皇家植物园的数字化显微镜切片藏品
藏品团队讲述他们如何使用蔡司Axio Scan.Z1数字化全球较大的植物切片收藏品
蔡司 Axio Scan.Z1
成立于1759年的英国皇家植物园邱园在2003年被联合国教科文组织宣布为世界文化遗产。邱园是伦敦著名的景点之一。皇家植物园的种子银行位于在西苏赛克斯的第二个花园韦园。在过去250年中，为了研究植物和真菌为人类带来的益处，皇家植物园做出了无数的贡献。
在本文中，皇家植物园藏品团队的成员讲述了将各种不同的大型显微镜切片收藏数字化的第一步，其中包括了树叶、树茎、树根、树木、花和花粉的切片。这是该种类中全球较大的显微镜切片收藏品。为了完成这项工作，团队选择了来自蔡司的全自动数字切片扫描系统Axio Scan.Z1作为理想的设备。
成像软件
切片数字化是什么，为什么要这么做，以及如何操作？
皇家植物园2015-2020期间的科学发展战略之一就是将其各种收藏品进行数字化。皇家植物园的显微镜切片收藏品是该种类中全球较大的，包含了超过130000份切片，为特征分析和植物鉴定提供了丰富的资源。汇集这些收藏品花费了许多年，主要都来自皇家植物园大量的现存植物，植物标本，树木收藏品，还有的来自野生资源以及与其他国家交换来的藏品。其中易碎的载玻片被存放在Jodrell实验室的防火储藏柜中。这些载玻片包括了树叶、树茎、树根、树木、花等切片，以及花粉粒和细胞分裂中的根尖细胞。
藏品团队目前正在进行为期两个月的预备试验，旨在评估如何更有效的将切片收藏品数字化为一个整体，并将其开放给外部研究人员以及找出其用于日后工作的缺漏。近期采购的蔡司Axio Scan.Z1数字切片扫描系统将用来扫描这些切片。用于制作高质量数字切片的Axio
Scan.Z1能够至多一次性装载100个切片，配合ZEN切片扫描成像软件能够更高效地工作。
为了试行计划，团队正在使用树木解剖切片，这类切片在邱园有近45000份样本。濒临绝种的植物种类得到了特别的青睐而且在这份收藏品中得到了很好的展示，这是因为它们特别的研究价值，以及邱园在树木样品用于商业交易中扮演的角色——为了处理其国际义务，邱园特别设立了环境部门和食物及农村事务部（Defra,
UKI）。用来生产木料的树木种类对于提供自然资产非常有用，而且通常来自于热带重要植物区（TIPAs）。濒临绝种野生动植物国际贸易公约附录1中收录了其中8种，附录2收录了85种，同时每年都有新的种类被收录。邱园保存着世界上重要的树木样品参考收藏品和相关类群的显微镜切片。
除了皇家植物园，这些切片和用于出版的图像通常无法在其它地方接触到。同时，许多树木切片已经在拍照后上传到“Inside Wood”在线数据库中。而团队再次这么做是为了让普通用户也能接触到这些收藏品。
切片成像
标准的树木切片由三个部分组成，横断面（TS），切向纵断面（TLS），和径向纵断面（RLS）。每个截面都是单独扫描，以得到三张反应不同解剖特点的图像。这些图像将和整个切片和标签的图像关联在一起。
标准树木切片的三个截面预览扫描图（Photo: A.Musson/Kew Gardens）
目前团队已经根据不同的类型，密度和染色对树木切片进行了试验。这包括了桃花心木，栎属，黄檀属和柿属这样的硬木，以及松属冷杉属和紫杉这样的软木。有一些密度大的木材，比如柿属，给成像带来了许多困难。而像软木这类的木材，内部比较均匀，成像就相对简单一些。
团队研究出了12种用于木材的初步扫描配置，适用于标准的硬木，不标准的硬木（颜色较黑或者密度较大的硬木）以及软木。这些配置是根据用于扫描的样品类型和是否使用了多层扫描（Z-stacking）来决定的。Z-stacking在不同焦平面对切片进行扫描，得到几张不同z轴的图像。结合每张图像中尖锐的点，得到一张景深扩展的图像。用这种方式能够得到清晰的图像，因为在未来的扫描应用中都会使用这种方式。旁边的图像解释了如何通过Z-stack得到扩展了景深的图像。（A.Musson/Royal Botanic Gardens, Kew）
使用10x物镜和显示了横切面的扩展景深：(L>R)桃花心木属（标准硬木），黄檀（非标准硬木），和紫杉（软木）。(Photo: A.Musson/Royal Botanic Gardens, Kew).
开发数字化工作流程
在开发用于切片收藏品数字化的标准工作流程中，需要考虑到流程中的各个部分。在对切片的处理中需要时刻谨慎以防止对切片造成损坏。而且在扫描之前，还有几个步骤，包括排除损坏了的切片或是厚度和长度不符合规范的切片，透明化切片以获得更好的扫描条件。
完成检查和已透明化的切片，安置在托盘上用于扫描。(Photo: A.Musson/Royal Botanic Gardens, Kew).
除了获取图像没我们还需要获取标签数据。蔡司Axio Scan.Z1能够识别条码，并把条码和图像文件关联起来。在扫描之前把条码贴附在切片上，能够正确地将图像，数据和切片收藏品关联在一起。质量控制的执行将贯穿整个过程，因为扫描过程中会自动检查是否有错误。
条码会在扫描前附在切片上。(Photo: A.Musson/Royal Botanic Gardens, Kew).
数据存储和管理
切片图像将以标记图像文件格式输出，相关数据将并入到切片数据库中。在条码与图像和数据相互关联后，所有的补充数据，比如收藏者资料和样品来源，都能够根据已扫描的图像来定位。
邱园使用了数字资产管理（DAM）系统Aetopia，它提供了将图像和相关元数据上传到中央系统中的功能。将元数据和图像关联起来更有助于分类和检索。将图像和数据安全地储存起来以确保在未来能够访问，这无疑是非常重要的，因此所有的数据将传输到Arkivum中，一个长期的磁带储存系统。
这次预备试验对于数字化计划是非常重要的第一步，将帮助皇家植物园在2020年完成对80%藏品进行数字化的计划。很荣幸我们蔡司Axio Scan.Z1和专家们能够为此做出贡献。
关于英国皇家植物园
成立于1759年的英国皇家植物园邱园在2003年被联合国教科文组织宣布为世界文化遗产。邱园是伦敦著名的景点之一。皇家植物园的种子银行位于在西苏赛克斯的第二个花园韦园。在过去250年中，为了研究植物和真菌为人类带来的益处，皇家植物园做出了无数的贡献。
本文首次发表于blog of Kew Science，由Alicia Musson, Lucy Reed, Magdalena Bojarska & Tim Fulcher撰文。蔡司感谢邱园团队为这篇文章做出的贡献，以及为保护世上珍贵的切片作出的努力。YOU make it visible.