Testes de vigor e espectroscopia no infravermelho próximo em sementes de milho-doce (Zea mays L. saccharata)

Abstract

Sementes de milho-doce podem apresentar baixa qualidade fisiológica devido às características próprias como pericarpo fino, alto conteúdo de açúcares no endosperma em detrimento de amido, sendo sensíveis a danos e à deterioração. Torna-se importante, assim, dispor de metodologias adequadas para a avaliação do seu potencial fisiológico e que forneçam resultados seguros e consistentes. Objetivou-se, com este trabalho, adequar metodologias para os testes de envelhecimento acelerado, condutividade elétrica, análise computadorizada de imagens por meio do software SAPL ® para a avaliação do vigor de sementes de milho-doce, bem como avaliar se a análise de espectroscopia no infravermelho próximo FT-NIR está relacionada ao potencial fisiológico das sementes. Sementes de cinco lotes das cultivares Doce Cristal (BR-402) e Superdoce (BR-400) foram submetidas aos testes para caracterização da qualidade inicial: germinação, porcentagem e índice de velocidade de emergência, precocidade de emissão da raiz primária, primeira contagem e teste de frio. O teste de envelhecimento acelerado foi realizado pelos métodos tradicional (100% UR) e alternativo com solução salina saturada (76% UR), a 41º C, por 48, 72 e 96 h. O teste de condutividade elétrica foi conduzido com 50 sementes imersas em 75 mL de água, a 25º C, por 4, 8, 12, 16, 24 e 48 h. Pelo software SAPL®, foram determinados o comprimento de parte aérea, comprimento da raiz, comprimento total de plântulas e os índices de uniformidade, crescimento e vigor aos 3, 4, 5 e 6 dias após a semeadura. Foram realizadas ainda análises espectrais no FT-NIR, realizando-se 200 varreduras sucessivas dos espectros médios de cada lote, cada uma delas processadas por 30 segundos pelo espectrômetro. As sementes submetidas à avaliação espectral foram então submetidas ao teste de germinação para validação da técnica. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado com quatro ou oito repetições conforme o teste. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5%. Para os dados espectrais obtidos pelo FT-NIR, foram empregadas as técnicas de LDA e PCA, separando-os em dois conjuntos, sendo 70% para o treinamento e 30% para o teste e validação. Foram empregadas duas abordagens: uma baseada na formação de espectros brutos mais o escalonamento e outra por meio da derivada do filtro Savitzky-Golay. Conclui-se que os testes de envelhecimento acelerado, condutividade elétrica foram eficientes para classificar os lotes de milho-doce de ambas as cultivares em níveis de vigor; para o teste de envelhecimento acelerado, recomenda-se a utilização de 41°C e 100% UR por 72 horas; pelo teste de condutividade elétrica já é possível detectar diferenças entre os lotes de maior e menor vigor com 4 horas de embebição. Contudo, o período de 24 horas foi o mais eficiente para classificar os lotes em diferentes níveis de vigor. O comprimento total das plântulas, da raiz primária e os índices de vigor determinados aos 3 e 4 dias após a semeadura pelo SAPL ® permitiram separar os lotes da cv. Doce Cristal quanto ao vigor. Os dados obtidos pelo NIR combinados com os modelos PLS- DA indicam que esta técnica é sensível para estimar, de maneira rápida e não destrutiva, o potencial fisiológico dos lotes de milho-doce com cerca de 91% de acurácia, principalmente quando submetidos à primeira derivada pelo filtro Savitzy-Golay. Palavras-chave: Qualidade fisiológica. Análise computadorizada. Avaliação do vigor. FT-NIR

Sweet corn seeds can have low physiological quality due to their own characteristics such as thin pericarp, high content of sugars in the endosperm to the detriment of starch, being sensitive to damage and deterioration. Therefore, it is important to have adequate methodologies for the evaluation of the physiological potential of seeds and that provide safe and consistent results. The objective was to adapt methodologies for the tests of accelerated aging, electrical conductivity, computerized analysis of images using the SAPL® software for evaluating the vigor of sweet corn seeds as well as to evaluate if the FT-NIR near infrared spectroscopy analysis is related to the physiological potential of the seeds. Seeds from five lots of the cultivars Doce Cristal BR-402 and Super Doce BR-400 were submitted to tests for initial quality characterization: germination, percentage and emergence speed index, primary root emission precocity, first count and cold test. The accelerated aging test was carried out by traditional methods (100% RH) and alternate with saturated saline solution (76% RH), at 41º C, for 48, 72 and 96 h. The electrical conductivity test was conducted with 50 seeds immersed in 75 mL of water at 25º C for 4, 8, 12, 16, 24 and 48 h. Using the SAPL® software, shoot length, root length, total length of seedlings and the indexes of uniformity, growth and vigor at 3, 4, 5 and 6 days after sowing. Spectral analyzes were also carried out in FT-NIR, performing 200 successive scans of the average spectra of each batch, each processed for 30 seconds by the spectrometer. The seeds submitted to spectral evaluation were then submitted to the germination test to validate the technique. A completely randomized design with four or eight repetitions was used, depending on the test. Data were subjected to analysis of variance and means were compared using Tukey's test at 5%. For the spectral data obtained by FT- NIR, LDA and PCA techniques were used, separating them into two sets, 70% for training and 30% for testing and validation. Two approaches were employed: one based on the formation of raw spectra plus scaling and another through the derivative of the Savitzky-Golay filter. It was concluded that the accelerated aging and electrical conductivity tests were efficient to classify the sweet corn lots of both cultivars in terms of vigor; For the accelerated aging test, it is recommended to use 41°C and 100% RH for 72 hours; By the electrical conductivity test it is already possible to detect differences between the batches of greater and lesser vigor with 4 hours of imbibition. However, the 24-hour period was the most efficient to classify the lots in different vigor levels. The total length of the seedlings, the primary root and the vigor indices determined at 3 and 4 days after sowing by SAPL® allowed to separate the lots of cv. Sweet Crystal for vigor. The data obtained by NIR combined with PLS-DA models indicate that this technique is sensitive to quickly and non-destructively estimate the physiological potential of sweet corn lots with about 91% accuracy, especially when transmitted to the first derivative by the Savitzy-Golay filter. Keywords: Physiological quality. Computerized analysis. Vigor assessment. FT-NIR