Fenotipagem de sementes com uso de radiação eletromagnética não-visível e sua relação com a qualidade fisiológica

Abstract

A qualidade das sementes é de grande importância para a otimização do estabelecimento de qualquer cultura propagada via sexuada. Dessa forma, a avaliação da qualidade das sementes de forma rápida e não destrutiva traz muitas vantagens para a indústria sementeira, principalmente na tomada de decisão quanto ao descarte de lotes com sementes de baixa qualidade, sendo possível inferir de modo eficaz sobre o vigor das sementes. Assim, métodos rápidos e não destrutivos de avaliação da qualidade de sementes devem ser aprimorados. O objetivo deste trabalho foi propor um método de fenotipagem de alto rendimento a partir do processamento de imagens radiográficas de sementes de melão e braquiária, utilizando software de livre acesso, relacionando os parâmetros obtidos com a qualidade fisiológica das sementes. Foram conduzidos dois experimentos. No primeiro, foram utilizados 30 lotes de sementes comerciais de melão híbrido, 10 lotes das cultivares Bazuca F1, Goldex F1 e Pampa F1, cada. O segundo experimento foi conduzido com sete lotes de sementes comerciais de Brachiaria ruziziensis cv. Ruziziensis. Em ambos os experimentos os lotes de sementes apresentavam diferentes níveis de vigor. O estudo foi realizado por meio da análise automatizada de imagens radiográficas das sementes, em que foi desenvolvida uma macro, denominada PhenoXray, para uso no software ImageJ®. Com esta macro realizou- se o processamento digital das imagens radiográficas das sementes, a partir das quais foram obtidos diferentes descritores morfométricos e de integridade tecidual. As sementes radiografadas para a obtenção das imagens foram, posteriormente, submetidas ao teste de germinação, obtendo-se variáveis relacionadas à sua qualidade fisiológica. Os dados obtidos foram agrupados pelo teste de Scott-knott, submetidos à análise de correlação linear de Pearson e à análise multivariada, por meio de componentes principais. Os resultados demonstraram que a análise automatizada de imagens radiográficas é eficiente para obtenção de dados morfométricos e de integridade tecidual em sementes de melão e Brachiaria ruzizienses; além disso, os parâmetros densidade relativa, densidade integrada e preenchimento apresentaram estreita relação com atributos fisiológicos de qualidade das sementes. Conclui-se que o método de fenotipagem proposto a partir do processamento ode imagens radiográficas utilizando a PhenoXray foi eficiente, apresentando-se como alternativa simples, rápida, robusta e totalmente gratuita. A metodologia também permitiu a obtenção de informações sobre características físicas das sementes e gerar parâmetros capazes de predizer sobre a germinação e o comprimento de plântulas.

The seed quality is of great importance for the optimization of the establishment of any crop dispersed by sexual propagation. Thus, fast and non-destructive evaluation of seed quality has many advantages for seed industry, mainly in decision making regarding the discarding of lots with low quality seeds. Also, it enables to infer in an effective way the vigor of the seeds. Thus, rapid and non-destructive seed quality assessment methods should be improved. The objective of this work was to propose a method of high yield phenotyping by radiographic image processing of melon and brachiaria seeds using free access software, and to relate the parameters obtained with the seed physiological quality. Two experiments were conducted. In the first one, 30 commercial seed lots of hybrid melon, 10 lots of each of the following cultivars, were used: Bazuca F1, Goldex F1 and Pampa F1. The second experiment was conducted with seven commercial seed lots of Brachiaria ruziziensis cv. Ruziziensis. In both experiments, the seed lots had different levels of vigor. The study was performed through the automated analysis of the radiographic images, in which a macro, named PhenoXray, was developed for use in ImageJ® software. With this macro, the digital processing of the radiographic images of the seeds was performed, from which different morphometric descriptors and tissue integrity parameters were obtained. The seeds that were radiographed were subsequently submitted to the germination test, from which were obtained variables related to their physiological quality. The data were grouped by the Scott-knott test, submitted to Pearson's linear correlation analysis and to multivariate analysis, using principal components analysis. The results demonstrated that the automated analysis of radiographic images is efficient to obtain morphometric and tissue integrity data of melon and Brachiaria ruzizienses seeds. Among the parameters obtained, relative density, integrated density and fill were closely related to physiological attributes of seeds. It is concluded that the method of phenotyping proposed by processing radiographic images using PhenoXray was efficient. It is a simple, fast, robust and totally free alternative for seed quality assessment. This methodology also allowed to obtain information regarding physical characteristics of the seeds and to generate parameters capable of predicting germination and seedling length.