形盒的長(zhǎng)度和寬度）、樣品的橢圓度（最大軸長(zhǎng)、最小軸長(zhǎng)、朝向）。
Plant pixel size Height/width bounding box Elipse (same second central moment) Major axis length Minor axis length Orientation 命名為“Tomato size”并不代表只能測(cè)量番茄，而是適用于所有樣品 |  |
功能強(qiáng)大的模塊：種子萌發(fā)測(cè)量 Seed germination in tray
利用Pheno-suite軟件的“Seed germination in tray”功能，可以計(jì)算樣品的總像素大小、樣品的平均像素大小、樣品像素大小的標(biāo)準(zhǔn)差等。這些可以用于判斷種子的萌發(fā)率。
| Total pixel size Average object pixel size STDEV object pixel size |  |
功能強(qiáng)大的模塊：葉片大小測(cè)量 Leaf size detection
利用Pheno-suite軟件的“Leaf size detection”功能，可以計(jì)算樣品數(shù)目，以及每個(gè)樣品的總像素大小、樣品的長(zhǎng)度和寬度（將樣品包圍起來(lái)的方形盒的長(zhǎng)度和寬度）、樣品性狀偏離圓形的程度等。 # Objects Per Object Total pixel size Length/width bounding box Deviation from circle |  |
實(shí)際應(yīng)用舉例
葉片尺寸測(cè)量
下圖中，利用KeyBox測(cè)量了一個(gè)葉片像素面積（area）、長(zhǎng)度（height）、寬度（width）、長(zhǎng)軸（Major Axis）、短軸（Minor Axis）、偏心率（Eccentricity）和周長(zhǎng)（Perimeter）。
種子發(fā)芽率研究
下圖中，利用KeyBox測(cè)量了一個(gè)104孔的芽盤中，種子的萌發(fā)情況，精確識(shí)別萌發(fā)的種子和未萌發(fā)的種子，計(jì)算出萌發(fā)率。
番茄果實(shí)性狀分析
下圖中，利用Keybox儀器對(duì)三個(gè)櫻桃番茄果實(shí)性狀進(jìn)行了分析，共獲得緊湊度（Compactness）、圓度（Roundness）、像素面積（Area）、長(zhǎng)軸（Major Axis）和短軸（Minor Axis）等10個(gè)參數(shù)，對(duì)番茄果實(shí)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析。
瓜果性狀分析
將瓜類果實(shí)放在Keybox儀器中進(jìn)行成像，利用軟件可以計(jì)算出果實(shí)的尺寸大小（Pixel size）、長(zhǎng)度（Length）、寬度（Width）、顏色（Color）、裂縫（Cracks）、黑點(diǎn)數(shù)（Dark spots）和圓度（Roundness of melon）。
Size of melon（Pixels） Length & width melon Color Cracks Dark spots Roundness of melon |  |
玉米棒性狀分析
將玉米棒放到Keybox儀器，成像后分析，可以得到玉米棒長(zhǎng)度（Length cob）、玉米棒寬度（Width cob）、顏色（Color）和圖像中谷粒數(shù)（Kernels on cob）。
Length cob Width cob Color Number of kernels in length Estimate of total kernels on cob |  |
葉片病害性狀分析
對(duì)感病葉片進(jìn)行分析，葉片顏色（Color leaf）、黃色部分面積（Quantify area yellow）、棕色葉片面積（Quantify area brown）和對(duì)照葉片之間比較（Compare with control plants）。
Color leaf
Quantify area yellow
Quantify area brown
Compare with control plants
芽橄欖性狀分析
Keybox儀器可以同時(shí)對(duì)多個(gè)芽甘藍(lán)進(jìn)行成像和分析，可以計(jì)算每個(gè)樣品的長(zhǎng)度、寬度、周長(zhǎng)、偏離圓形程度、顏色分級(jí)（綠色、棕色和黃色）、計(jì)算參數(shù)（平均面積、長(zhǎng)寬比、標(biāo)準(zhǔn)偏差）、大小分類、均勻性和形狀
# Objects Size parameters per object: Length Width Perimeter Deviation of circle Object size (pixels) Color per object: Color classes (green, yellow, brown) % green of surface (or brown/yellow) Calculated parameters: Average object size (pixels) STDEV object size (pixels) Ratio length/width % too small % too brown % wrong shape Reference parameters: Size classes (e.g.18-23mm) Color classes Uniformity Shape classes |  |
產(chǎn)地：荷蘭
