Improvement and evaluation of vegerable seed quality by the use of non-destructive technologies

Publikation: Bog/antologi/afhandling/rapportPh.d.-afhandlingForskning

  • Merete Halkjær Olesen, Danmark
Samspillet mellem frø, svampe og brugen af ikke destruktive teknologier til bestemmelse af grønsags frø kvalitet er undersøgt og beskrevet i denne ph.d.-afhandling. I kapitel 2 beskrives frøets morfologi samt vigtige biokemiske og fysiologiske aspekter, som har indflydelse på frøets kvalitet. På baggrund af dette teoriafsnit illustreres således kompleksiteten i at kunne kontrollere frøets spireevne og sundhed. Det forventes, at brugen af ikke destruktive teknologier sammen med bedre kontrol af svampeinfektioner i jorden, på sigt vil forbedre
kvaliteten af de høstede frø, og dermed forbedre kvaliteten af grønsagsproduktionen. I kapitel 3 gives en oversigt over de metoder, der anvendes i dag, og en beskrivelse af nye potentielle teknologier, som vil være af stor værdi i fremtidens frøforskning og kvalitetskontrol.
Eksperimentelt er forsøg udført med spinat som modelafgrøde. Spinat frø blev valgt, fordi spinat er den vigtigste afgrøde i dansk grønsagsfrø produktion. Resultaterne fra det eksperimentelle arbejde er beskrevet i tre artikler der omhandler brugen af enkelt kerne NIR spektroskopi (I), multispektral billede analyse (V) samt brugen af Verticillium spp. inficeret jord til produktion af spinat frø (III). Endvidere er der to konference artikler, som beskriver det indledende forsøgsarbejde og resultater ved brugen af multispektral billede analyse til
forudsigelse af spireevne (II) og bestemmelse af frø sundhed (IV).
Resultater fra enkelt kerne NIR målingerne bekræftede, at forudsigelse af spireevne er muligt på frø med og uden pericarp. Data er baseret på diffuse reflektants målinger af det biokemiske indhold i pericarp, testa, perisperm, micropylar endosperm og embryoet. De nævnte strukturer formodes alle at påvirke frøets evne til spiring. For at øge antallet af ikke-spirende frø, blev halvdelen af frø prøverne udsat for en accelereret ældning (i varmeskab ved 41°C i 72 timer). Ved brug af NIR målingerne var det således også muligt at detektere nogle af de biokemiske ændringer, der sker ved ældning af frøet. Ved evaluering af forskellen imellem de korrigerede spektre for de forskellige frø prøver (ikke spirende, spirende, ældet, ikke ældet) kunne der ses en forskel i de bånd, som afspejler CH2, CH3 og HC=CH strukturer. Denne observation hænger godt sammen med resultater af tidligere biokemiske analyser, hvor det er vist, at der sker en nedbrydning af lipid forbindelser ved initiering af spiringsprocessen. Under accelereret ældning sker der en lipid-peroxidation, som fører til en ødelæggelse af 14 cellemembraner, og dermed medfører en nedsat spireevne af frøene. På baggrund af NIR målingerne var det muligt at lave en klassifikationsmodel der kunne bruges til at forudsige frøenes spireevne med 89.5 % til 98.3 % nøjagtighed afhængig af om frøene var med eller
uden pericarp, ældet eller om frøene blev spiret ved 15 °C eller 25 °C.
Brugen af multispektral billedanalyse blev testet med det formål at undersøge om lys ved 19 forskellige bølgelængder (fra 395 nm-970 nm) kan benyttes til bestemmelse af frø sundhed og spireevne. Data fra billeder er baseret på overfladeegenskaber af frøene og i det indledende forsøg præsenteret i artikel II, var det muligt ved brug af NIR bølgelængder at forudsige spireevnen af 24 ud af 25 frø.
Behovet for bedre kontrol af infektion af både frø og jord i spinat frø produktion blev illustreret i et potteforsøg med Verticillium spp. inficeret jord (Papir III). Her blev det vist, at frø høstet fra planter dyrket i inficeret jord, medførte inficeret frø alle tre år forsøget blev udført. For at undgå en inficering af nye marker må det derfor antages at være nødvendigt at analysere alle frø-partier inden såning. Endvidere blev der i forsøget testet forskellige kemiske og biologiske behandlinger, men ingen af behandlingerne førte til reduktion af Verticillium
spp. på det høstede frø.
Mulighederne i at bruge multispektral billede analyse, som en hurtig og ikke-destruktiv analysemetode, til bestemmelse af infektions niveauer på de høstede frø er illustreret i artikel IV og V. Til opbygning af en klassifikationsmodel blev analyserne først lavet på billeder af kunstigt smittede frø og efterfølgende blev modellen testet på billeder af naturligt inficerede
frø. Gennemsnitlige pixelværdier fra et udvalgt område på overfladen af frøene blev brugt til adskillelse af ikke-inficerede frø fra frø smittet med Verticillium spp. Fusarium spp. Stemphylium botryosum, Cladosporium spp. eller Alternaria spp. Frø inficeret med Fusarium spp. kunne adskilles fra de øvrige svampe arter, men det var ikke muligt at adskille Stemphylium botryosum, Cladosporium spp. og Verticillium spp. fra hinanden. Analyserne viste, at den bedste adskillelse mellem inficerede og ikke-inficerede frø opnås ved brug af både
VIS og NIR bølgelængder
OriginalsprogEngelsk
ForlagAarhus Universitet, Institut for Agroøkologi
Antal sider123
StatusUdgivet - 2012

Se relationer på Aarhus Universitet Citationsformater

ID: 46113052