Application of a computer-aided image analysis system to evaluate seed germination under different environmental conditions

Inglés. Computer-aided image analysis techniques have been recently developed in monitoring seed imbibition. Their integration with the standard germination test is needed to describe the germination performance of a seed sample with high accuracy. The image analysis system consists of two sets of components: a) an environmental system, which includes a thermostatic cell, a timer controlled transilluminator and a Petri dish containing the imbibition medium and seeds; b) a computer imaging unit, which comprises a CCD-camera, a computer and a software package able to capture time-lapsed seed images and perform related size and shape measurements. The swelling process and germination onset in broccoli, radish, lentil, lettuce and carrot were assessed by monitoring changes in the image analysis parameters of seed size (area, perimeter, length and width) and seed shape (roundness factor). The time-course for each descriptor is similar to the one of the triphasic curve of water uptake. Image recording, increase of area and roundness factor are used to determine timing of radicle emergence. The system can be applied to different germination conditions, such as salt stress and different temperature regimes, or to deteriorated seeds. Area and roundness factor are also useful to estimate radicle elongation rate from protrusion time to the stage of visible germination. The versatility and sensitivity of the new technique, together with the easiness of investigation of the germination behaviour in individual seeds within a population, suggest that image analysis has a high application potential in seed quality testing and studies on its biology

Italiano. Sono state recentemente sviluppate tecniche di analisi d'immagine assistita da computer per monitorare l'imbibizione del seme. La loro integrazione con il test di germinazione è necessaria per descrivere con accuratezza l'andamento della germinazione di un campione di semi. Il sistema di analisi d'immagine impiegato consiste di: a) un sistema germinativo, che include una cella termostatica, un transilluminatore controllato da un timer e una piastra Petri contenente il mezzo di imbibizione e i semi; b) una unità di elaborazione d'immagine, che comprende una video-camera, un computer e un software utilizzato per catturare nel tempo le immagini dei semi in imbibizione e calcolare le relative variazioni di dimensione e forma. L'imbibizione e l'inizio della germinazione sono stati studiati in broccolo, ravanello, lenticchia, lattuga e carota, monitorando le variazioni dei parametri che descrivono le dimensioni (area, perimetro, lunghezza e larghezza) e la forma (fattore di rotondità) del seme. L'andamento nel tempo di ciascun parametro è simile a quello della curva trifasica di assorbimento dell'acqua. Il tempo di emergenza della radichetta viene determinato sia dall'osservazione della sequenza di immagini, sia dall'aumento dell'area e del fattore di rotondità del seme. Il sistema può essere applicato a diverse condizioni di germinazione, quali l'imbibizione in soluzioni di NaCl e a diverse temperature, o su semi invecchiati. L'area e il fattore di rotondità sono anche utili per stimare l'allungamento della radichetta dall'inizio della protrusione fino alla germinazione visibile. La versatilità e la sensibilità della nuova tecnica, insieme alla facilità di valutare la germinazione dei singoli semi all'interno di una popolazione, indicano che l'analisi d'immagine ha un alto potenziale di applicazione nello studio della qualità del seme e della sua biologia