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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung
der Qualität
von Pflanzenmaterial, beispielsweise Pflanzen, Blattmaterial, Früchte, Beeren,
Blumen, Blumenorgane, Wurzeln, Samen, Zwiebeln, Algen, Moose, und
Knollen von Pflanzen, durch die Aufnahme von Chlorophyllfluoreszenzbildern,
wobei ein charakteristisches Chlorophyllfluoreszenzbild aus den
gemessenen Chlorophyllfluoreszenzbildern berechnet wird und insbesondere
auf ein Verfahren bei dem das charakteristische Chlorophyllfluoreszenzbild
Informationen über die
Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität des Photosynthesesystems
enthält.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur
Aufnahme der Chlorophyllfluoreszenzbilder und zur Berechnung des
Bildes der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität des Photosynthesesystems des
Pflanzenmaterials aus den Chlorophyllfluoreszenzbildern. Die vorliegende
Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Trennung
und Klassifizierung von Pflanzenmaterial unter Verwendung der Vorrichtung.
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Stand der
Technik
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Das übliche Verfahren
zur Bestimmung der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität von Pflanzenmaterial
besteht in der Bestimmung der Photosyntheseaktivität unter
Verwendung von U. Schreiber's
Pulsamplitudenmodulation (PAM) Fluorometer, beschrieben in „Detection
of rapid induction kinetics with a new type of high frequency modulated chlorophyl
fluorometer" Photosynthesis
Research (1986) 9: 261-272. Bei diesem Verfahren wird die Quantumeffizienz
der Photosyntheseaktivität
bestimmt. Zunächst
wird die Fluoreszenzausbeute, FO, in der Dunkelheit oder bei einer
geringen Intensität des
Umgebungslichts bestimmt. Dann wird die maximale Fluoreszenzausbeute,
Fm, bei einem Sättigungslichtpuls
bestimmt. Aus den beiden gemessenen Signalen kann die Effizienz
des photosynthetischen Systems gemäß Q = (Fm – FO) berechnet werden. Die
Messmethode bestimmt die Effizienz des Photosynthesesystems auf
einer kleinen Oberfläche auf
einem Blatt, eine sogenannte Punktmessung, und ist daher nicht abbildend.
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Bekannte
Messmethoden, die abbildend sind, arbeiten nach dem selben Prinzip
wie das PAM Fluorometer. Eine bekannte Messmethode ist jene nach
B. Gnety und S. Meyer, beschrieben in „Quantitative mapping of leaf
photoynthesis using chlorophyll fluorescense imaging" Australian Journal
of Plant Physiology (1995) 22: 277-284. Bei dieser Methode wird
die Oberfläche
des Pflanzenmaterials, beispielsweise eines Blattes, durch eine
Lampe mit kurzen Pulsen elektromagnetischer Strahlung bestrahlt
und die Fluoreszenz wird während
der Bestrahlung mit einer Kamera gemessen. Besagte erste Messung
wird in der Dunkelheit oder bei geringer Lichtintensität vorgenommen
und resultiert in der Bestimmung von FO. Die nächste Messung wird mit einem
sättigenden
Lichtpuls vorgenommen und resultiert in der Bestimmung von Fm. Aus
besagten Messungen kann eine Darstellung der Effizienz des Photosynthesesystems
berechnet werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin,
dass eine große Oberfläche von
beispielsweise 50 × 50
cm2 nicht mit einem Sättigungslichtpuls bestrahlt
werden kann. Die heutigen Lichtquellen sind nicht hell genug, um
solch eine Oberfläche
mit hinreichender Lichtintensität
zu bestrahlen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung
der Chlorophyllfluoreszenz in abbildender Weise und zur Bestimmung
der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität von Pflanzenmaterial aus
den erhaltenen Chlorophyllfluoreszenzbildern bereitzustellen, wobei
der Nachteil der kleinen Messfläche
der bekannten Messmethoden überwunden
wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt daher ein Verfahren zum Bestimmen der
Qualität
von Pflanzenmaterial durch das Bestimmen eines Chlorophyllfluoreszenzbildes
des Pflanzenmaterials bereit, wobei das Pflanzenmaterial mit einem
Bündel
elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird, umfassend eine oder
mehrere derartige Wellenlängen,
derart dass zumindest ein Teil des vorhandenen Chlorophylls durch
zumindest einen Teil der Strahlung angeregt wird, wobei die vom
Pflanzenmaterial stammende, mit dem Chlorophyllübergang verbundene Fluoreszenzstrahlung
mit einem bildformenden Detektor gemessen wird zum Erhalten eines
Chlorophyllfluoreszenzbildes, dadurch gekennzeichnet, dass das Bündel von
elektromagnetischer Strahlung eine derartige Form hat, dass nur
ein kleines Teil des Pflanzenmaterials bestrahlt wird und das Bündel derartig über das
Pflanzenmaterial bewegt wird, dass ein größeres Teil des Pflanzenmaterials
bestrahlt wird, und wobei in beliebiger Reihenfolge, während einer
bestimmten Zeitdauer mit dem elektromagnetischen Bündel mehrere
schnelle Scans über
das Pflanzenmaterial gemacht werden zum Erhalten eines Chlorophyllfluoreszenzbildes
Ffast und während
einer bestimmten Zeitdauer mit dem elektromagnetischen Bündel ein langsamer
Scan über
das Pflanzenmaterial gemacht wird zum Erhalten eines Chlorophyllfluoreszenzbildes
Fslow, und darauf aus den Chlorophyllfluoreszenzbildern Ffast und
Fslow das charakteristische Chlorophyllfluoreszenzbild, das ein
Maß für die Effizienz
des Photosynthesesystems des Pflanzenmaterials ist, berechnet wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung gemäß den Eigenschaften
des unabhängigen
Anspruchs 9 zur Verfügung.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 zeigt
schematisch eine Vorrichtung zur Aufnahme von Chlorophyllfluoreszenzbildern
und zur Bestimmung der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität von Pflanzenmaterial.
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2 zeig
drei Chlorophyllfluoreszenzbilder, die mittels einer Vorrichtung
gemäß 1 für schwarzen
Nachtschatten aufgenommen wurden. Tafel A zeigt das Resultat einer
Anzahl schneller Scans; Tafel B zeigt das Resultat eines langsamen Scans;
Tafel C zeigt das Resultat der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität, berechnet
aus den Abbildungen auf Tafel A und B.
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Detaillierte
Beschreibung
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf einer spektroskopischen Messung,
welche hochspezifisch für
das anwesende Chlorophyll und das Funktionieren des Photosynthesesystems
ist. Das Funktionieren des Photosynthesesystems ist sehr wichtig
für das
korrekte Funktionieren einer Pflanze und die Qualität der Pflanze.
Licht wird von den Chlorophyllmolekülen eingefangen. Wenn die Pflanze
von guter Qualität
ist und keinem Stress ausgesetzt ist, wird das eingefangene Licht
der Chlorophyllmoleküle schnell
an das Photosynthesesystem zur Umwandlung in chemische Energie weitergeleitet.
Chlorophyll besitzt die Eigenschaft Fluoreszenz zu zeigen. Wenn die
Energie hinreichend schnell vom Photosynthesesystem verarbeitet
werden kann resultiert dies in einem geringen Grad an Fluoreszenzlicht.
Wenn das Photosynthesesystem die Energie nicht hinreichend schnell
verarbeiten kann nimmt die Intensität des Fluoreszenzlichts zu.
Wenn beim Einschalten einer sättigenden
Lichtquelle, welche über
elektromagnetische Strahlung verfügt, welche vom Chlorophyll
absorbiert wird das Photosynthesesystem in der Lage ist die Energie
schnell zu verarbeiten ist der Zeitraum vom Einschalten der Lichtquelle
bis zum Erreichen des maximalen Grades der abgestrahlten Fluoreszenz
viel länger,
als dies der Fall wäre
wenn das Photosynthesesystem nicht in der Lage wäre die Energie schnell zu verarbeiten.
Diese Eigenschaft wird nun genutzt um die Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität zu bestimmen.
Das Verfahren der Erfindung macht es möglich die Quantumeffizienz
der Photosyntheseaktivität
in abbildender Weise zu bestimmen.
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Im
erfindungsgemäßen Verfahren
wird Pflanzenmaterial mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt,
welche solch eine Wellenlänge
hat, dass zumindest ein Teil des vorhandenen Chlorophylls angeregt
wird, beispielsweise mit elektromagnetischer Strahlung, welche eine
Wellenlänge
zwischen 200 und 750 nm hat, wie Laserlicht mit einer Wellenlänge von
670 nm. Die Fluoreszenz wird mit einem bildformenden Detektor, beispielsweise
einer Kamera, zwischen 600 und 800 nm, beispielsweise um 730 nm, gemessen.
Das Bündel
elektromagnetischer Strahlung kann beispielsweise durch Verwendung
eines Lasers, welcher einen divergierenden Laserstrahl produziert,
welcher mit einem beweglichen Spiegel, beispielsweise einem rotierenden
Spiegel, welcher auf einem Galvanometer montiert und von einem Computer
gesteuert wird, über
das Pflanzenmaterial gescannt wird, erzeugt werden. Das Pflanzenmaterial
kann nun zuerst mit der Laserlinie mit einer Frequenz zwischen ungefähr 1 Hz
und ungefähr
10 kHz, beispielsweise mit einer Frequenz von 50 Hz, innerhalb von
beispielsweise 10 sec schnell gescannt werden. Während dieser 10 sec wird die
Fluoreszenz mit einem bildformenden Detektor gemessen. Dieses Bild
wird Ffast Messung genannt, welche an den Computer übertragen
wird. Im Folgenden kann mit einer Frequenz zwischen ungefähr 0,01
und ungefähr 10
Hz, beispielsweise mit einer Frequenz von 0,1 Hz, innerhalb derselben
Zeit von 10 sec ein langsamer Scan durchgeführt werden. Während besagter
10 sec wird die Fluoreszenz erneut mit einem bildformenden Detektor
gemessen. Besagtes Bild wird Fslow Messung genannt und wird ebenfalls
an den Computer übertragen.
Aus diesen beiden Bildern wird die Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität (Imaging
Quantum efficency of Photosynthesis: IQP) berechnet gemäß: IQP = (Fslow – Ffast)/Fslow (1)
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Der
Computer ist mit einer Software ausgestattet um die Berechnung gemäß Formel
(1) für
jeden Bildpunkt des Pflanzenmaterials durchzuführen. Dies resultiert im charakteristischen
Chlorophyllfluoreszenzbild als einer Intensitätsverteilung der Quantumeffizienz
des Photosynthesesystems des Pflanzenmaterials. Wenn während der
Messung die Dauer des schnellen Scans nicht mit der Dauer des langsamen
Scans übereinstimmt
muss die Berechnung diesbezüglich
korrigiert werden.
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Zur
Bestrahlung des Pflanzenmaterials kann ein Laser, eine Lampe oder
LED Lampe verwendet werden, welche das Pflanzenmaterial mit elektromagnetischer
Strahlung in Form einer dünnen
Linie oder in einer anderen Form bestrahlt, so dass während des
Scans mit der elektromagnetischen Strahlung über das Pflanzenmaterial ein
kleiner Teil des Pflanzenmaterials bestrahlt wird und in einem Scan
durch Bewegen eines Spiegels ein größerer Teil des Pflanzenmaterials
oder das gesamte Pflanzenmaterial während eines bestimmten Zeitraums
bestrahlt wird. Jeder bewegliche oder drehbare Spiegel kann als Spiegel
verwendet werden, so dass die elektromagnetische Strahlung durch
den Spiegel reflektiert und über
das Pflanzenmaterial gescannt wird. Ein elektrisch gesteuertes Galvanometer,
ein beweglicher Spiegel auf Federstahl, ein polygonaler Spiegel
oder eine andere bekannte Struktur kann verwendet werden um den
Spiegel zu bewegen. Die vom Pflanzenmaterial ausgehende Fluoreszenzstrahlung
kann mit jedem geeigneten bildformenden Detektor, beispielsweise
einer Videokamera, CCD-Kamera, Linescan-Kamera oder einer Anzahl
Photodioden oder Photomultiplikatoren gemessen werden.
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Die
Intensität
und Breite und Länge
der elektromagnetischen Strahlung oder die Energie der elektromagentischen
Strahlung pro Flächeneinheit, welche über das
Pflanzenmaterial gescannt wird, werden vorzugsweise so ausgewählt, dass
das Photosynthesesystem während
eines langsamen Scans gesättigt
wird. Die Frequenzen die mit einem langsamen und schnellen Scan
verbunden sind werden so gewählt,
dass der für
die Quantumeffizienz des Photosynthesesystems berechnete Wert gemäß Formel (1)
innerhalb gewisser Grenzen mit einer Messung von Schreiber's PAM-Fluorometer
korrespondiert. Die Zeit die man benötigt um einen langsamen Scan durchzuführen kann
als Dauer der Aufnahme eines schnellen und langsamen Scans verwendet
werden.
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Die
Erfindung ist hochempfindlich, komplett zerstörungsfrei und abbildend. Dies
sind die Charakteristika der Erfindung, welche es einem ermöglichen ein
Sortiergerät
oder Klassifizierungsgerät
herzustellen durch das Pflanzenmaterial auf der Basis der IQP-Messung
sortiert oder klassifiziert werden. kann. Da die IQP-Messung in
direkter Relation zur Qualität des
Pflanzenmaterials steht ist eine Sortierung oder Klassifikation
gemäß der Qualität möglich.
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Die
Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Verfahren zum Trennen
oder Klassifizieren von Pflanzenmaterial, welches aus Einzelkomponenten besteht,
in mehrere Fraktionen, die jede eine verschiedene Qualität haben,
wobei für
jede Komponente ein charakteristischer Bildparameter bestimmt wird,
unter Verwendung eines Verfahrens oder einer Vorrichtung zur Bestimmung
der Qualität
von Pflanzenmaterial gemäß der Erfindung
und die Fraktionen der Komponenten haben einen charakteristischen Bildparameter
im selben vorherbestimmten Rahmen.
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Das
zu sortierende oder zu klassifizierende Material kann aus ganzen
Pflanzen, Schnittblumen, Blattmaterial, Obst, Früchten, Beeren, Gemüse, Blumen,
Blumenorganen, Wurzeln, Gewebekulturen, Samen, Zwiebeln, Algen,
Moose, und Knollen von Pflanzen etc. bestehen.
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Die
vorliegende Erfindung kann zum Zweck der Veredelung, beispielsweise
zur frühen
Selektion von Jungpflanzen hinsichtlich Stresstoleranz, zur geplanten
Applikation von Herbiziden und zur Qualitätskontrolle in Gewächshauskulturen
verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Screening
der Pflanzenqualität
im Jungpflanzenstadium beim Züchter
verwendet werden. Schalen mit Jungpflanzen können untersucht werden. Jungpflanzen
niedriger Qualität
können
entfernt und durch gute Jungpflanzen ersetzt werden. Die erfindungsgemäße Methode
kann auch für
die Selektion von Jungpflanzen hinsichtlich Stressempfindlichkeit
verwendet werden, indem die Schalen Infektionsdruck oder abiotischen
Stressfaktoren unterworfen werden und durch Online-Registrierung des
Signalaufbaus. In diesem Zusammenhang sind die spezifischen Anforderungen
interessant, welche in der Agrarwirtschaft an die Qualität von Jungpflanzen
gestellt. werden. Schaden am Pflanzenmaterial auf Grund von Erkrankungen
kann in einem sehr frühen
Stadium im Chlorophyllfluoreszenzspektrum als ein lokales Ansteigen der
Fluoreszenz detektiert werden. Dies wird im IQP-Bild als eine lokale
Verringerung der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität detektiert.
Auf einer Auktion können
Pflanzen auf ihre Qualität
untersucht werden. Ein schnelles, zerstörungsfreies und objektives
Verfahren zur Bestimmung der Topfpflanzenqualität und der Vasenqualität der Blumen,
die auf einer Auktion angeboten werden, oder sogar schon beim Anbau,
stellt einen großen ökonomischen
Vorteil dar. Die Qualität
der Blumen hängt
vom Alter, dem Anbau und möglicherweise
der Behandlung nach dem Schneiden ab, welche das IQP-Bild beeinflussen.
Das erfindungsgemäße Verfahren
kann auch im Hochdurchsatzsceening von Modellpflanzen (Arabidopsis
und Reis) für
funktionale Genomforschung zum Zweck der Funktionsanalyse und Identifikation von
Charakteristika eingesetzt werden. Eine weitere wichtige Anwendung
der neuen Erfindung kann in der Bestimmung der Frische von Gemüse und Obst
und der Anwesenheit von Schäden,
beispielsweise in Form von Krankheiten, gefunden werden. Schäden zeigen
einen geringeren IQP-Wert im IQP-Bild als gesunde Teile des Pflanzenmaterials.
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Grundsätzlich muss
mit Hilfe von Tests festgelegt werden bei welchem IQP-Wert in der
Darstellung die Sortierung oder Klassifizierung stattfinden kann.
In einem Test verschiedener Stadien von Schäden wird der IQP-Wert im Bild
des Schadens bestimmt und in verschiedene Klassen aufgeteilt. Danach
wird während
des Wachstums oder der Lagerung festgelegt, welche Klassen in einer
hohen Qualität
resultieren. Der Schwellenwert der in diesem Test gefunden wird
als der Wert der IQP verwendet, an Hand dessen selektiert wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
einer Vorrichtung zur Messung der Chlorophyllfluoreszenzbilder und
zur Berechnung des Bildes der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität wird in 1 gezeigt.
Dies ist die einfachste Form welche die Vorrichtung haben kann.
Ein Laser mit einer Wellenlänge von
zwischen 200 und 750 nm, und vorzugsweise von 670 nm (1)
produziert einer divergierenden Laserstrahl, welcher von einem Spiegel
(2) in Richtung des Pflanzenmaterials (4) reflektiert
wird. Der Spiegel ist auf einem Galvanometer montiert, und zwar
so, dass der Spiegel rotieren kann. Das Galvanometer wird von einem
Computer (6) gesteuert, so dass die Laserlinie (3),
welche vom Laser erzeugt wird, über das
Pflanzenmaterial gescannt werden kann. Die Laserlinie hat vorzugsweise
eine Länge
die größer ist, als
die maximale Breite des Pflanzenmaterials. Die Laserlinie dient
zum Anregen der Chlorophyllmoleküle.
Zumindest ein Teil der Chlorophyllmoleküle gelangt in einen elektrisch
angeregten Zustand. Zumindest ein Teil der Chlorophyllmoleküle fällt unter
Emittierung von Fluoreszenz in den Grundzustand zurück. Die
Fluoreszenz wird mit einer Kamera (5) gemessen, welche
mit einem optischen Filter ausgestattet ist, welcher geeignet ist
um nur Licht zwischen 600 und 800 nm, beispielsweise ca. 730 nm,
hindurchzulassen. Das Verfahren besteht nun darin zunächst eine
Laserlinie schnell über
das Objekt zu scannen, beispielsweise mit einer Frequenz von 50 Hz
und innerhalb von 10 Sekunden. Innerhalb besagter 10 Sekunden wird
die Fluoreszenz mit einer Kamera gemessen und nach der Messung in
einen Computer eingelesen. Dies Bild wird Ffast-Messung genannt.
Anschließend
wird ein langsamer Scan durchgeführt,
beispielsweise mit einer Frequenz von 0,1 Hz und innerhalb derselben
Dauer von 10 Sekunden. Innerhalb besagter 10 Sekunden wird die Fluoreszenz
mit einer Kamera gemessen und nach der Messung in einen Computer
eingelesen. Dies Bild wird Fslow-Messung genannt. Aus besagten zwei Bildern
wird die Quantumeffizienz des Photosynthesesystems (IQP) gemäß Formel
(1) für
jeden Bildpunkt berechnet.
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Eine
sachkundige Person wird bemerken, dass zum Erhalten des Bildes der
Quantumeffizienz des Photosynthesesystems der langsame Scan auch zuerst
ausgeführt
werden kann.
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Eine
Vorrichtung zum Sortieren von Pflanzenmaterial kann aus einem Förderband
für die
Versorgung des Messteils bestehen, wo die oben erwähnte Fluoreszenzmessung
gemäß der Erfindung durchgeführt wird,
wonach das Pflanzenmaterial in den Sortierteil weitertransportiert
wird in dem die Fraktionen deren IQP-Bild nicht innerhalb des vorher festgelegten
Bereichs liegt in einer per se bekannten Weise vom Förderband
entfernt werden, beispielsweise mittels eines Luftstroms. Der Luftstrom
kann durch ein Ventil reguliert werden, welches von einem elektrischen
Schaltkreis kontrolliert wird, wie einem Mikroprozessor der das
Signal des Messteils verarbeitet. Das Pflanzenmaterial kann auch
in verschiedene Qualitätsklassen
unterteilt werden, wobei für jede
Qualitätsklasse
das IQP-Bild des Pflanzenmaterials innerhalb vorher festgelegter
Grenzen liegt. Die Grenzen können
beispielsweise festgelegt werden, indem das IQP-Bild von Proben
von Pflanzenmaterial mit gewünschter
Qualität
oder Eigenschaften bestimmt wird. Die in diesem Gebiet sachkundige
Person wird wissen, dass das zu sortierende Pflanzenmaterial auch
in anderer Weise durch den Messteil transportiert werden kann, als
mittels eines Förderbands
und das verschiedene Verfahren zur Verfügung stehen um die verschiedenen
Fraktionen aus dem Hauptstrom zu sortieren, wie Luftstrom, Flüssigkeitsstrom
oder mechanisches Ventil. Das Pflanzenmaterial kann beispielsweise
auch in einer Flüssigkeit
vorliegen. Sortieren in einer Flüssigkeit
kann beispielsweise stattfinden um das Risiko der Beschädigung sehr
empfindlichen Pflanzenmaterials zu minimieren, wie beispielsweise Äpfel, Beeren
oder andere weiche Früchte.
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Es
sei ferner vermerkt, dass das eine Vorrichtung zum Sortieren oder
Klassifizieren von Pflanzenmaterial in beispielsweise einem Gewächshaus oder
auf dem Feld aus einem Gerät
bestehen kann, dass über
die Pflanzen fährt
und ihr IQP-Bild bestimmt und sie anschließend nach Qualität klassifiziert
und dies in einer Datenbank speichert oder Pflanzenmaterial niederer
Qualität
entfernt. Der Zweck einer Datenbank ist einen Einblick in die Qualität der gesamten
Menge zu erhalten und es zu ermöglichen,
schnell die Position der Pflanzen abzurufen, die in eine bestimmte
Qualitätsklasse
fallen.
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Die
oben erwähnte
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung kann auch mit einem Roboterarm oder einer bekannten
Vorrichtung wie einem Wagen über
das Pflanzenmaterial bewegt werden, zum Zweck der Bestimmung von
Abweichungen im Pflanzenmaterial, wie beispielsweise dem frühen Nachweis
von Krankheiten. Der Nachweis von Krankheiten, beispielsweise in
Pflanzen kann eingeführt
werden, weil ein Test gezeigt hat, dass auf Grund von Schaden das
Fluoreszenzsignal der beschädigten Stelle
lokal höher
oder der IQP-Wert niedriger ist, als im umgebenden Pflanzenmaterial.
In Tests konnte ebenfalls festgestellt werden, welch Menge Fungizide
auf die beschädigte
Stelle angewandt werden müssen
um die Krankheit zu bekämpfen.
Die vorliegende Erfindung erlaubt nun das Erkennen und lokale kontrollieren
einer Krankheit durch Besprühen
des Schadens mit einem Fungizid in lokaler und hochdosierter Weise
in automatisierter Weise unter Verwendung einer Düse. Ein
Vorteil des verwendeten Verfahrens ist die Verringerung der Fungizidmenge,
so dass Pflanzen nicht präventiv
mit Fungiziden Besprüht
werden müssen.
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Es
sei ebenfalls vermerkt, dass die Vorrichtung durch Koppelung der
Treibhaus-Klimakontrolle mit
den Informationen, welche mit der oben beschriebenen Methode erhalten
wurden verwendet werden kann, um die Kultivierung von Pflanzen zu
kontrollieren. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die
ganze Pflanze abgebildet wird und somit ein gutes Maß für die Quantumeffizienz
der Photosyntheseaktivität
berechnet werden kann, was dem PAM Fluorometer entgegensteht, welches
nur einen kleinen Teil eines Blattes vermisst. Die Erfindung kann
in jeder Sortiervorrichtung für
Pflanzen oder Früchte
verwendet werden. Es ist möglich
sie in jedes Sortiergerät
und Wagen oder Roboter einzubauen die automatisch angetrieben werden
können
oder auch nicht.
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Beispiel 1
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Dieses
Beispiel beschreibt den Effekt einer Herbizidbehandlung auf das
Chlorophyllfluoreszenzbild und das Bild der Quantumeffizienz der
Photosyntheseaktivität.
Die Fluoreszenzbilder wurden unter Verwendung der oben erwähnten bevorzugten
Ausführungsform
gemäß 1 aufgenommen.
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2A zeigt das Ergebnis des Chlorophyllfluoreszenzbildes
des schnellen Scans einer schwarzen Nachtschattenpflanze auf welcher
48 Stunden zuvor auf jedem einer Anzahl von Blättern ein Tropfen von 3 μL Herbizidlösung aufgebracht
wurde. Die Herbizidaktivität
ist auf dem Bild an der lokal helleren Schattierung der Blätter zu
erkennen. 2B zeigt das Ergebnis des
langsamen Scans derselben Pflanze. Das Bild der Quantumeffizienz
der Photosyntheseaktivität
wird mit einem Computer für
jeden Bildpunkt gemäß Formel
(1) aus den Bildern 2A und 2B berechnet. Die dunklen Bereiche in
den Bildern der Blätter
sind kaum photosyntheseaktiv. Die Punkte haben einen Wert zwischen
0 und 0,3. Die gesunden Teile der Pflanze zeigen allerdings einen
normalen Wert der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität. Die Punkte
haben einen Wert zwischen 0,7 und 0,85. Sie können an den hellen Bereichen
erkannt werden. Aus Tests ist bekannt bei welchem Schwellenwert
für die
Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität die Blätter sterben. Oberhalb eines
gewissen Schwellenwerts der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität sind diese
Pflanzenteile noch gesund. Unterhalb eines gewissen Schwellenwerts
sterben diese Pflanzenteile. Bei diesem Test zeigte sich, dass der
Schwellenwert ungefähr
0,5 betrug. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass jetzt
die gesamte Pflanze vermessen werden kann und damit eine angemessene
Beurteilung der Quantumeffizienz der Photosyntheseaktivität der gesamten
Pflanze vorgenommen werden kann. Dies steht der bisher bekannten
Methode entgegen, bei der an einer Anzahl von Stellen an der Pflanze
eine Punktmessung durchgeführt
wird oder nur ein kleiner Teil der Pflanze abgebildet wird.