GEVES 使用 Avizo 软件研究和控制植物种子

作者：Ghassen Trigui、Laurence Le Corre、Dominique Honoré 和 Karima Boudehri-Giresse - 2D/3D 成像 - 研&发小组，GEVES

微米计算机断层扫描技术（微米 CT）是一种使用 X 射线以非破坏方式研究生物内部解剖结构和形态的技术，GEVES 利用该技术来实现植物种子质量控制和表型分析。已使用微米 CT 与 Avizo 软件开发相结合的方式开发了多个应用程序，例如：

用于种子表型的甜菜种子的内部和外部结构测量

种子形态特征可用于评估复杂的数量性状，例如种子抗性、发芽潜力和其他农艺性状。此类直接测量的示例是基于图像而对种子内部和外部结构的分析。对于 AKER ¹项目，我们使用高分辨率微米 CT 成像技术对甜菜种子的内部和外部结构进行分析。开发的图像处理功能可对种子胚的体积和表面积以及种皮厚度进行 3D 测量。

通过 3D X 射线显微断层扫描获得的高分辨率甜菜种子图像分割。(I) 3D 立体渲染，通过切角显示种子结构，即种子胚 E、外胚乳 P 和种皮 C，以及相应的横向 (II) 和纵向 (III) 横截面视图。分割结果显示了用不同颜色标注的不同部分（种子胚为蓝色、外胚乳为红色、种皮为绿色），分别以立体渲染图 (IV)、横向 (V) 和纵向 (VI) 的横截面视图显示。

种子技术中的包衣种子表征

对种子进行包衣是为了对种子大小进行筛选，并预防病原体污染。许多农作物广泛使用包衣种子作为标准产品。开发的包衣种子方法使得研究人员可对种子与其包衣材料进行可视化分离和个性化设计。为保障包衣种子的质量，对其体积、球形度和表面粗糙度进行了评估。

虫害定量分析

昆虫通过啃食种子会造成种子内部和/或外部损害，而这种虫害在收获前或收获后都有可能发生。通过 X 射线 3D 断层扫描和图像处理功能在不造成损坏的情况下评估损害的定量数据。

玉米种子内部形态表征

我们还使用微型 CT 和 Avizo 软件开发，以定性和定量分析玉米种子内部形态的特性。开发的图像处理流程基于边缘检测，区分不同种子结构（胚乳、胚和盾片）和内部腔。该流程还包括裂纹的检测和定量分析。该分析不仅解决了与种子的物理性质和发芽质量相关的问题，还包括工业过程、处理产品，也是品种表征的一部分。

图：玉米种子的高分辨率断层扫描 (A) 3D 体积渲染显示不同的对比度。分离内部结构后，在不同平面 XY、XZ、YZ 获得的连续 (B)、(C) 和 (D) 虚拟切片显示蛋白 (end)、盾片 (scu)、胚根 (rad)、胚芽鞘 (col)、胚乳 (c1) 的内腔、用于表征的种子填色 (c2) 和种子胚腔 (c3)。自动裂纹检测和定量分析 (E)

GEVES 是法国品种和种子研究和控制小组。它是一个与 INRA（国家农业研究所）、法国农业部以及 GNIS 相关联的公共利益团体。

关于 Amira & Avizo 3D 软件

Amira 和 Avizo 是高性能 3D 软件，可对来自不同来源和模式的科学和工业数据进行可视化、分析和解读。

_{图像和文本由 GEVES 提供} 

  
致谢：

这项工作由法国政府通过国家研究机构在 "未来投资" 计划下赞助（参考 ANR-11-BTBR-0007）。 

¹ AKER 旨在提高甜菜的竞争力，到2020年将每年每公顷糖产量提高一倍 (4% vs 2%)。AKER "是未来投资计划" 的一部分，由代表整个法国甜菜部门的11个公共和私人合作伙伴提供支助。AKER 是一个用于研发和培训的原始创新方案，确认用甜菜作为作物和行业参考。