Die
Bonitierung von Pflanzen
Bei
der Erforschung von Phythopathogenen müssen in großem
Maßstab Verfärbungen von Blättern, meist durch
manuell-optische Bonitierung, charakterisiert werden. Die Verfärbungen
entstehen entweder direkt durch Pathogeneinwirkung als Chlorosen
oder Nekrosen oder sie werden erst durch Anfärbereagenzien
wie NBT, DAB oder Evans-Blau auf Blattausschnitten erzeugt.
Während
das menschliche Auge nur mit hohem Training intersubjektiv reproduzierbare
Bonitierungen durchführen kann, erlaubt die Bildanalyse mit
dem LemnaTec Scanalyzer eine bequeme, hochdifferenzierte und
reproduzierbare
Quantifizierung von Farben und Flächen.
Der
LemnaTec Scanalyzer zusammen mit dem Bonitierungsprogramm wird
zur separaten Bestimmung der chlorotischen und nekrotischen Flächen
bei großen Testserien von Kiefernnadeln eingesetzt. Aber
auch flächige Veränderungen auf Blättern, wie sie
z. B. durch Pilze oder Viren hervorgerufen werden, lassen sich
mit dem LemnaTec Scanalyzer Bonitierungsprogramm effektiv quantifizieren.
Durch die Darstellung von individuell anpassbaren Farbklassen
(z.B. Dunkelgrün - Mittelgrün - Hellgrün - Gelb
- Braun) und der Auswertung einer großen Anzahl von Blättern
lassen sich neue Bereiche der Bonitierung einfach, objektiv und
schnell erschließen.
Neben
der Separierung einzelner Nadeln, Blätter oder Blattausschnitten,
die gleichzeitig auf einem Bild aufgenommen werden, kann die Formerkennung
den Anwender auch in anderen Bereichen sehr gezielt entlasten.
So lassen sich die Wundränder bei Blattausschnitten vor der
Analyse automatisch entfernen. Lokale Chlorosen, Nekrosen und
Läsionen, wie sie z. B. unter Einwirkung des Tabakmosaikvirus
entstehen, lassen sich mit dem LemnaTec Scanalyzer Bonitierungsprogramm
problemlos zählen,
ausmessen und in ihrer Größenverteilung und Farbe darstellen.
Der
LemnaTec Scanalyzer bietet Bildaufnahmen in Durchlicht bzw. Auflicht
unter reproduzierbaren Bedingungen. Das abgedeckte Größenspektrum
des Bildes reicht von 20 x 30 cm bis hinunter zu 2 x 3 cm (bei
Spezialanwendungen auch kleiner); Mikroskopeinbindungen und Freilandanwendungen
sind möglich.
Die
Ergebnisse können problemlos in marktübliche Tabellenkalkulationsprogramme
überführt werden. Durch die digitale Dokumentation in
einer Datenbank stehen die Bilder und Ergebnisse jederzeit abrufbar
zur Verfügung und können auch unter neuen Gesichtspunkten
(z. B. andere Farbklassen) reanalysiert werden.
Leistungen
der Analysesoftware
Erfassung
der Blätter
Zunächst
werden alle Blätter oder Nadeln auf einem Bild separat erfasst.
Dann wird eine Analyse der Fläche und der Anzahl durchgeführt.
Der LemnaTec Scanalyzer passt sich flexibel verschiedenen Erscheinungsformen
an. Vom Tabakblatt bis hin zur Kiefernadel können alle Objekte
analysiert werden.
Erkennung
und Zählen der einzelnen Befallstellen
Die
Analyse-Software wurde in Zusammenarbeit mit Biologen entwickelt.
Dadurch ist sie in der Lage, Nekrosen, Chlorosen, Fraßspuren
oder andere Veränderungen entsprechend den biologischen Vorgaben
zu erkennen und zu zählen. Störobjekte wie z. B. Falten
oder Blattadern oder andere nicht zu zählende Blattläsionen
werden bildanalytisch eliminiert. Dieses Zuordnungsschema kann
vom Anwender leicht angepasst werden. LemnaTec bietet die Optimierung
der Analyse für alle bekannten Blattveränderungen fertig
an.
Tabak
(Nicotiana spec.) zeigt nach Infektion mit dem Tabakmosaikvirus
(TMV) charakteristische Läsionen.Der
LemnaTec Scanalyzer kann solche Veränderungen quantiativ
erfassen, analysieren und bewerten. Zur besseren Darstellung und
Gegenkontrolle werden die analysierten Stellen markiert. Die gezeigte
Blatthälfte hat 268 Läsionen mit einem Anteil von 8,2
% an der Gesamtblattfläche.
Farbklassifizierung
Durch
ein mehrstufiges Verfahren, bei dem der Anwender in einer intuitiven
Benutzeroberfläche Farben zu Farbklassen oder auch zu Bonitierungsklassen
(z.B. gesund, nekrotisch, chlorotisch, Fraß) als Falschfarbenbild
zusammenstellt, wird die visuelle Bonitierung nachgebildet. Die
Bonitierung erfolgt dann automatisch und ordnet die Farben reproduzierbar,
schnell und bequem den Farb- oder Bonitierungsklassen zu. Die
Farben können direkt aus den Bildern entnommen und als Farbschema
für weitere Analysen abgespeichert werden. Bei der Erstellung
neuer Farbschemata sind Originalbild und Falschfarbenbild nebeneinander
sichtbar. So erkennt der Anwender sofort die Auswirkung von Schemaveränderungen.
Auf diese Weise kann der visuelle Eindruck und die Bewertung im
Computer reproduzierbar nachgebildetaber
auch jederzeit verändert werden.
Befall
von Pseudooeronospora cubensis auf einem Gurkenblatt (Cucumis
sativus)
Um den Befall auszulösen, wurde die Blattoberfläche
leicht aufgeraut. Die Falschfarbendarstellung hebt chlorotische
und nekrotische Flächen mit unterschiedlicher Befallsintensität
hervor.
Testreihen-Management
und Auswertung
Der
Normalfall der Anwendung des LemnaTec Scanalyzers ist der Routinebetrieb
mit großen Messreihen, bei denen Screeningansätze oder
Konzentrationsreihen ausgewertet und dokumentiert werden müssen.
Alle
Teilschritte von der Probenbenennung, der Eingabe zusätzlicher
Versuchsinformationen über die Bildaufnahme bis hin zur Auswertung
des gesamten Biotests werden durch den LemnaTec Scanalyzer unterstützt.
So können alle für einen Test zu protokollierenden Daten
eingegeben und später mit ausgedruckt werden. Die Aufnahmen
aller Blätter können in beliebiger Reihenfolge gemacht
werden, die dann aber klar sortiert als Datenfiles abgespeichert
werden. Die Identifizierung der Testansätze ist mit einem
Barcodescanner komfortabel automatisierbar. Der Messreihenassistent
sorgt für die nötige Übersicht bei der Qualitätskontrolle.
Die Ergebnisse der Einzelparameter stehen am Testende als Übersicht
mit Vorschaugraphiken und als Datenfiles exportfähig zur
Weiterbearbeitung bereit.
Alle
Daten werden in einer übersichtlichen Form aufbereitet und
als Report ausgegeben. Dabei werden auch bisher nicht zugängliche
Daten wie die Größenverteilung angegeben.
Dokumentation
Alle
Bilder und Daten werden so gespeichert, dass jederzeit alle angewandten
Methoden und die manuellen Eingriffe rückverfolgbar dokumentiert
sind. Dies erlaubt eine umfassende Qualitätskontrolle z.B.
nach der guten Laborpraxis (GLP). Alle Bilder sind zur individuellen
Dokumentation exportierbar.
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