葉綠素熒光作為花生種子品質評價的新標志物在種子表型組學上的應用
光學成像技術的最新進展有助于在種子質量方面進行快速、準確和無損的分析。這項工作旨在驗證葉綠素熒光圖像作為分析花生種子生理潛力的新標記的潛力。使用人工老化0、16、24和48 h的種子，分別在630/700 nm和405/600 nm的激發(fā)/發(fā)射組合中檢測到葉綠素a和b的熒光信號。使用 VideometerLab4 設備（Videometer A/S，Herlev，丹麥）及其軟件版本 5.4.6 捕獲圖像。將數(shù)據(jù)與用于評價花生種子生理性能的傳統(tǒng)試驗如發(fā)芽試驗、電導率、出苗和出苗速度指數(shù)等進行比較。結果表明，活力較低的種子中葉綠素a和b的熒光強度較低。因此，花生種子的變質過程伴隨著葉綠素分子的分解，從而導致種子熒光特性的變化。從實用的角度來看，葉綠素熒光圖像可以成功地用于快速、準確和無損地區(qū)分高活力和低活力種子批次。
關鍵詞：種子活力；圖像分析; 非破壞性方法
使用Videometerlab4設備（Videometer A/S，Herlev，丹麥）（圖 1）及其軟件版本 5.4.6 捕獲和分析葉綠素a和b熒光圖像。葉綠素a和b分別在630/700nm和405/600 nm 的激發(fā)/發(fā)射組合中檢測到熒光。隨后，使用歸一化典型判別分析 (nCDA) 算法對圖像進行轉換。
圖1.VideometerLab4設備用于分析不同活力水平花生種子中葉綠素a和b的熒光圖像
7天和14天的標準發(fā)芽試驗沒有表明種子類別之間的統(tǒng)計差異（圖 2A）。然而，電導率測試表明，陳化24和48小時的種子類別的值高于陳化0和16小時的種子（圖2B）。較高的電導率與細胞膜的退化反應有關，因此會降低種子活力（BARBOZA DA SILVA 等人，2013 年）。此外，對膜造成的損害導致從老化48小時的種子生長的幼苗出苗率較低（圖 2C），盡管處理之間的出苗速度指數(shù)相似（圖2D）。盡管標準發(fā)芽試驗的靈敏度不足以檢測類別之間的差異（圖2A），但葉綠素熒光技術可以區(qū)分不同活力水平的種子，其中活力較高的種子（0小時）顯示出較高的葉綠素熒光值a和b（圖3A、B）。
圖2.人工陳化0、16、4、48 h花生種子發(fā)芽活力試驗
圖3.(A)葉綠素a激發(fā)/發(fā)射組合630/700nm 的熒光；(B)葉綠素b熒光在405/600 nm的激發(fā)/發(fā)射組合下
此外，還檢測到葉綠素a和b的熒光差異，以評估種子的圖像模式（圖4），其中老化種子類別的像素顯示出低于未老化種子的值（即，較低的葉綠素熒光強度）種子。
圖4.人工老化0、16、24和48小時的花生種子的 RGB（紅-綠-藍）圖像和在630/700nm激發(fā)/發(fā)射組合下捕獲的葉綠素a熒光圖像
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