ABSTRACT: Seed quality is routinely evaluated in the laboratory through germination and vigor tests. Although efficient, the available test methods have limitations, which are mainly associated with long evaluation times. We aimed to verify whether near-infrared (NIR) spectroscopy can categorize soybean seed lots and genotypes into predefined vigor classes based on physiological and biochemical analyses. The classes were defined based on analyses of physiological potential; the antioxidant enzymes activities; and the contents of malonaldehyde, oil and protein. The NIR spectra of individual seeds were obtained, preprocessed, and used for modeling. Classification models using the K-Nearest Neighbors (K-NN) method, Partial Least Squares Discriminant Analysis (PLS-DA), and Support Vector Machine (SVM) were obtained. The low-vigor seeds had higher malonaldehyde and oil contents and, in general, lower antioxidative enzyme activities. The best model to classify the seed quality reached 99% accuracy. The wave-length region from 1,000 to 1,250 nm was the most important for distinguishing the levels of soybean seed quality. ABSTRACT tests efficient limitations times nearinfrared near infrared (NIR potential activities protein obtained preprocessed modeling KNearest K Nearest KNN NN (K-NN method PLSDA, PLSDA PLS DA , (PLS-DA) SVM (SVM lowvigor low general 99 accuracy wavelength wave length 1000 1 000 1,00 1250 250 1,25 (PLS-DA 9 100 00 1,0 125 25 1,2 10 0 1, 12 2

RESUMO: A qualidade das sementes é rotineiramente avaliada em laboratório por meio de testes de germinação e vigor. Embora eficientes, os métodos disponíveis têm limitações, principalmente associadas ao longo tempo de avaliação. O objetivo deste estudo foi verificar se a espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) pode categorizar lotes de sementes de soja e genótipos em classes de vigor predefinidas, com base em análises fisiológicas e bioquímicas. As classes foram definidas com base em análises do potencial fisiológico, da atividade de enzimas antioxidantes e dos teores de malonaldeído, óleo e proteína. Os espectros NIR de sementes individuais foram obtidos, pré-processados e utilizados para modelagem. Modelos de classificação utilizando o método K-Vizinhos Mais Próximos (K-NN), Análise Discriminante por Mínimos Quadrados Parciais (PLS-DA) e Máquina de Vetores de Suporte (SVM) foram obtidos. As sementes de baixo vigor apresentaram maiores teores de malonaldeído e óleo e, em geral, menores atividades de enzimas antioxidantes. O melhor modelo para classificar a qualidade das sementes alcançou 99% de precisão. A região de comprimento de onda de 1.000 a 1.250 nm foi a mais importante para distinguir os níveis de qualidade das sementes de soja. RESUMO eficientes limitações avaliação (NIR predefinidas bioquímicas fisiológico proteína obtidos préprocessados pré processados modelagem KVizinhos K Vizinhos KNN, KNN NN , (K-NN) PLSDA PLS DA (PLS-DA SVM (SVM geral 99 precisão 1000 1 000 1.00 1250 250 1.25 (K-NN 9 100 00 1.0 125 25 1.2 10 0 1. 12 2

Resumo A morfologia das sementes e as modificações físicas sofridas por elas durante a germinação podem estar associadas ao vigor. Por isso, objetivou-se com este trabalho monitorar o incremento de área em sementes de moringa durante a embebição, por meio da análise de imagens, com o intuito de se determinar a sua qualidade fisiológica a partir deste incremento. Utilizaram-se sementes de quatro lotes de moringa com e sem tegumento, fotografadas antes e durante a embebição, nos períodos de 8, 16 e 24 horas, nas temperaturas de 15 e 20°C. Calculou-se o incremento de área (%) através da análise das imagens, utilizando-se o programa ImageJ. Os resultados de cada período avaliado foram comparados com os testes usualmente utilizados na avaliação do vigor de sementes. O delineamento foi inteiramente casualizado, com quatro repetições de 50 sementes por tratamento. Os dados foram submetidos a ANOVA e comparados pelo teste de Tukey. Os lotes 1, 2 e 4 foram considerados de melhor qualidade, enquanto o lote 3 apresentou qualidade inferior, quando comparado aos demais lotes testados. As sementes de moringa seguiram o padrão trifásico de embebição, com a protrusão da raiz primária ocorrendo em 72 horas. Foi possível avaliar o percentual de incremento de área por meio do programa ImageJ, sendo o período de 8 horas de embebição a 15°C o que demonstrou maior eficiência para classificação dos lotes quanto a sua qualidade fisiológica.

Abstract The seed morphology and the physical modifications undergone by them during germination may be associated with vigor. Therefore, the aim of this work was to monitor the increase of area in Moringa seeds during imbibition, by means of image analysis, in order to determine their physiological quality. Seeds of four Moringa lots with and without tegument, photographed before and during soaking, were used in the periods of 8, 16 and 24 hours, at temperatures of 15 and 20°C. The area increase (%) was calculated by image analysis using the ImageJ program. The results of each evaluated period were compared with the traditional tests of germination and vigor. The design was entirely randomized, with four replicates of 50 seeds per treatment. Data were submitted to ANOVA and compared by the Tukey test. Lots 1, 2 and 4 were considered better quality, while lot 3 presented lower quality when compared to the other lots tested. Moringa seeds followed the three-phase pattern of imbibition, with protrusion of the radicle occurring in 72 hours. It was possible to evaluate the percentage of increment of area through the program ImageJ, being the period of 8 hours of imbibition at 15°C which demonstrated greater efficiency to classify the lots as to their quality.

RESUMO Os principais testes que avaliam a qualidade de sementes são destrutivos e exigem um tempo relativamente longo para serem concluídos. A análise de imagens de sementes por meio de raios X representa uma alternativa para este setor, sendo uma técnica reproduzível e rápida, permite maior agilidade e autonomia nas atividades dos sistemas de produção. O objetivo deste trabalho foi analisar a morfologia interna de sementes de moringa por meio de imagens radiografadas e compará-la aos testes de germinação e vigor. Foram utilizados quatro lotes de sementes, coletadas em árvores-matrizes na região de Macaíba - RN, posteriormente radiografadas e as imagens analisadas através do software ImageJ e, após a radiografia, submetidas aos testes de germinação, primeira contagem e índice de velocidade de germinação e comprimento e massa seca de plântulas. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, com quatro repetições por lote e os resultados obtidos neste experimento para os testes de germinação e vigor foram comparados com o percentual de área livre no interior da semente. Os lotes 1, 2 e 4 tiveram melhor resultado para os testes de germinação e vigor e o lote 3 mostrou-se de qualidade inferior. Observou-se que quanto maior a área livre no interior das sementes, menor a qualidade dos lotes de moringa testados. A análise de imagens radiografadas de sementes de moringa, com o software ImageJ, permite a mensuração das áreas preenchidas e áreas livres no interior da semente assim como a associação entre estas e a germinação. Danos internos severos, malformação e grau de preenchimento detectados nos raios X podem ser associados à baixa germinação e à redução do comprimento de plântulas.

ABSTRACT The main tests that assess the quality of seeds are destructive and require a relatively long time to complete. The analysis of seed images by X-ray is an alternative to this sector, with a reproducible and fast technique, which allows greater flexibility and autonomy to the activities of production systems. The aim of this study was to analyze the internal morphology of Moringa seeds by x-rayed images and to compare it to germination and vigor tests. Four seed lots were used, collected from trees matrixes in Macaíba region, RN state, and subsequently X-rayed and the images were analyzed using ImageJ software after the radiography, submitted to the germination test, first count, germination speed index and length and dry mass of seedlings. The experimental design was completely randomized, with four replicates per lot and the results obtained in this experiment for germination and vigor tests were compared with the free area percentage inside the seed. Lots 1, 2 and 4 had a better result for the germination and vigor tests and lot 3 proved to be of inferior quality. It was observed that the higher the open area inside the seeds was, the lower was the quality of the tested lots of Moringa. The x-rayed image analysis of Moringa seeds with the ImageJ software, allows the measurement of the filled areas and the free areas within the seed as well as the association between these areas and the germination. Severe internal damage, defect and degree of filling detected in X-rays can be associated with poor germination and seedling length reduction.