種子表型組學(xué)：通過射線照相和多光譜圖像分析測(cè)定小麥種子中的侵染

射線照相和多光譜圖像分析有可能成為評(píng)估種子質(zhì)量和內(nèi)部昆蟲侵?jǐn)_的有效、客觀的方法。本研究的目的是驗(yàn)證射線照相和多光譜分析在檢測(cè)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(shí)驗(yàn)以*隨機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行，50 粒種子重復(fù)6次。對(duì)樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室誘導(dǎo)的侵染，并在5天和10天后進(jìn)行射線照相和多光譜分析。之后，將種子浸入水中24小時(shí)，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(yàn) (p<0.05) 來比較平均值。一般來說，射線照相（有或沒有對(duì)比）和多光譜方法是評(píng)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(shí)別種子表面的卵，而不能檢測(cè)種子內(nèi)是否存在幼蟲和蛹。

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

圖1.與檢測(cè)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(gè)評(píng)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(duì)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(píng)價(jià)期的侵染比例較高。 當(dāng)使用其他方法時(shí)，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(duì)比X射線在兩個(gè)樣本中呈現(xiàn)出相似的侵?jǐn)_比例，作為階段的函數(shù)。

圖2.每個(gè)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(cè)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(duì)比的X射線以及多光譜圖像來檢查受侵染的種子，可以驗(yàn)證這些技術(shù)在識(shí)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(lán)色可見光）可以檢測(cè)小麥中的麥片沙門氏菌侵染。可見條帶對(duì)識(shí)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

圖3.小麥種子傳統(tǒng)切割、有和沒有對(duì)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(lán)色代表蟲害或蟲害

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