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POTENCIAL DO BIO-SPECKLE LASER PARA AVALIAÇÃO DA VIABILIDADE DE SEMENTES BIOSPECKLE LASER AS A POTENCIAL TEST OF SEED VIABILITY

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Academic year: 2021

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VIABILIDADE DE SEMENTES

ROBERTO ALVES BRAGA JÚNIOR

1

ADRIANO DE SOUZA

2

MARIA DAS GRAÇAS G.C.VIEIRA

3

ÉDILA VILELA DE RESENDE VON PINHO

3

HECTOR

JORGE RABAL

4

INÁCIO MARIA DAL FABBRO

5

RESUMO – Com este artigo, propõe-se uma linha de

pesquisa para o desenvolvimento de um teste de viabili-dade de sementes a partir da técnica do bio-speckle, ba-seada no uso do laser e da óptica. Essa técnica apresen-ta-se com potencial para a eliminação da subjetividade, redução de tempo de análise e automatização do

proces-so de avaliação da viabilidade de sementes. São apre-sentados resultados da aplicação em sementes de milho, mostrando suas características, levantando os desafios a serem superados e propondo caminhos a serem segui-dos.

TERMOS PARA INDEXAÇÃO: Semente, laser, viabilidade

BIOSPECKLE LASER AS A POTENCIAL TEST OF SEED VIABILITY

ABSTRACT - This paper presents a research line for the

development of a seed viability test using the bio-speckle technique. The biobio-speckle has a potential to eliminate the subjectivity, to reduce the time analysis

and to make automatic the process of seeds viability analysis. It is presented results of the application this technique in corn seed, showing the caracteristics of the test and indicating the next steps to be followed.

INDEX TERMS: Seed, laser, viability INTRODUÇÃO

A grande competição no mercado de sementes tem exigido investimentos em programas de controle de qualidade, buscando-se possibilitar a detecção de falhas nas diversas etapas do processo de produção, e corre-ções das mesmas, obtendo-se, assim, a certificação das sementes produzidas. No processo de produção de se-mentes, uma das etapas do controle de qualidade é a avaliação da viabilidade.

Um teste ideal para a avaliação da viabilidade se-ria aquele que permitisse uma análise não-destrutiva, com rapidez, sem subjetividade e de forma automática. Infelizmente, isso ainda não foi possível, entretanto, es-sas diretrizes se tornam um objetivo comum a ser atingi-do. A técnica do Bio-Speckle apresenta características interessantes, acrescentando ao teste de viabilidade de semente um caráter mais automatizado, independente do julgamento humano e, portanto, subjetivo, além de

per-mitir maior velocidade ao mesmo. Essa técnica baseia-se na utilização do laser/óptica e do tratamento de imagens, buscando identificar as características da semente em análise por meio da mudança da figura de interferência formada pela bioatividade do material. Dessa forma, a vi-são que se tem da semente passa a ser outra - a de se es-tar visualizando áreas de diferentes níveis de atividade após o tratamento das imagens.

Trabalhos como o de Neurohr (1991), que bus-cam correlacionar a emissão de luz em sementes com as-pectos de qualidade, têm sido propostos, objetivando, neste caso especial, a realização de um teste não-destrutivo, porém, evidenciando que ainda é muito cedo para qualquer conclusão. A demonstração da necessi-dade de buscar melhorias dos testes atuais ou por no-vas técnicas é evidenciada por Hampton, Kahre e Van Gastel (1996). Howarth e Stanwood (1993) fizeram uma proposta de melhoria do teste do

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Ciênc. agrotec., Lavras, v.25, n.3, p.645-649, maio/jun., 2001

3. Professores do Departamento de Agricultura da UFLA, Caixa Postal 37, 37.200-000 – Lavras - MG 4. Pesquisador do Centro de Investigaciones Ópticas de La Plata Argentina

5. Professor do Departamento de Máquinas Agrícolas da FEAGRI/UNICAMP

tetrazólio, (no sentido de viabilizar a substituição huma-na huma-na análise dos resultados, o que seria feito então por um processamento de imagem da semente já devidamen-te colorida pelo devidamen-tetrazólio. Nesse caso, o autor não pro-põe a análise por um mapeamento das áreas, e sim uma contabilidade da área viva pela área total. Uma análise de viabilidade, como ocorre no Teste do Tetrazólio, no en-tanto, necessita de uma identificação precisa do dano, pois a razão entre área viva e área total pode ser alta, mas a existência de um dano em uma região vital da se-mente pode torná-la não viável. Nesse sentido, um pas-so natural nessa proposta seria a realização do mapea-mento de área e julgamapea-mento de viabilidade baseado em banco de dados e em programas computacionais dentro da linha de inteligência artificial.

Em Arizaga, Trivi e Rabal (1998), observa-se um experimento envolvendo o bio-speckle, também chama-do de speckle dinâmico, em que se obtiveram resultachama-dos de iluminação de sementes e de secagem de pinturas. Pelo exposto, este artigo visa a apresentar a técnica do bio-speckle como uma alternativa com potencial para análise do vigor e viabilidade de sementes, mostrando um resultado preliminar e apontando os desenvolvimen-tos necessários para torná-la uma realidade em atendi-mento à grande demanda por testes melhores.

MATERIAL E MÉTODOS

Após testes iniciais realizados no Centro de In-vestigaciones Ópticas, La Plata – Argentina, foram ava-liados na Universidade Federal de Lavras as possibili-dades de utilização dessa técnica. Para isso, foi realizado um experimento utilizando um laser de diodo, uma lente de dispersão do feixe, uma lupa de aumento de 10 vezes, e um sistema de aquisição digital de imagem composto de uma câmera CCD (charge coupled device ), um processador de imagens, um microcomputador e softwa-re para tratamento de imagem ( Image Pro ) , como mostra a Figura 1.

A semente de milho foi iluminada em duas áreas com níveis de atividade biológica distintas, ou seja, uma área de transição entre o embrião e o endosperma, como pode ser visto na Figura 2. Além disso, foi intro-duzida na área da semente a ser iluminada uma impureza (látex), com o objetivo de confirmar a inexistência de ati-vidade.

A razão para iluminar duas áreas de conhecida atividade, com atividade biológica reconhecidamente distinta, se deve à dificuldade inicial de observar diferen-ças de movimento em áreas que apresentam atividades relativas muito próximas.

Laser Lente Semente Mesa Microcomputador Camera CCD

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FIGURA 1- Esquema do experimento

FIGURA 2 – Foto de uma semente de milho com a região iluminada pelo laser em destaque

Como pré-condicionamento, a semente foi emb e-bida em água por 12 horas; em seguida, foi seccionada no sentido longitudinal, com posterior secagem por uma hora em condição ambiente, para evitar o efeito da eva-poração da água. As imagens foram então realizadas em intervalo de tempo de um segundo entre cada uma, num total de 30 imagens. O intervalo de um segundo entre cada imagem foi determinado por testes preliminares. Es-sas imagens foram, então, processadas no programa Image Pro, em uma macro construída especialmente para essa aplicação. O processamento foi baseado na técnica de diferenças generalizadas (Arizaga, Trivi e Rabal, 1998), em que se procurou marcar a área de maior movi-mento com um nível de cinza mais claro, chegando ao branco, e a área de menor movimento com um nível de cinza mais escuro.

O mesmo experimento foi realizado no Centro de Investigaciones Ópticas de La Plata Argentina, com equipamentos similares, em que o laser foi o de He-Ne. Nesse caso, foram iluminadas 20 sementes de milho.

O resultado do experimento pode ser visto na Fi-gura 3, onde a área iluminada, depois de devidamente processadas as imagens, apresenta um padrão de cinza claro na área de maior atividade biológica e cinza mais escuro na área de menor atividade. Observou-se também que a impureza foi bem reproduzida, obtendo-se uma re-gião mais escura de acordo com o que se esperava. Os resultados conseguidos na Argentina foram similares aos conseguidos no Brasil. Na Figura 4, a semente de milho e a sua imagem processada por diferenças genera-lizadas podem ser vistas lado a lado. Esses resultados evidenciam a possibilidade de identificação de áreas de diferentes níveis de atividade em uma semente de milho.

O maior desafio, então, é identificar em uma re-gião viva, como o embrião, áreas com níveis de atividade biológica distintas, como podem ser conseguidas pelo teste do tetrazólio. Além disso, será muito importante conhecer com detalhes o que ocorre com o laser ao inci-dir na semente, descobrindo, por exemplo, a influência da umidade nos resultados, avaliar as diferenças entre

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Ciênc. agrotec., Lavras, v.25, n.3, p.645-649, maio/jun., 2001 etapas e desenvolvimentos até chegar ao objetivo que seria a obtenção de um mapa da semente que pudesse ser interpretado por um programa computacional. A va-lidação dos resultados deve ser feita baseando-se em

comparações, por exemplo, com o teste de tetrazólio e testes de germinação.

FIGURA 3 – Resultado do processamento da área iluminada pelo laser na semente de milho

Impureza

Endosperma

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(a) Imagem processada b) Foto da semente

FIGURA 4 - Semente de Milho (a) processada pelo Bio-Speckle e (b) sem processamento

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ARIZAGA, R.; TRIVI, M.; RABAL, H. Analisis de diagramas de speckle dinamicos utilizando la matriz de coocurrencia. In : RIAO- Encuentro

Ibero-Americano de Óptica, 3., 1998, Cartagena das Indias.

CD ROM ... Cartagena das Indias : Academia

Colombiana de Ciencias Exactas Fisicas y Naturales, 1998. 6p.

HAMPTON, J.G.; KAHRE,L.; VAN GASTEL,A.J.G. Quality seed – from production to evaluation. Seed

Science & Technology, v.24, p.393-407, Feb. 1996.

HOWARTH, M.S; STANWOOD, P.C. Tetrazolium staining viability seed test using color image processing. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.36, n.6, p.1937-1940, 1993.

NEUROHR, R. Photon Emission-A new method for scanning the quality of Food. Deutsche Lebensmittel-Rundschau, p.78-82, Mar. 1991.

Referências

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