Abstract: The search for techniques that allow for the rapid and accurate assessment of seed vigor, such as the Seedling Analysis System (SAPL®) and ILASTIK®, can be promising alternatives for seedling image analysis. The objective of this work was to classify the vigor of lentil seeds using seedling image analysis techniques and interactive machine learning. Seeds from seven lots were characterized for physiological potential through germination and vigor tests. For computerized seedling analysis, the seeds were subjected to seedling growth tests at 20 °C for three, four, five, and ten days, and then photographed using a digital camera. The images were processed using SAPL® software, yielding values for total length, root length, shoot length, and vigor, growth, and uniformity indices. ILASTIK® provided data on the percentage of vigorous seedlings, non-vigorous seedlings, and dead seeds. The total length of seedlings, root length, shoot length, and vigor indices determined at 4 days of germination by SAPL® allowed for the classification of lots in terms of vigor. Data obtained by ILASTIK® at 4 days of germination, used in machine learning studies, enable the development of models with high accuracy for seed vigor assessment.

Resumo: A busca por técnicas que possibilitem avaliar o vigor de sementes de forma rápida e assertiva como o Sistema de Análise de Plântulas (SAPL®) e o ILASTIK® podem ser alternativas promissoras para a análise de imagem de plântulas. O objetivo do trabalho foi realizar a classificação do vigor de sementes de lentilha utilizando técnicas de análise de imagem de plântulas e aprendizagem interativa de máquina. Sementes de sete lotes foram caracterizadas quanto ao potencial fisiológico pelos testes de germinação e vigor. Para a análise computadorizada de plântulas, as sementes foram submetidas ao teste de crescimento de plântulas a 20 °C por três, quatro, cinco e dez dias e, em seguida, fotografadas utilizando uma câmera digital. As imagens foram processadas pelo software SAPL®, obtendo-se valores de comprimento total, da raiz, parte aérea e índices de vigor, crescimento e uniformidade. Pelo ILASTIK®, foram obtidos dados de porcentagem de plântulas vigorosas, não vigorosas e sementes mortas. O comprimento total das plântulas, raiz, parte aérea e os índices de vigor determinados aos 4 dias de germinação pelo SAPL® permitem classificar os lotes quanto ao vigor. Os dados obtidos pelo ILASTIK®, aos 4 dias de germinação, utilizados nos estudos de aprendizagem de máquina, permitem o desenvolvimento de modelos com alta precisão para avaliação do vigor das sementes.

Abstract: The demand for techniques that make it possible to assess the physiological potential of seeds quickly and assertively make near-infrared spectroscopy (FT-NIR) and seedling analysis using ILASTIK software promising tools. The aim of this study was to evaluate the physiological potential of Urochloa decumbens seeds using near-infrared spectroscopy (FT-NIR) and ILASTIK software. Seeds from 10 lots of U. decumbens were classified according to their physiological potential (germination and vigor) and then FT-NIR spectra were obtained from individual seed samples, the original spectra being pre-processed with different dispersion correction methods used for the construction of a classification model through partial least squares discriminant analysis (PSL-DA). For the ILASTIK evaluation, the seedlings were photographed at 7 and 14 days of germination and the trained classifier was applied to the images, generating data on the numbers of strong seedlings, weak seedlings and non-germinated seeds. With data from the FT-NIR technique pre-processed by the 2nd derivative of Savitzky-Golay, it was possible to obtain a classification model with high efficiency to discriminate the classes regarding the physiological potential of the seeds. ILASTIK was efficient to classify seeds according to their physiological potential after only 7 days of germination. FT-NIR and ILASTIK analyses are non-destructive and fast alternatives, with great potential for quality control of U. decumbens seed lots.

Resumo: A demanda por técnicas que permitam avaliar o potencial fisiológico das sementes de forma rápida e assertiva fazem da espectroscopia no infravermelho próximo (FT-NIR) e da análise de plântulas pelo software ILASTIK ferramentas promissoras. O objetivo do trabalho foi avaliar o potencial fisiológico de sementes de Urochloa decumbens por meio da espectroscopia no infravermelho próximo (FT-NIR) e do software ILASTIK. Sementes de 10 lotes de U. decumbens foram classificadas quanto o potencial fisiológico (germinação e vigor) e depois foram obtidos espectros FT-NIR de amostras individuais de sementes, sendo os espectros originais pré-processados utilizando diferentes métodos de correção de dispersão utilizados para a construção de um modelo de classificação por meio da PLS-DA. Para a avaliação do ILASTIK, as plântulas foram fotografadas aos 7 e 14 dias de germinação e o classificador treinado foi aplicado às imagens, gerando dados de número de plântulas fortes, plântulas fracas e sementes não germinadas. Com os dados da técnica FT-NIR pré-processados pela 2ª derivada de Savitzky-Golay, foi possível obter um modelo de classificação com alta eficiência para discriminar as classes quanto ao potencial fisiológico das sementes. O ILASTIK foi eficiente para a classificação das sementes quanto ao potencial fisiológico com apenas 7 dias de germinação. As análises pelo FT-NIR e ILASTIK são alternativas não destrutivas e rápidas, com grande potencial para o controle de qualidade de lotes de sementes de U. decumbens.

Resumo: O cultivo de grão-de-bico vem se expandindo no Brasil e, com isto, a demanda por sementes de alta qualidade também aumenta. Neste trabalho, objetivou-se adequar metodologia para avaliação do vigor de sementes de grão-de-bico pelo teste de envelhecimento acelerado, bem como analisar se a atividade de enzimas antioxidantes apresenta relação com o potencial fisiológico das sementes. Sementes de cinco lotes, cv. BRS Aleppo, e de quatro lotes da cv. Cícero, foram inicialmente submetidas a testes para a caracterização do seu potencial fisiológico. O teste de envelhecimento acelerado foi conduzido pelo método tradicional (100% UR) e com solução saturada de NaCl (76% UR), ambos a 41 °C, por 24, 36, 48 e 72 h. Foram determinadas também a atividade das enzimas SOD, CAT e APX. Para o teste de envelhecimento acelerado, recomenda-se a utilização de 41 °C/48 h com solução saturada NaCl para a avalição do vigor das sementes de grão-de-bico. A atividade das enzimas CAT e APX pode ser relacionada ao potencial fisiológico das sementes, o que não ocorre para a SOD.

Abstract: The chickpea crop has been expanding in Brazil and, thus, the demand for high quality seeds along with it. The aim of this study was to adapt the methodology for evaluation of chickpea seed vigor by the accelerated aging test and to analyze whether antioxidant enzyme activity is related to the physiological potential of these seeds. Seeds from five seed lots of the cv. BRS Aleppo and from four seed lots of the cv. Cícero were initially tested to characterize their physiological potential. The accelerated aging test was conducted by the traditional method (100% RH) and with a saturated NaCl solution (76% RH), both at 41 °C, for 24, 36, 48, and 72 h. The activity of the SOD, CAT, and APX enzymes were also determined. The accelerated aging test using 41 °C/48 h with a saturated NaCl solution is recommended for assessment of chickpea seed vigor. The activity of CAT and APX enzymes may be related to the physiological potential of these seeds, but this is not the case with SOD.