Evaluation of mechanical damages on bean seeds by image analysis

Dentro do processo de produção de sementes, a ocorrência de danos mecânicos assume grande relevância quanto à perda de qualidade das sementes. Nesse contexto, sementes de feijão da variedade cultivada IAC-Carioca foram submetidas a diferentes números e pressões de impactos mecânicos, utilizando uma máquina simuladora de impactos. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado e os tratamentos foram definidos a partir do esquema fatorial 2 x 2 x 4 entre época de avaliação (antes e após o armazenamento), pressão de impacto (551,6KPa e 965,3KPa) e número de impactos (0 ou testemunha, 1, 3 e 5 impactos consecutivos) contra uma superfície metálica posicionada a uma distância de 30cm. As sementes foram avaliadas por meio de análise de imagens, utilizando-se imagens fotográficas e de raios X. Paralelamente, também, foram realizados os testes de germinação e de vigor (primeira contagem de germinação, envelhecimento acelerado e teste de frio), anteriormente e após quatro meses de armazenamento. A análise conjunta dos resultados permitiu concluir que o aumento do número e da pressão de impacto está diretamente relacionado à perda do potencial fisiológico da semente de feijão, sendo que o aumento da intensidade proporciona decréscimos maiores e imediatos. Os danos mecânicos ocasionados com a pressão de impacto mais baixa exercem efeitos danosos à semente dependendo da região atingida durante o impacto, porém, em alta pressão de impacto, os prejuízos ao potencial fisiológico são mais acentuados e aumentam significativamente na medida em que se aumenta o número de impactos da semente. A técnica de análise de imagens é de grande utilidade na avaliação de danos mecânicos em sementes de feijão.Bean seed (Phaseolus vulgaris L.) quality is greatly affected by harvesting, drying, handling and storage activities during the seed production process. In these operations, seeds collide repeatedly against metal surfaces predisposing them to mechanical damage. In this context, this investigation studied the effect of the amount and different impact pressures on bean seed quality. Seeds from one lot of the IAC-Carioca dry bean cultivar were thrown by means of an air jet at two different pressures (551.6 and 965.3 KPa) one, three and five times against a metal surface positioned at a distance of 30cm. A factorial squeme was used with two evaluation times (before and after storage), two pressures and three numbers of impacts. Mechanical damage was evaluated by image analysis using X-rays of the seeds and digital photographs of the seedlings. Seed physiological quality was evaluated by germination and vigor tests before and after four months storage. The results showed a direct relationship between the increase in the amount and pressures of impact and the decrease in seed physiological quality; the impact pressure provided more severe and immediate effects than the number of impacts. The image analysis technique allowed the understanding of the effect of the mechanical damage that appeared inside the seeds. In this way image analysis proved to be an interesting technique to study mechanical damage in bean seeds

Software Tomato Analyzer para a determinação do tamanho do embrião em sementes radiografadas

A primary interest of image analysis of X-rayed seeds is to identify whether the extent of fill in the embryo cavity is associated with to seed physiological quality. The objective of this research was to verify the accuracy of the freely available Tomato Analyzer (TA) software developed at The Ohio State University to determine the ratio of embryo size over total seed area. Seeds of pumpkin, watermelon, cucumber and cotton were X-rayed and analyzed by the software which defines seed and embryo boundaries and automatically generates numerical values to quantify that ratio. Results showed that the TA has the sensitivity to evaluate the extent of embryo growth within the cucurbits and cotton seeds and is a promising alternative for this assessment in other seed species.Uma das prioridades atuais da pesquisa sobre análise de imagens de sementes radiografadas é determinar a proporção entre a área ocupada pelo embrião e o espaço disponível na cavidade interna da semente e associar esse parâmetro ao potencial fisiológico. Este trabalho procurou avaliar a eficiência do software Tomato Analyzer para quantificar o grau de desenvolvimento do embrião. Sementes de abóbora, melancia, pepino e algodão foram radiogafadas e as imagens processadas foram submetidas à análise pelo software, que define o perímetro da semente e o do embrião e gera valores utilizados para expressar a relação percentual entre a área do embrião e a da cavidade interna da semente. Os resultados indicaram que o softwareTomato Analyzer permite determinar o grau de desenvolvimento do embrião de sementes de cucurbitáceas e de algodão, indicado pela área embrionária ou do espaço livre existente entre o embrião e o tegumento; essa alternativa pode ser viável para avaliar sementes de outras espécies.FAPESPCNP

Evaluation of the Jatropha curcas L. seed viability by tetrazolium and X-ray tests

O pinhão manso (Jatropha curcas L.) apresenta elevado potencial para produção de biocombustível; porém, existem poucos estudos relacionados à avaliação da qualidade de suas sementes. Assim, a pesquisa objetivou estudar os procedimentos para a condução do teste de tetrazólio e verificar a eficiência dos testes de tetrazólio e de raios X para a avaliação da viabilidade de sementes desta espécie. Para o teste de tetrazólio, foi comparado o pré-condicionamento entre papel e imersão em água, até que as sementes atingissem os teores de água de 30% e 40%. Após esta etapa, o tegumento das sementes foi retirado manualmente e os embriões foram imersos em solução de 2,3,5 trifenil cloreto de tetrazólio nas concentrações de 0,075% e 0,5%, por 120 minutos, a 40ºC. Os resultados do teste de germinação foram confrontados com os resultados do teste de tetrazólio. A hidratação entre papel, até as sementes atingirem 30% de água e a coloração do embrião em solução 0,5% de tetrazólio, durante 120 minutos, no escuro, a 40ºC, produzem informações consistentes. As sementes de pinhão manso foram submetidas ao teste de raios X, na intensidade de 25 Kv durante 60s; posteriormente, foi realizado o teste de germinação, relacionando-se os resultados obtidos nesses dois testes. Concluiu-se que é possível utilizar o teste de tetrazólio e de raios X para avaliar a viabilidade das sementes de pinhão manso.The Jatropha curcas L. presents a great potential for fuel, but there are few studies to assess seed quality of this species. Therefore, this research aimed to study the performance of the tetrazolium salt test procedures and to verify the efficiency of the X-ray test to evaluate the seed viability of this species. Seeds were hydrated between paper towel and immersed in water to reach 30 and 40% m.c.. Following, seed coat was removed manually and seeds were immersed in 0,075 and 0,5% tetrazolium solutions for 120 min., respectively, at 40ºC. Best results of tetrazolium test comprised the hydration between paper, until the seeds reach 30% m.c. and coloration in contact with a solution of 0,5%. The Jatropha curcas L. seeds were also submitted to X-ray test, in intensity of the 25Kv for 60s. Results of tetrazolium and X-ray tests were compared to germination and it was shown that both are efficient to assess Jatropha curcas L. seeds viability

Evaluation of the internal morphology of seeds of Terminalia argentea (Combrateceae) by x-ray testing

As espécies florestais, particularmente as de Cerrado, são caracterizadas pela alta ocorrência de predação, frutos vazios e deficiência na formação do embrião. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a morfologia interna de sementes de Terminalia argentea Mart. et Zucc. pelo teste de raios X e verificar a sua relação com a germinação. O experimento foi conduzido no Laboratório de Análise de Imagens do Departamento de Produção Vegetal da Escola Superior "Luis de Queiroz" na cidade de Piracicaba, SP. Três lotes de sementes de T. argentea foram coletados e levados ao Laboratório onde se procederam as análises radiográficas com 200 sementes de cada lote. As sementes foram posicionadas a 28,0 cm da fonte de emissão de raios X, utilizando o equipamento digital Faxitron X-ray, modelo MX-20 DC 12. Em seguida as sementes foram classificadas de acordo com a morfologia interna visualizada nas imagens radiográficas, sendo estabelecidas três categorias: sementes Cheias, Vazias e Mal formadas. Para cada categoria de sementes realizou-se o teste de germinação. O delineamento estatístico utilizado foi em esquema fatorial, com três lotes e três categorias. Pelos resultados obtidos neste trabalho, a utilização do teste de raios X em sementes de Terminalia argentea é promissora na detecção da qualidade dos frutos dos lotes de sementes, auxiliando na separação de sementes vazias e com anormalidades embrionárias, inviabilizando seu uso de imediato ou para armazenamento. O teste de raios X, na intensidade de 26 kV por 1,2 segundos é eficiente na avaliação da morfologia interna de sementes de Terminalia argentea.Forest species, especially those from the Cerrado, are characterised by a high incidence of predation, empty fruit and deficiency in embryo formation. The objective of the present work was to evaluate the internal morphology of seeds of Terminalia argentea Mart. et Zucc. by X-ray testing, and to verify its relationship to germination. The experiment was conducted at the Laboratory for Image Analysis of the Department for Plant Production, at the Escola Superior Luis de Queiroz, in the city of Piracicaba, in the state of São Paulo, Brazil. Three batches of seeds of T. argentea were collected and taken to the laboratory, where radiographic analysis of 200 seeds from each lot was carried out. The seeds were placed 28.0 cm from the source of the X-ray emissions, digital equipment from Faxitron X-ray, model MX-20 DC 12. The seeds were then classified according to their internal morphology as seen in the radiographs, with three categories being established: full, empty and misshapen seeds. Germination tests were performed for each category of seed. The statistical design employed was a factorial scheme of three groups and three categories. From the results obtained in this work, use of X-ray testing of seeds of Terminalia argentea is promising for the detection of the fruit quality of the seed lots, aiding in the separation of empty seeds and those with embryonic abnormalities, and precluding their storage or immediate use. X-ray testing at an intensity of 26 kV for 1.2 seconds was effective in assessing the internal morphology of seeds of Terminalia argentea

Effect of fungicides to control asian rust in soybean seeds quality

Para avaliar o efeito residual de fungicidas para o controle da ferrugem asiática (Phakopsora pachyrhizi) em sementes de soja do cultivar BRS-133 utilizaram-se 13 tratamentos (Testemunha, Priori + Nimbus, Aproach + Nimbus, Priori Xtra + Nimbus, Sphere + Aureo, Opera, Stratego + Aureo, Nativo + Aureo, Impact Duo + Oppa, Celeiro + Iharol, Battle + Oppa, Aproach Prima + Nimbus, Folicur ). O experimento foi conduzido em campo experimental em Paulínia-SP, em delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. O efeito residual dos fungicidas nas sementes foi analisado pelos testes de germinação, envelhecimento acelerado, germinação em areia e pelo teste de sanidade das sementes. Conclui-se que os tratamentos não influenciaram na qualidade das sementes e que o tratamento Battle + Oppa foi eficiente no controle do patógeno Cercospora kikuchii nas sementes.The residual effect was assessed of fungicides to control Asian rust (Phakopsora pachyrhizi) in soybean seeds of the BRS-133 cultivar using 13 treatments (without fungicide, Priori + Nimbus, Aproach + Nimbus, Priori Xtra + Nimbus, Sphere + Aureo, Opera, Stratego + Aureo, Nativo + Aureo, Impact Duo + Oppa, Celeiro + Iharol, Battle + Oppa, Aproach Prima + Nimbus, Folicur ). The residual effect of the fungicides was analyzed by the germination test, accelerated aging, germination in sand and the seed health test. The treatments did not change the quality of the seeds and the treatment Battle + Oppa was efficient to control the pathogen Cercospora kikuchii on the seeds.CNPqFAPES

Pathogen incidence and vigor in sweet corn seed after mechanical damage

Com o objetivo de avaliar a incidência de patógenos e o vigor de sementes de milho doce de diferentes classes de tamanhos submetidas a diferentes níveis de danos mecânicos, sementes do híbrido 'SWB551' Dow AgroSciences® foram classificadas em peneiras com crivos de diferentes tamanhos e formas (RG, RM1, RM2 e RP com crivos circulares de 8,7; 7,9; 7,1 e 6,4 mm de diâmetro, respectivamente, e CG, CM e CP com crivos oblongos com dimensões de 8,7 x 19,0, 7,9 x 19,0, 6,4 x 19,0 mm, respectivamente), submetidas a impactos contra uma placa metálica de maneira que fossem obtidos tratamentos com diferentes intensidades de danos mecânicos (0, 1, 3, 5 e 7 impactos) e armazenadas por 5 meses em ambiente com temperatura de 20ºC e 50-60% de umidade relativa do ar. Foi utilizado o delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições, perfazendo um fatorial 7 x 5 (7 peneiras x 5 intensidades de danos), totalizando 35 tratamentos. Foram realizadas as avaliações de teor de água das sementes, teste de danos mecânicos (tintura de iodo), teste de germinação, teste de frio e teste de sanidade. Foram evidenciadas variações nos níveis de incidência de patógenos entre as sementes de milho doce com diferentes tamanhos e formas. O aumento da intensidade dos danos mecânicos não favoreceu o aumento da incidência de patógenos nas sementes, mas reduziu o vigor das mesmas.The objective of this study was to evaluate pathogen incidence and vigor in different size classes of sweet corn seeds, after mechanical damage. Hybrid seeds 'SWB551' Dow AgroSciences® were classified by sieves with different sizes and forms (RG, RM1, RM2 and RP, with circular sieves of 8.7, 7.9, 7.1 and 6.4 mm of diameter, respectively, and CG, CM and CP with oblong sieves with dimensions of 8.7 x 19.0, 7.9 x 19.0, 6.4 x 19.0 mm, respectively). Seeds were submitted for impacts against a metallic plate in order to have different intensities of mechanical damage (0, 1, 3, 5 and 7 impacts) and stored at the temperature of 20ºC and 50-60% of relative humidity. The experimental design was a completely randomized with four repetitions, performing a factorial 7 x 5 (7 sieves and 5 damages intensities), totalizing 35 treatments. Seeds water content, mechanical damage (iodine dyeing), germination test, cold test and seed health test were evaluated. Variations in the incidence of pathogens among seeds with different sizes and forms were evidenced. Increasing mechanical damage did not favor increasing of pathogens incidence in seeds; however, it caused reduction on seed vigor.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Variabilidade espacial da fertilidade do solo e sua relação com o potencial fisiológico de sementes em área de produção de soja

The correlation of soil fertility x seed physiological potential is very important in the area of seed technology but results published with that theme are contradictory. For this reason, this study to evaluate the correlations between soil chemical properties and physiological potential of soybean seeds. On georeferenced points, both soil and seeds were sampled for analysis of soil fertility and seed physiological potential. Data were assessed by the following analyses: descriptive statistics; Pearson's linear correlation; and geostatistics. The adjusted parameters of the semivariograms were used to produce maps of spatial distribution for each variable. Organic matter content, Mn and Cu showed significant effects on seed germination. Most variables studied presented moderate to high spatial dependence. Germination and accelerated aging of seeds, and P, Ca, Mg, Mn, Cu and Zn showed a better fit to spherical semivariogram: organic matter, pH and K had a better fit to Gaussian model; and V% and Fe showed a better fit to the linear model. The values for range of spatial dependence varied from 89.9 m for P until 651.4 m for Fe. These values should be considered when new samples are collected for assessing soil fertility in this production area

Mechanical damage in sweet corn seeds

A semente de milho doce tem sido considerada sensível às injúrias mecânicas, o que pode acarretar em prejuízos à sua qualidade. Os objetivos desta pesquisa foram avaliar o potencial fisiológico, incluindo o sistema computadorizado de avaliação do vigor (SVIS®), e a sanidade de sementes de milho doce expostas às injúrias mecânicas, bem como avaliar a eficiência da análise de imagens na identificação de injúrias mecânicas nas sementes e sua relação com a germinação e o vigor. Sementes do híbrido SWB 551 (sh2) com formato esférico (E) e achatado (A) foram classificadas como grandes (G), médias (M1, M2 e M3) e pequenas (P) por meio de peneiras com perfurações circulares e oblongas. Assim, foram constituídas as classes EG [22 (8,73 mm)], EM1 [20 (7,94 mm)], EM2 [18 (7,14 mm)], EP [16 (6,35 mm)], AG [22 x ¾ (8,73 mm x 19,05 mm)], AM3 [20 x ¾ (7,94 mm x 19,05 mm)] e AP [16 x ¾ (6,35 mm x 19,05 mm)]. As sementes foram expostas a diferentes níveis de injúrias mecânicas (0, 1, 3, 5 e 7 impactos) utilizando o equipamento BC Impact Simulator (modelo 2000, Dow AgroSciences®). A pesquisa foi realizada em dois anos consecutivos, sendo que, no primeiro, foram avaliados os efeitos das injúrias sobre o potencial fisiológico e a sanidade das sete classes de sementes (sem tratamento químico), contendo teor de água de 11% (b.u.) no momento das injúrias. No segundo ano, foram avaliadas apenas as sementes de formato achatado (classes AG, AM3 e AP), tratadas com fungicidas e inseticidas, que foram expostas às injúrias com teor de água de 11% e 20% (b.u.). A qualidade das sementes foi avaliada no início e no final do período de cinco e seis meses de armazenamento (20°C e 50-60% de UR do ar) no primeiro e segundo ano, respectivamente. Avaliaram-se a germinação e o vigor (primeira contagem de germinação, condutividade elétrica, envelhecimento acelerado e teste de frio). A avaliação da sanidade, no primeiro ano, e do vigor pelo SVIS®, no segundo, foi realizada apenas após cinco e dez meses de armazenamento, respectivamente. Durante os dois anos, sementes de cada classe foram radiografadas (15 kV, 300 s) e submetidas a testes de germinação e de frio, sendo as plântulas normais, as anormais e as sementes mortas provenientes destes testes fotografadas e analisadas paralelamente às respectivas imagens radiográficas das sementes. Conclui-se que o aumento do percentual de sementes de milho doce com injúrias mecânicas no pericarpo está diretamente relacionado com o número de impactos que as sementes são submetidas, porém, não há efeito prejudicial sobre o potencial fisiológico e a sanidade das sementes; o SVIS® é uma alternativa viável para a avaliação do vigor de sementes de milho doce; a análise de imagens é eficiente na identificação de injúrias mecânicas, permitindo estabelecer as relações entre sua ocorrência e os prejuízos causados à germinação e ao vigor.Sweet corn seed has been considered sensitive to mechanical damage that may adversely affect its quality. The objectives of this research were to evaluate the physiological potential, including an automated system for seedling evaluation (SVIS®), and health of sweet corn seeds subjected to the mechanical damage as well as to evaluate the efficiency of image analysis to identify mechanical damage in the seeds and its relationship with germination and vigor. Seeds from hybrid SWB 551 (sh2) of spherical (S) and flat (F) shapes were classified as large (L), medium (M1, M2 and M3) and small (S) through round and oblong screens. Thus, the classes SL [22 (8.73 mm)], SM1 [20 (7.94 mm)], SM2 [18 (7.14 mm)], SS [16 (6.35 mm)], FL [22 x ¾ (8.73 mm x 19.05 mm)], FM3 [20 x ¾ (7.94 mm x 19.05 mm)] and FS [16 x ¾ (6.35 mm x 19.05 mm)] were established. Seeds were submitted to different levels of damage (0, 1, 3, 5 and 7 impacts) using the BC Impact Simulator (model 2000, Dow AgroSciences®) equipment. The research was carried out for two successive years. In the first, it was evaluated the mechanical damage effects on physiological potential and health of the seven seed classes (without chemical treatment) presenting 11% (w.b.) of moisture content at the moment of the mechanical damage. In the second year, only the seeds (treated with fungicides and insecticides) with flat shape (classes FL, FM3 and FS), submitted to mechanical damage presenting 11% and 20% (w.b.) of moisture content were evaluated. Seed quality at the beginning and after five and six months of storage (20°C, 50-60% RH) for the first and second year, respectively, was evaluated. Germination and vigor (germination first count, electrical conductivity, accelerated aging and cold tests) were assessed. Seed health in the first year and vigor (SVIS®) in the second it was evaluated only after five and ten months of storage, respectively. In the course of the two years, seeds from each class were X-rayed (15 kV, 300 s) and submitted to germination and cold tests. Digital images of the normal and abnormal seedlings and ungerminated seeds from germination and cold tests jointly were analyzed by X-ray. In conclusion, the increase of the percentage of sweet corn seed with injuries in the pericarp is directly related with the impact numbers that the seeds are submitted to, however, there is no negative effect on physiological potential and seed health. SVIS® is a viable alternative to evaluate sweet corn seed vigor. Image analysis is efficient to identify mechanical damage in sweet corn seeds, allowing the establishment of a relationship between its occurrence and losses in germination and vigor

Use of image analysis techniques to determine the embryo size of Senna multijuga (Rich.) seeds and its relation to germination and vigor

Abstract: Semi-automatic evaluations of morphological attributes that are associated to seed germination performance such as the embryo size, have been of great interest when considering the study of image analysis techniques. The objective of this research was to evaluate the accuracy of the Tomato Analyzer software to quantify the variations on the embryo development degree of Senna multijuga seeds (Rich.) and its relationship with germination and tetrazolium tests. Seeds from four lots with different ripeness stages were X-rayed, evaluated according to the embryonic area and submitted to germination and tetrazolium tests. Results from the different parameters showed that the Tomato Analyzer(r) software is sensitive to assess the development degree of Senna multijuga seeds, when expressed by Pericarp Area parameter, but only the Area parameter was directly correlated with the physiological potential of the seed lots