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種子表型組學:通過射線照相和多光譜圖像分析測定小麥種子中的侵染

更新時間:2022-04-14 點擊量:1964

射線照相和多光譜圖像分析有可能成為評估種子質(zhì)量和內(nèi)部昆蟲侵擾的有效、客觀的方法。本研究的目的是驗證射線照相和多光譜分析在檢測小麥種子中由Sitotroga grainella (Olivier) 及其不同發(fā)育階段引起的跡象和損害方面的效率。該實驗以*隨機設(shè)計進行,50 粒種子重復6次。對樣品進行實驗室誘導的侵染,并在5天和10天后進行射線照相和多光譜分析。之后,將種子浸入水中24小時,然后用切割刀片切片。量化具有卵或產(chǎn)卵跡象的種子、幼蟲、蛹、成蟲和昆蟲畫廊的數(shù)量。使用廣義線性模型 (GLM) 方法并使用 Tukey 檢驗 (p<0.05) 來比較平均值。一般來說,射線照相(有或沒有對比)和多光譜方法是評估受蟲害和未受蟲害的小麥種子的可行工具。多光譜分析僅能有效識別種子表面的卵,而不能檢測種子內(nèi)是否存在幼蟲和蛹。

根據(jù)方法和樣本/評估期對總侵染的均值和方差進行視覺分析,除多光譜方法外,在孵化后10天評估的樣本(樣本 2)中發(fā)現(xiàn)更大的變異性(圖 1 )。對于常規(guī)方法(種子切割)和具有對比度的X射線,觀察到類似的行為。比較兩個評估期(樣本 1 和樣本 2),樣本 2 中受蟲害的種子百分比更高。

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圖1.與檢測受侵染種子和工作樣品的方法有關(guān)的小麥種子中谷物蛾侵染總百分比的平均表示、

關(guān)于受侵染種子的總比例作為每個評估期昆蟲發(fā)育階段的函數(shù)(圖2),分析發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)方法和射線照相相關(guān)的多光譜方法的階段分類不同,沒有對比。多光譜圖像分析僅顯示出由谷蛾引起的卵和穿孔跡象,其在第二評價期的侵染比例較高。 當使用其他方法時,這些階段的觀察比例更大。分別觀察每種方法,發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法(切割)和對比X射線在兩個樣本中呈現(xiàn)出相似的侵擾比例,作為階段的函數(shù)。

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圖2.每個樣品中小麥種子侵染的總和,與常規(guī)方法(切割)和無損方法(X 射線和多光譜)檢測到的谷蛾發(fā)育階段有關(guān)

使用傳統(tǒng)的切割方法、帶和不帶對比的X射線以及多光譜圖像來檢查受侵染的種子,可以驗證這些技術(shù)在識別由麥芽孢桿菌引起的卵、幼蟲、蛹和小麥種子損傷方面的效率。圖3)。結(jié)果表明,使用405nm波段(藍色可見光)可以檢測小麥中的麥片沙門氏菌侵染。可見條帶對識別害蟲的存在和損害的敏感性更高,這可能是由于小麥種子的顏色和質(zhì)地發(fā)生了變化,這通常是由 S. grainella 攝食引起的

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圖3.小麥種子傳統(tǒng)切割、有和沒有對比的 X 射線,以及多光譜圖像。種子上的黃色和橙色是未受蟲害的區(qū)域,而淺至深藍色代表蟲害或蟲害

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