Image analysis to evaluate the physiological potential and morphology of pearl millet seeds

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Abstract

Abstract: The use of fast and precise procedures for seed analysis is an important factor for making decisions at different stages of seed production. The aim of this study was to evaluate the occurrence of internal damage and associate morphological traits of pearl millet seeds with their physiological potential, and evaluate seed vigor using the Seed Vigor Imaging System (SVIS®) compared to other traditional vigor tests. Eight seed lots of the pearl millet cultivar ADR 300 were analyzed for germination, vigor (first count, accelerated aging, cold test, and SVIS®), internal morphology (X-ray), and morphological parameters (perimeter, area, and roundness). The X-ray test is effective in evaluating the internal morphology of pearl millet seeds, allowing identification of mechanical damage and of deteriorated and malformed tissues, making it possible to establish a relationship between the damage observed and the negative effect on germination. SVIS® analyses on two-day-old seedlings are a reliable method for assessing seed vigor of pearl millet. Parameters of perimeter and area of the seeds are related to their physiological potential.

Translated abstract

Resumo: O uso de procedimentos rápidos e precisos para a análise de sementes é um fator importante para a tomada de decisões nas diferentes fases da produção de sementes. Esta pesquisa teve como objetivos avaliar a ocorrência de danos internos e associar características morfológicas de sementes de milheto com o potencial fisiológico e avaliar o vigor das sementes com o uso do Seed Vigor Imaging System (SVIS®) em comparação com outros testes de vigor tradicionalmente utilizados. Oito lotes de sementes de milheto da cultivar ADR 300, foram analisados quanto à germinação, vigor (primeira contagem, envelhecimento acelerado, teste de frio e SVIS®), morfologia interna (raios X) e parâmetros morfológicos (perímetro, área e circularidade). O teste de raios X é eficiente para a avaliação da morfologia interna, permitindo a identificação de danos mecânicos, deterioração de tecidos e malformação, possibilitando estabelecer a relação entre o dano observado e o prejuízo causado à germinação. As análises com SVIS® em plântulas com dois dias de germinação são seguras para determinação do vigor de sementes de milheto. Os parâmetros de perímetro e de área estão relacionados com o potencial fisiológico de sementes.

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Development of a controlled vocabulary and software application to analyze fruit shape variation in tomato and other plant species.

Marin Talbot Brewer, Lixin Lang, Kikuo Fujimura … (2006)

The domestication and improvement of fruit-bearing crops resulted in a large diversity of fruit form. To facilitate consistent terminology pertaining to shape, a controlled vocabulary focusing specifically on fruit shape traits was developed. Mathematical equations were established for the attributes so that objective, quantitative measurements of fruit shape could be conducted. The controlled vocabulary and equations were integrated into a newly developed software application, Tomato Analyzer, which conducts semiautomatic phenotypic measurements. To demonstrate the utility of Tomato Analyzer in the detection of shape variation, fruit from two F2 populations of tomato (Solanum spp.) were analyzed. Principal components analysis was used to identify the traits that best described shape variation within as well as between the two populations. The three principal components were analyzed as traits, and several significant quantitative trait loci (QTL) were identified in both populations. The usefulness and flexibility of the software was further demonstrated by analyzing the distal fruit end angle of fruit at various user-defined settings. Results of the QTL analyses indicated that significance levels of detected QTL were greatly improved by selecting the setting that maximized phenotypic variation in a given population. Tomato Analyzer was also applied to conduct phenotypic analyses of fruit from several other species, demonstrating that many of the algorithms developed for tomato could be readily applied to other plants. The controlled vocabulary, algorithms, and software application presented herein will provide plant scientists with novel tools to consistently, accurately, and efficiently describe two-dimensional fruit shapes.

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Métodos para avaliação do vigor de sementes de soja, incluindo a análise computadorizada de imagens

Julio Marcos-Filho, Ana Lúcia Pereira Kikuti, Liana Lima (2009)

A velocidade e uniformidade de emergência de plântulas, determinantes do sucesso do estabelecimento do estande, representam etapas essenciais para a obtenção de alta produtividade na cultura da soja, de modo que o desenvolvimento de procedimentos para avaliar o potencial fisiológico tem recebido atenção contínua da pesquisa em Tecnologia de Sementes. O objetivo deste trabalho foi o de verificar a eficiência de um sistema computadorizado para análise de imagens de plântulas, em comparação com testes recomendados para determinação do vigor de sementes de soja como testes de tetrazólio, envelhecimento acelerado, condutividade elétrica e crescimento de plântulas,. Para tanto, lotes de sementes dos cultivares Pintado e TMG 113RR foram avaliados quanto à germinação (25oC aos 4 e 7 dias), envelhecimento acelerado tradicional (41oC durante 48 h), envelhecimento acelerado com solução saturada de sal (41oC durante 72 h) e emergência de plântulas. O sistema de análise computadorizada de imagens de plântulas (SVIS®), desenvolvido pela Ohio State University/EUA, forneceu dados referentes ao índice de vigor, à uniformidade de desenvolvimento e ao crescimento de plântulas, tanto aos três dias após a semeadura do teste de germinação sob condições ótimas como após o envelhecimento acelerado com solução de sal. O período experimental compreendeu três épocas de testes com intervalo aproximado de 30 dias. Constatou-se que o SVIS® é suficientemente sensível para avaliação do vigor de sementes de soja, com eficiência comparável à do teste de envelhecimento acelerado, constituindo alternativa interessante para a obtenção de informações consistentes sobre o potencial fisiológico.

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Formação de palhada por braquiárias para adoção do sistema plantio direto

Paulo César Timossi, Julio Durigan, Gilson José Leite (2007)

Com o objetivo de avaliar espécies forrageiras para formação de palhada para adoção do sistema plantio direto, foi pesquisado o potencial de Brachiaria decumbens e B. brizantha, comparadas ao milheto (Pennisetum glaucum). As plantas de cobertura foram semeadas em março e conduzidas até novembro (momento do manejo químico). Aos 50, 110 e 250 dias após a semeadura (DAS) foram avaliadas a composição específica das infestantes na cobertura vegetal, a porcentagem visual de cobertura do solo e o acúmulo de massa vegetal seca das coberturas. As braquiárias foram eficientes na formação de palha (acima de 11 tha-1), sendo promissoras para o sistema plantio direto. Também, observou-se densa cobertura do solo, com supressão do desenvolvimento de plantas daninhas, o que não se percebeu com milheto, cujo maior potencial de cobertura do solo e acúmulo (10,5 t ha-1) de massa ocorreu no fim do seu ciclo (110 DAS) e, 3,2 t ha-1 de massa vegetal seca aos 250 DAS. Devido à rápida decomposição da palha de milheto observou-se, também, reinfestação da área por plantas daninhas.