利用多光譜成像和X光圖像進行麻風樹種子品質(zhì)鑒別：種子表型研究

最近，來自Aarhus大學以及丹麥理工大學的科學家利用多光譜成像設(shè)備以及X光設(shè)備發(fā)表了題為Multispectral and X-ray  Images  for Characterization of Jatropha Curcas L. Seed Quality的文章，結(jié)論顯示MSI多光譜成像技術(shù)以及X光圖像在麻風樹的種子生理性能研究上有強相關(guān)性。 此類技術(shù)可作為未來替代方法用于快速、有效、可持續(xù)、無損鑒別麻風樹種子品質(zhì)，克服傳統(tǒng)種子品質(zhì)分析內(nèi)在主觀性。
 
研究中使用了Videometer開發(fā)的多光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)是種子品質(zhì)以及種子表型組學研究，目前為止，利用該設(shè)備已經(jīng)發(fā)表了多達250多篇文章。除了與X光方法結(jié)合，也可以與計算機斷層掃描法CT結(jié)合，實現(xiàn)種子三維結(jié)構(gòu)的研究。
 




Multispectral and X-ray  Images  for Characterization of Jatropha Curcas L. Seed Quality
 
seed viability, non-destructive analysis, machine vision, artificial intelligence
Jean M Carstensen
Danmarks Tekniske Universitet
Birte Boelt
Aarhus Universitet
 
Background: Jatropha curcas  is an oilseed plant with great potential for biodiesel production. In agricultural industry, the seed quality is still estimated by manual inspection, using  destructive, time-consuming and subjective tests that depend on the seed analyst experience. Recent advances in machine vision  combined with artificial intelligence algorithms can provide spatial and spectral information for characterization of biological images, reducing subjectivity and optimizing the analysis process.
 
Results: We present a new method for automatic characterization of jatropha seed quality, based  on multispectral imaging (MSI) combined with X-ray  imaging. We propose an approach along  with X-ray  images in order  to investigate internal problems such as damages in the embryonic axis and endosperm, considering the fact that seed surface profiles can be negatively affected, but without reaching important internal regions of the seeds.  Our studies included the application of a normalized canonical discriminant analyses (nCDA) algorithm as a supervised transformation building method to classify spatial and spectral patters according to the classes  of seed quality. Spectral reflectance signatures in a range  of 780 to 970 nm and the X-ray  images can efficiently predict quality traits such as normal seedlings, abnormal seedlings and dead  seeds.
 
Conclusions: MSI and X-ray  images have  a strong relationship with physiological performance of Jatropha curcas  L. These techniques can be alternative methods for rapid, efficient, sustainable and non-destructive characterization of jatropha seed quality in the future, overcoming the intrinsic subjectivity of the conventional seed quality analysis.
 
麻風樹作為一種新興的資源植物，因其生物柴油用途和綜合利用潛力，受到世界各國及科學家的高度關(guān)注。本文綜述了近年來國內(nèi)外麻風樹植物學研究的概況，系統(tǒng)地介紹了麻風樹系統(tǒng)分類與資源分布，形態(tài)結(jié)構(gòu)，生殖生物學特性，組織培養(yǎng)，種子生理、脅迫生理及植物生態(tài)學等方面的研究現(xiàn)狀。在分類及分布方面，介紹了麻風樹目前的分類地位研究現(xiàn)狀，及其在世界范圍的地理分布情況；在形態(tài)結(jié)構(gòu)研究方面，開展了麻風樹植物學基本特征、染色體核型、根、莖、葉、花、果實、種子的結(jié)構(gòu)研究；蛋白質(zhì)和基因結(jié)構(gòu)研究集中在功能蛋白和關(guān)鍵基因的發(fā)現(xiàn)和克�。簧�殖生物學的研究分別開展了繁育系統(tǒng)、傳粉過程、開花生物學等研究；在植物生理學方面，重點開展了麻風樹的組織培養(yǎng)、種子生理和脅迫生理的研究；在植物生態(tài)學方面，光合生理生態(tài)是目前的重點。分析研究進展的不足，提出了麻風樹植物學研究的主要方向。