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种子表型组学:通过射线照相和多光谱图像分析测定小麦种子中的侵染

发布时间:2022-04-14 点击量:313

射线照相和多光谱图像分析有可能成为评估种子质量和内部昆虫侵扰的有效、客观的方法。本研究的目的是验证射线照相和多光谱分析在检测小麦种子中由Sitotroga grainella (Olivier) 及其不同发育阶段引起的迹象和损害方面的效率。该实验以完全随机设计进行,50 粒种子重复6次。对样品进行实验室诱导的侵染,并在5天和10天后进行射线照相和多光谱分析。之后,将种子浸入水中24小时,然后用切割刀片切片。量化具有卵或产卵迹象的种子、幼虫、蛹、成虫和昆虫画廊的数量。使用广义线性模型 (GLM) 方法并使用 Tukey 检验 (p<0.05) 来比较平均值。一般来说,射线照相(有或没有对比)和多光谱方法是评估受虫害和未受虫害的小麦种子的可行工具。多光谱分析仅能有效识别种子表面的卵,而不能检测种子内是否存在幼虫和蛹。

根据方法和样本/评估期对总侵染的均值和方差进行视觉分析,除多光谱方法外,在孵化后10天评估的样本(样本 2)中发现更大的变异性(图 1 )。对于常规方法(种子切割)和具有对比度的X射线,观察到类似的行为。比较两个评估期(样本 1 和样本 2),样本 2 中受虫害的种子百分比更高。

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图1.与检测受侵染种子和工作样品的方法有关的小麦种子中谷物蛾侵染总百分比的平均表示、

关于受侵染种子的总比例作为每个评估期昆虫发育阶段的函数(图2),分析发现,与传统方法和射线照相相关的多光谱方法的阶段分类不同,没有对比。多光谱图像分析仅显示出由谷蛾引起的卵和穿孔迹象,其在第二评价期的侵染比例较高。 当使用其他方法时,这些阶段的观察比例更大。分别观察每种方法,发现传统方法(切割)和对比X射线在两个样本中呈现出相似的侵扰比例,作为阶段的函数。

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图2.每个样品中小麦种子侵染的总和,与常规方法(切割)和无损方法(X 射线和多光谱)检测到的谷蛾发育阶段有关

使用传统的切割方法、带和不带对比的X射线以及多光谱图像来检查受侵染的种子,可以验证这些技术在识别由麦芽孢杆菌引起的卵、幼虫、蛹和小麦种子损伤方面的效率。图3)。结果表明,使用405nm波段(蓝色可见光)可以检测小麦中的麦片沙门氏菌侵染。可见条带对识别害虫的存在和损害的敏感性更高,这可能是由于小麦种子的颜色和质地发生了变化,这通常是由 S. grainella 摄食引起的

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图3.小麦种子传统切割、有和没有对比的 X 射线,以及多光谱图像。种子上的黄色和橙色是未受虫害的区域,而浅至深蓝色代表虫害或虫害

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