摘要：多光譜成像是一種新技術(shù)，被用于評(píng)估種子質(zhì)量參數(shù)。介紹了在檢測(cè)和鑒定種子真菌中的應(yīng)用示例，以及用于確定甜菜種子成熟度的技術(shù)示例。將多光譜成像的結(jié)果與參考方法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)高度相關(guān)。還介紹了該技術(shù)在品種鑒別和昆蟲損害方面的應(yīng)用。需要無(wú)損、可靠和快速的技術(shù)，得出的結(jié)論是多光譜成像具有種子質(zhì)量評(píng)估的潛力，在特別是那些與表面結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分、種子顏色、形態(tài)和大小相關(guān)的成分。
 

圖1. 甜菜種子的三個(gè)成熟組
 

為了表征三個(gè)成熟度等級(jí)之間的差異，獲取了每個(gè)成熟度等級(jí)的一顆種子的堆疊照片和來(lái)自相同種子的3DX射線圖像的選定CT（計(jì)算機(jī)斷層掃描）切片（圖 1）。North Star Imaging Europe 檢驗(yàn)服務(wù)集團(tuán)提供 CT 掃描。種子發(fā)育和成熟水平如圖 1A 所示，左側(cè)是最不成熟的種子（第 1 類）。與此并行的是，圖 1B 中的 CT 掃描切片說(shuō)明了種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它尚未完全發(fā)育并具有自由腔空間�；�于 MSI 分析的表面特征的 CDA 將甜菜種子分為三個(gè)不同的類別（圖 2），這與 CF 參考分析中的三個(gè)成熟度級(jí)別相同。種子顏色、形狀、質(zhì)地和二元特征的集合確定了三個(gè)單獨(dú)的種子類別：（1）未開發(fā)的，（2）生理發(fā)育的種子，準(zhǔn)備收獲，以及（3）已經(jīng)過生理成熟的種子。
 

圖2.通過繪制can1與can2對(duì)三個(gè)成熟組(1-3)中的甜菜種子進(jìn)行分類，該圖源自典型判別分析
 

圖2顯示了根據(jù)光譜信息的統(tǒng)計(jì)分析分為三類的檢查種子的散點(diǎn)圖，通過繪制每個(gè)評(píng)估種子的 CDA 的兩個(gè)派生變量（can1 和 can2）。在本研究中調(diào)查的 60 粒種子中，57 粒按照 CF 類別進(jìn)行分類，最終分類準(zhǔn)確率為 95%。比較每個(gè)種子的MSI和相關(guān)的 CT 掃描（圖 1B）顯示使用種子表面特征的分類與種子發(fā)育之間存在良好的關(guān)系。因此，MSI被認(rèn)為是一種可靠的非破壞性技術(shù)，用于對(duì)甜菜種子發(fā)育進(jìn)行分類�？捎锰鸩朔N子的數(shù)量，特別是第1類未成熟種子，無(wú)法在本研究中表征發(fā)芽能力。
 

感染不同真菌種類的大麥種子在平均像素強(qiáng)度方面表現(xiàn)出相當(dāng)大的變化（圖3a）。被禾谷鐮刀菌和塔斯氏球孢菌感染的種子在平均像素強(qiáng)度上有明顯差異（圖 3a）。其余受感染的種子也表現(xiàn)出變化，盡管各組的平均強(qiáng)度相互重疊。在圖3b中觀察到的類似趨勢(shì)是受感染種子的光譜特征具有平均反射率的變化。光譜特征的變化表明開發(fā)用于分離受感染種子的化學(xué)計(jì)量方法的可能性。
 

圖3.感染鏈格孢菌、鏈孢霉屬、禾谷鐮刀菌、葡萄鐮刀菌和塔斯氏球孢菌感染的大麥種子的平均像素強(qiáng)度(a)和平均反射率 (b)
 

圖4.大麥種子的原始圖像和nCDA 模型的相應(yīng)轉(zhuǎn)換圖像
 

圖5.nCDA得分圖顯示了被五種不同真菌感染的大麥種子的聚類
 

涉及五類（即每個(gè)真菌類）受感染種子的nCDA 分析顯示受感染種子之間存在差異（圖 4）。nCDA 轉(zhuǎn)換圖像的每個(gè)像素代表一個(gè)由 nCDA 模型計(jì)算的分?jǐn)?shù)。它以最大化類別之間的變化并減少類別內(nèi)變化的方式確定分?jǐn)?shù)。nCDA模型顯示鐮刀菌屬之間的對(duì)比差異。和其他（圖 4）。nCDA模型未顯示兩種鐮刀菌屬之間的顯著差異；然而，與亮度/暗度相關(guān)的顏色特征CIELab L* 顯示出它們之間的分離趨勢(shì)（圖 5）。結(jié)果表明使用多光譜成像識(shí)別大麥種子中不同真菌種類的可能性。然而，nCDA 模型可以通過使用額外的步驟來(lái)顯著增強(qiáng)，例如分層/逐步因子分類或成對(duì)比較（以獲得真菌物種之間的獨(dú)特區(qū)分。例如，兩種鐮刀菌物種之間的逐步分類可以顯著增加分離。