Relationships between multispectral analysis and the physiological potential of soybean seeds

Objetivou-se verificar a viabilidade da técnica de imagens multiespectrais para a identificação de sementes esverdeadas de soja, com base nos sinais de fluorescência de clorofila (FC) e correlacionar esses sinais com o potencial fisiológico das sementes, plântulas e plantas. Este estudo foi dividido em capítulos, sendo o primeiro uma revisão sobre a importância econômica da soja, a origem das sementes e dos grãos esverdeados a partir do processo de degradação da clorofila, o efeito negativo de sementes esverdeadas de soja sobre a comercialização dos lotes e os métodos convencionais e alternativos de detecção e descarte de sementes esverdeadas de soja. No segundo capítulo, tratamentos com proporções de 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12% e 14% de sementes esverdeadas, misturadas às sementes amarelas, para cada cultivar (Desafio 8473 RSF e 96R10 IPRO), foram submetidos à quantificação da reflectância da FC das sementes, obtida nos comprimentos de 660 nm e 730 nm, e posteriormente submetidos aos testes de germinação, condutividade elétrica, envelhecimento acelerado com solução saturada, tetrazólio e análise computadorizada das imagens de plântulas (Vigor-S). Por último, no terceiro capítulo, os efeitos da mesma proporção de sementes esverdeadas em meio às sementes amarelas, em cada cultivar, foram avaliadas em relação ao vigor das plântulas e plantas, aferidos com base na emergência de plântulas, velocidade de emergência de plântulas e comprimento de plantas, além dos efeitos do esverdeamento no rendimento quântico do fotossistema II das plântulas e plantas dos dois cultivares. Para os dois cultivares avaliados, os resultados evidenciaram que o aumento dos índices de sementes esverdeadas de soja está diretamente relacionado com o aumento das reflectâncias dos sinais de FC, obtidos nos espectros de 660 nm e 730 nm; consequentemente, o potencial fisiológico das sementes foi reduzido mediante a presença de mais de 4% de sementes esverdeadas, sendo que os níveis acima de 10% de sementes esverdeadas correlacionaram-se negativamente com a eficiência fotossintética das plântulas e das plantas, indicando danos indesejáveis no aparato fotossintético das mesmas. Em suma, a técnica de análise da fluorescência de clorofila a partir de imagens multiespectrais mostrou-se viável e eficiente na detecção de sementes esverdeadas de soja, permitindo estabelecer relações entre sua ocorrência e os danos causados ao seu potencial fisiológico.The objective was to verify the viability of the multispectral imaging technique to identify green seeds of soybeans, based on the chlorophyll fluorescence (CF) signals and to correlate these signals with the physiological potential of seeds, seedlings and plants. This study was divided in chapters, the first being a review of the economic importance of soybean, the origin of seeds and green grains from the chlorophyll degradation process, the negative effect of green soybeans on the commercialization of seed lots and conventional and alternative methods of detecting and disposing green soybean seeds. In the second chapter, treatments with proportions of 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10%, 12% and 14% of green seeds, mixed with yellow seeds, for each cultivar (Desafio 8473 RSF and 96R10 IPRO), were subjected to quantification of CFs reflectance of seeds, obtained in the lengths of 660 nm and 730 nm, and later submitted to germination, electrical conductivity, accelerated aging with saturated solution of salt (AASS), tetrazolium test and computerized analysis of seedling images (Vigor-S). Finally, the third chapter evaluates the effects of the same proportion of green seeds mixed with yellow seeds, in each cultivar, in relation to the vigor of seedlings and plants, measured based on seedling emergence, seedling emergence speed and length of plants, in addition to the effects of greening on the quantum yield of photosystem II of seedlings and plants of both cultivars. For both cultivars evaluated, the results showed that the increase in green soybean seed indexes is directly related to the increase in the reflectance of the CF signals, obtained in the 660 nm and 730 nm spectra; consequently, the physiological potential of seeds was reduced by the presence of more than 4% of green seeds, and the levels above 10% of green seeds were negatively correlated with the photosynthetic efficiency of the seedlings and plants, indicating undesirable damage in the photosynthetic apparatus. In conclusion, the chlorophyll fluorescence analysis technique from multispectral images proved to be viable and efficient to detect green soybean seeds, allowing to establish relationships between their occurrence and the damage caused to their physiological potential