多光譜成像在無損檢測苜蓿種子活力表型中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù)：1664　發(fā)布日期：2022-7-7　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

為什么種子活力是種子健康的重要指標(biāo)？

種子活力與其質(zhì)量直接相關(guān)，它不僅可以測量樣本中存活種子的百分比，還可以發(fā)現(xiàn)種子是在什么條件下儲存的。它可能受到成熟、發(fā)育、貯藏或遺傳因素的影響。

種子活力百分比通常在發(fā)育階段增加，直到達(dá)到成熟度峰值，之后由于老化而顯著降低。衡量種子質(zhì)量最常用的方法是檢查一些劣化因素或弱點(diǎn)。其中一些測試包括電導(dǎo)率或人工加速老化，此類可能被視為破壞性而非有效的。

Videometer Lab4多光譜種子表型成像系統(tǒng)是丹麥理工大學(xué)與丹麥Videometer公司開發(fā)，是用于種子研究先進(jìn)的多光譜表型成像設(shè)備，典型客戶為ISTA國際種子檢驗(yàn)協(xié)會、ESTA歐洲種子檢驗(yàn)協(xié)會、John Innes Centre、LGC化學(xué)家集團(tuán)、奧胡斯大學(xué)等等，利用該系統(tǒng)發(fā)表的文章已經(jīng)超過300篇。

Videometer種子表型表型成像系統(tǒng)可測量種子如尺寸、顏色、形狀等，間接測定種子參數(shù)如種子純度、發(fā)芽百分比、發(fā)芽率、種子健康度、種子成熟度、中壽命等。種子活力綜合種子活力是種子發(fā)芽和出苗率、幼苗生長的潛勢、植株抗逆能力和生產(chǎn)潛力的總和（發(fā)芽和出苗期間的活性水平與行為），是種子品質(zhì)的重要指標(biāo)，具體包括吸漲后旺盛的代謝強(qiáng)度、出苗能力、抗逆性、發(fā)芽速度及同步性、幼苗發(fā)育與產(chǎn)量潛力。種子活力是植物的重要表型特征，傳統(tǒng)檢測方法包括低溫測試、高溫加速衰老測試、幼苗生長測定等。

該系統(tǒng)也可以對細(xì)菌、蟲卵、真菌等進(jìn)行高通量成像測量，進(jìn)行病理學(xué)、毒理學(xué)或其它研究。對于擬南芥等冠層平展的植物，可以進(jìn)行自動(dòng)的葉片計(jì)數(shù)等。

VideometerLab多光譜種子表型成像系統(tǒng)

光譜成像和種子分析

以上提供的一些測試得到了國際種子測試協(xié)會（ISTA）的正式認(rèn)可，并作為衡量鷹嘴豆、蘿卜或大豆種子的標(biāo)準(zhǔn)。然而，只有少數(shù)種子正式批準(zhǔn)了測試方法，所有其他種子的方法都處于試驗(yàn)階段，其中之一是苜蓿種子（苜蓿）。

苜蓿種子的種子活力

最近發(fā)表在Smart Agriculture of Sensors雜志上的一篇文章闡述了使用先進(jìn)的儀器VideometerLab對苜蓿種子活力進(jìn)行的無損評估。光譜成像可用于種子測試中健康、純度、處理或發(fā)芽等。

本研究使用來自不同收獲期和成熟度水平的大量紫花苜蓿種子作為樣本，以確保其重復(fù)性和有效性。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)和寧夏農(nóng)林科學(xué)院的科學(xué)家使用19種波長來分析、區(qū)分和預(yù)測種子活力水平。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，評估無活力死種子的平均準(zhǔn)確率為93.3%，而鑒定高活力種子的平均準(zhǔn)確率為95.7%。

論文得出結(jié)論，在本實(shí)驗(yàn)中使用多光譜成像和多變量分析可以準(zhǔn)確評估和預(yù)測紫花苜蓿的種子活力、種子活力和種子發(fā)芽率。研究的積極結(jié)果證明了光譜成像在種子檢測中的有效性。

基于多光譜成像技術(shù)的苜蓿種子活力無損檢測

種子活力是評價(jià)植物種子質(zhì)量的重要指標(biāo)。如何快速、準(zhǔn)確地評價(jià)種子活力一直是種子研究領(lǐng)域的一個(gè)重要問題。多光譜技術(shù)作為一種新的物理檢測方法，具有靈敏度高、準(zhǔn)確度高、無損、快速等優(yōu)點(diǎn)，在種子質(zhì)量評價(jià)中具有良好的應(yīng)用前景。本研究利用多光譜成像技術(shù)收集了19個(gè)波長（365、405、430、450、470、490、515、540、570、590、630、645、660、690、780、850、880、940、970 nm）的紫花苜蓿種子的形態(tài)和光譜信息，這些波長代表了不同的種子活力水平和年齡。采用主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）、支持向量機(jī)（SVM）、隨機(jī)森林（RF）和規(guī)范化典型判別分析（nCDA）等五種多元分析方法對其活力進(jìn)行了判別和預(yù)測。結(jié)果表明，LDA模型效果最好，對不同成熟度種子樣品的平均準(zhǔn)確率為92.9%，對不同收獲年份種子樣品的平均準(zhǔn)確率為97.8%，LDA模型的平均靈敏度、特異性和精密度可達(dá)90%以上。nCDA鑒定無活力死種子的平均準(zhǔn)確率達(dá)93.3%。在鑒定高活力種子和預(yù)測紫花苜蓿種子發(fā)芽率方面，該方法可達(dá)到95.7%。綜上所述，本試驗(yàn)采用多光譜成像和多元分析技術(shù)，可以準(zhǔn)確地評價(jià)和預(yù)測苜蓿種子活力、種子活力和種子發(fā)芽率，為種子質(zhì)量的快速無損檢測提供了重要的技術(shù)手段和思路。