叶绿素荧光作为花生种子品质评价的新标志物在种子表型组学上的应用
光学成像技术的最新进展有助于在种子质量方面进行快速、准确和无损的分析。这项工作旨在验证叶绿素荧光图像作为分析花生种子生理潜力的新标记的潜力。使用人工老化0、16、24和48 h的种子，分别在630/700 nm和405/600 nm的激发/发射组合中检测到叶绿素a和b的荧光信号。使用 VideometerLab4 设备（Videometer A/S，Herlev，丹麦）及其软件版本 5.4.6 捕获图像。将数据与用于评价花生种子生理性能的传统试验如发芽试验、电导率、出苗和出苗速度指数等进行比较。结果表明，活力较低的种子中叶绿素a和b的荧光强度较低。因此，花生种子的变质过程伴随着叶绿素分子的分解，从而导致种子荧光特性的变化。从实用的角度来看，叶绿素荧光图像可以成功地用于快速、准确和无损地区分高活力和低活力种子批次。
关键词：种子活力；图像分析; 非破坏性方法
使用Videometerlab4设备（Videometer A/S，Herlev，丹麦）（图 1）及其软件版本 5.4.6 捕获和分析叶绿素a和b荧光图像。叶绿素a和b分别在630/700nm和405/600 nm 的激发/发射组合中检测到荧光。随后，使用归一化典型判别分析 (nCDA) 算法对图像进行转换。
图1.VideometerLab4设备用于分析不同活力水平花生种子中叶绿素a和b的荧光图像
7天和14天的标准发芽试验没有表明种子类别之间的统计差异（图 2A）。然而，电导率测试表明，陈化24和48小时的种子类别的值高于陈化0和16小时的种子（图2B）。较高的电导率与细胞膜的退化反应有关，因此会降低种子活力（BARBOZA DA SILVA 等人，2013 年）。此外，对膜造成的损害导致从老化48小时的种子生长的幼苗出苗率较低（图 2C），尽管处理之间的出苗速度指数相似（图2D）。尽管标准发芽试验的灵敏度不足以检测类别之间的差异（图2A），但叶绿素荧光技术可以区分不同活力水平的种子，其中活力较高的种子（0小时）显示出较高的叶绿素荧光值a和b（图3A、B）。
图2.人工陈化0、16、4、48 h花生种子发芽活力试验
图3.(A)叶绿素a激发/发射组合630/700nm 的荧光；(B)叶绿素b荧光在405/600 nm的激发/发射组合下
此外，还检测到叶绿素a和b的荧光差异，以评估种子的图像模式（图4），其中老化种子类别的像素显示出低于未老化种子的值（即，较低的叶绿素荧光强度）种子。
图4.人工老化0、16、24和48小时的花生种子的 RGB（红-绿-蓝）图像和在630/700nm激发/发射组合下捕获的叶绿素a荧光图像
相关阅读
Videometer种子表型组学：多光谱成像作为菠菜种子健康检测的潜在工具
Videometer种子表型组学：多光谱图像分析在种子种质库管理中的应用
Videometer种子表型组学：利用可见光、近红外多光谱和化学计量学对不同番茄种子品种的分类
Videometer种子表型组学：使用多光谱成像和化学计量学方法在线鉴别水稻种子
Videometer种子表型组学：使用多光谱成像预测蓖麻种子的活力
Videometer种子表型组学：甜菜种子加工损伤的多光谱图像分类
种子表型组学：利用多光谱成像和化学计量学方法对大豆种子进行无损鉴别
种子表型组学：Videometer多光谱成像种子质量评估的新工具
种子表型组学：基于可见-近红外多光谱图像数据的偏最小二乘判别分析检测菠菜种子的发芽能力和胚芽长度
种子表型组学：使用灰度共生矩阵和机器学习技术识别单倍体玉米种子
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
