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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2021.tde-11022022-130540
Documento
Autor
Nome completo
Nielsen Moreira Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2021
Orientador
Banca examinadora
Silva, Clíssia Barboza da (Presidente)
Arthur, Valter
Forti, Victor Augusto
Silva, Laércio Junio da
Título em português
Sensores multiespectrais para detecção dos efeitos da radiação gama na qualidade de sementes de soja
Palavras-chave em português
cobalto60
Desempenho de plântulas
SeedReporter
Videometerlab
Resumo em português
O uso de métodos físicos para o tratamento de sementes, como a tecnologia de radiação gama, tem contribuído para a melhoria do desempenho de culturas agrícolas. Baixas doses de radiação podem exercer efeito estimulante em sistemas biológicos, conhecido como hormese, com melhorias na resposta adaptativa a desafios mais severos. Deste modo, existe a busca cada vez maior por métodos precisos para o diagnóstico em tempo real do efeito da radiação ionizante em sementes. O presente trabalho teve como objetivo o uso de sensores ópticos multiespectrais para detecção rápida dos efeitos de diferentes doses de radiação gama no desempenho de sementes de soja. A pesquisa foi conduzida com dois cultivares de soja (M5705 IPRO e NS7505 IPRO) representados por classes de sementes de baixo e alto vigor, irradiadas nas doses de 0, 12, 16 e 20 Gy. Foram capturadas imagens de reflectância utilizando 19 comprimentos de onda (365 a 970 nm), e de autofluorescência utilizando 11 combinações de excitação/emissão (365/400 a 660/700 nm). Paralelamente, foi determinado o conteúdo de proteína e gordura bruta das sementes. As plântulas resultantes das sementes irradiadas foram avaliadas quanto a parâmetros de fluorescência de clorofila a, eficiência quântica do fotossistema II (FV/FM), além do índice de antocianinas e de clorofila a. O aumento da dose de radiação gama promoveu incremento no conteúdo de proteína bruta de sementes de baixo e alto vigor, mas para a gordura bruta a resposta foi dependente do vigor da semente e genótipo testado. As mudanças nos padrões espectrais das sementes irradiadas nas diferentes doses de radiação gama ocorreram particularmente em sementes de alto vigor, e revelaram maior resposta para as sementes do cultivar NS7505 IPRO. Entretanto, na classe de sementes de baixo vigor do cultivar NS7505 IPRO, todas as doses de raios gama induziram uma maior síntese de clorofila a nas plântulas resultantes, o que não ocorreu no cultivar M5705 IPRO. No cultivar M5705 IPRO, os efeitos foram mais marcantes em relação à capacidade de conversão de energia química pelas plântulas na dose de 16 Gy. Portanto, os sensores multiespectrais empregados na presente pesquisa permitiram melhor compreensão da relação entre os padrões espectrais e os efeitos dos tratamentos de raios gama em sementes de soja, podendo ser utilizados como novos marcadores para a identificação rápida das melhores doses de raios gama para estimular parâmetros de crescimento das plantas.
Título em inglês
Multispectral sensors for detecting the effects of gamma radiation on the quality of soybean seeds
Palavras-chave em inglês
Cobalt60
Seedling performance
SeedReporter
Videometerlab
Resumo em inglês
The use of physical methods for seed treatment, such as gamma radiation technology, has contributed to improve the performance of agricultural crops. Low doses of gamma radiation can promote a stimulating effect on biological systems, known as hormesis, with improvements in adaptive response to more severe challenges. Therefore, there is an increasing search for accurate methods for real time diagnosis of the effect of ionizing radiation in seeds. The present study aimed to investigate the use of multispectral optical sensors for rapid detection of the effects of different doses of gamma radiation on soybean seed performance. The research was conducted with two soybean cultivars (M5705 IPRO and NS7505 IPRO) represented by classes with low and high seed vigor, which were irradiated at 0, 12, 16 and 20 Gy. Reflectance images were captured using 19 wavelengths (365 to 970 nm), and autofluorescence images were obtained using 11 excitation/emission combinations (365/400 to 660/700 nm). In addition, the protein and crude fat content of the seeds were determined. Seedlings grown from irradiated seeds were evaluated for chlorophyll a fluorescence, quantum efficiency of photosystem II (FV/FM), and the anthocyanin and chlorophyll a index. Increasing the dose of gamma radiation promoted an increase in the crude protein content in classes of low and high vigor seeds, but for crude fat content the response was dependent on the seed vigor and genotype. Changes in the spectral patterns of seeds irradiated at different doses of gamma radiation occurred particularly in high vigor seeds, with greater response for NS7505 IPRO cultivar. However, in the seed class of low vigor from NS7505 IPRO cultivar, all doses of gamma rays induced a greater synthesis of chlorophyll a in the resulting seedlings, which did not occur in M5705 IPRO cultivar. For M5705 IPRO cultivar, the effects were more evident in relation to the efficiency of chemical energy conversion of seedlings at a dose of 16 Gy. Therefore, the multispectral sensors used in this research allowed a better understanding of the relationship between the spectral patterns and the effects of gamma ray treatments on soybean seeds, which can be used as new markers for rapid identification of the best gamma ray doses to stimulate plant growth parameters.
 
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Data de Publicação
2022-02-14
 
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