Medición de estolones y rizomas de céspedes mediante un sistema de análisis de imagen Digital

Un experimento de campo fue fundado en otoño de 2013 para comparar el desarrollo de estolón y rizoma de cuatro cultivares de pasto Bermuda, incluyendo dos tipos de semillas (“LaPaloma” y “Yukon”) y dos híbridos vegetativos estériles (“Patriot” y “Bermuda”). El diseño experimental fue bloques al azar con tres repeticiones, para un total de 12 parcelas (2 x 2 m). Catorce estolones y catorce rizomas de cada variedad de césped-tipo y el Bermuda salvaje se colectaron al azar en las parcelas, así como de plantas de bermudagrass salvajes crecen cerca de las parcelas, para un total de 70 estolones y 70 rizomas. Todos los estolones y rizomas fueron limpiados como se describe en el protocolo (paso 2) antes de seguir la medición. Longitud y diámetro del entrenudo se midieron con una pinza y la regla, respectivamente, y se contó el número de nodos para cada estolón o rizoma. También se registraron los tiempos necesarios para limpiar y medir muestras de estolón y rizoma con la regla y calibrador. Diámetros de estolón y rizoma se calcularon como el medio de todos los diámetros de entrenudo medidos. Total estolón y rizoma total longitudes se calcularon como la suma de todas las longitudes de entrenudo. Además, total analizado longitudes y diámetros escaneados de cada estolón y rizoma se midieron usando un sistema de análisis digital de imágenes, como se describe en los pasos 3 y 5. Se registraron los tiempos necesarios para medir rasgos de estolón y rizoma por el sistema de análisis digital. Cada estolón y rizoma se cortan con tijera para separar los entrenudos de los nodos, y los entrenudos se utilizaron para estimar el diámetro del entrenudo analizado como se describe en los pasos 3 y 5. Se calcularon los coeficientes de correlación de Pearson de estolones y rizomas (n = 70 estolones, números = 70 rizomas) entre medida y escanear longitudes, medido y analizado diámetros, número de nodos y el valor absoluto de la diferencia entre la medida y diámetros escaneados y entrenudo escaneadas diámetros y diámetros medidos. La longitud medida con la regla se utilizaron para calibrar la longitud estimada a través del sistema de análisis de imagen digital. El análisis de regresión indica una alta correlación entre longitud de estolón escaneado y longitud medida (Figura 1a), con una pendiente de 1.03 y la intercepción de-4.22, así como escaneado de Rizoma largo y longitud medida (Figura 1b), con un pendiente de 1.03 y la intercepción de 4.22. Limpieza a mano, 14 estolones y 14 rizomas toman un tiempo promedio de 21 min y 24 s y 11 min y 12 s, respectivamente. El tiempo promedio para medir longitud y el diámetro con una regla y un calibrador fue 14 min y 6 s por estolones y 13 min y 35 s de rizomas. El escaneo y el software de análisis de muestras usando WinRHIZO tuvo un promedio de 11 min de estolones y 12 min y 4 s de rizomas. Medidas y diámetros escaneados se correlacionaron significativamente también en estolones y rizomas. Las relaciones entre diámetro medido y analizado eran cerca de 1:1, indicando un buen ajuste de los datos (Figura 2a y 2b). Sin embargo, la intercepción indicó que el sistema de análisis de imagen digital sobreestimado diámetro medido, especialmente para valores más bajos, y que los valores más altos de diámetro de rizoma fueron subestimados. Esta sobrevaluación puede deberse a los nodos de estolones que son analizados por el software, que afectan a la superficie total de la proyección que se utiliza para calcular el diámetro (relación entre la superficie de proyección total y total longitud) y en su lugar quedan excluidas las medidas sean hecho con la pinza. La correlación entre el número de nodos y diferencia entre diámetro los valores obtenidos por ambos métodos (medido y analizado) fue significativa sólo en estolones (figura 3a); Además, las variaciones en el número de nodos explicaron solamente una parte pequeña de la variación de esta diferencia (R2 = 14%). La correlación significativa entre escanear diámetro de entrenudo y mide el diámetro (laderas de 1.01 y 0.98 de estolones y rizomas, respectivamente; intercepta de casi cero) (figura 4a y 4b) demuestra eso diámetro de entrenudo pueden ser estimadas con precisión a través del sistema de análisis de imagen digital como se eliminan los nodos. Por lo tanto, Estolón total longitud y media de diámetro de muestras compuestas por numerosos estolones o rizomas puede fácil y precisa cuantificar utilizando el sistema de análisis de imagen digital. Como parte de un experimento continuo, una muestra del césped (20 x 20 x 15 cm de profundidad) se recolectó en cada parcela según la temporada de otoño de 2013 a 2015 del verano y se manejó como se describe en el protocolo. La longitud de estolón y rizoma por unidad de área superficial (densidad de la longitud) y peso por unidad de área superficial (densidad) de las muestras tomadas en julio de 2014 se presentan en la figura 5. Diferencias en la densidad de longitud de estolón se observaron entre los cultivares vegetativa (“Patriot” y “Bermuda”) y las semillas (“La Paloma” y “Yukon”). “Patriota” muestra la mayor densidad de longitud de rizoma, seguida de “Bermuda” y los cultivares sembrados. La densidad de peso del estolón fue diferente para todos los cultivares, con “Patriota” que muestra el mayor valor seguido de “Bermuda”, “La Paloma” y “Yukon”. Los cultivares vegetativa también muestran mayores densidades de peso del rizoma que los cultivares sembrados. El desarrollo de la longitud de estolón y rizoma por unidad de superficie (densidad de longitud) y peso por unidad de área superficial (densidad) de cultivar patriota durante el período de estudio se reportan en la figura 6. Densidad de longitud de estolón muestra un aumento de marzo de 2014 a julio de 2014, y no variaron desde julio de 2014 para julio de 2015. Sólo unos pocos rizomas fueron encontrados en las muestras recogidas en octubre de 2013 y marzo de 2014. Densidad de longitud de rizoma aumentó en julio de 2104, alcanzando sus valores más altos, pero disminuido otra vez en octubre de 2014. Densidad de peso del estolón aumentado ligeramente desde marzo a julio de 2014; sin embargo, más rápido se observó un aumento desde julio a octubre de 2014, con una posterior disminución en marzo de 2015. Densidad de peso de rizoma tuvo una tendencia similar a la densidad de longitud de rizoma, con su valor más alto en julio de 2014. El software incluye en el análisis de todos los objetos de la imagen escaneada. Un ejemplo de un esquema de análisis de imagen digital de software WinRHIZO se presenta (figura 7), donde las líneas de diferentes colores superposición de objetos (estolones) de diferente diámetro para calcular la longitud total por clase de diámetro. Podemos observar que el análisis toma en fragmentos de la cuenta de las raíces o las hojas. Como se describe en el paso 3.9, es posible restringir el ancho y el número de clases de diámetro que se analizan. El histograma muestra la distribución de longitudes en las clases de diámetro seleccionado (figura 7). Este histograma puede utilizarse para evaluar las clases de diámetro mínimo debe ser excluido. Una observación visual de este gráfico en la parte superior de la pantalla de imagen destaca que la longitud tiene una distribución normal alrededor de un promedio significa clase de diámetro, con la excepción de las dos primeras clases que muestran valores más altos que ésos guarnición normal distribución. Aunque las muestras han sido limpiadas cuidadosamente incluyendo estas pequeñas clases, análisis de datos pueden afectar los resultados, densidad de longitud de sobreestimar y subestimar el diámetro promedio. Nuestros resultados muestran que la duración de las clases más pequeñas (diámetro < 0,2 mm) 13-32% de los valores de longitud de rizoma total resultante de lo software de análisis (tabla 1). Por otra parte, el diámetro medio fue subestimado de 2-17% (tabla 1). Figura 1: Análisis de regresión de valores de longitud medidos con la regla contra los valores estimados con el sistema de análisis digital de imágenes de bermudagrass estolones24 (a) y) rizomas (b). La línea discontinua representa una proporción de 1:1. Panel A ha sido modificado desde Pornaro et al. 24. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 2: Análisis de regresión de los valores de diámetro medido con la pinza de freno contra los valores estimados con el sistema de análisis digital de imágenes de bermudagrass estolones24 (a) y rizomas (b). La línea discontinua representa una proporción de 1:1. Panel A ha sido modificado desde Pornaro et al. 24. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 3: Análisis de regresión del número de nodos de estolones de Bermuda24 (a) y rizomas (b) contra valores absolutos de la diferencia entre el diámetro estimado con el sistema de análisis de imagen digital y medido con el calibre. La línea discontinua representa una proporción de 1:1. Panel A ha sido modificado desde Pornaro et al. 24. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 4: Análisis de regresión de los valores de diámetro medido con la pinza de freno contra los valores estimados con el sistema de análisis digital de imágenes de estolones de Bermuda24 (a) y rizomas (b) para los entrenudos solo. La línea discontinua representa una proporción de 1:1. Panel A ha sido modificado desde Pornaro et al. 24. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 5: resultados de ejemplo de la longitud y peso densidad de estolones y rizomas de un ensayo de campo comparando cuatro cultivares de pasto Bermuda césped (patriota, Bermuda, La Paloma, Yukon). Estolón longitud densidad (a), rizoma longitud densidad (b), estolones peso densidad (c) y rizoma de peso densidad (d). Barras verticales representan el error estándar de seis repeticiones. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 6: resultados de ejemplo de la longitud y peso densidad de estolones y rizomas de un ensayo de campo que muestra desarrollo de estolón y rizoma del cultivar de bermudagrass patriota. Estolón longitud densidad (a), rizoma longitud densidad (b), estolones peso densidad (c) y rizoma de peso densidad (d). Barras verticales representan el error estándar de seis repeticiones. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Figura 7: esquema de ejemplo de análisis de imagen digital de software WinRHIZO. La imagen escaneada en el primero plano y los gráficos de barras en la parte superior de la imagen de la pantalla muestran la distribución de la longitud en las clases de diámetro seleccionado. Las líneas de color indican el análisis de imagen, y cada color corresponde a los colores de las clases de diámetro en los gráficos de barras. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura. Cultivar Bloquear Longitud de rizoma (cm/dm2) Diámetro promedio (mm) < 0,2 mm total relación entreun < 0,2 mm total cocienteb Patriot 1 231 278 16.9 1.637846 1.5994 97.7 Patriot 2 70° 349 12.8 1.620667 1.588371 98.0 Patriot 3 70° 366 16.8 1.649918 1.621367 98.3 Bermuda 1 184 231 20.6 2.149745 1.9951 92.8 Bermuda 2 155 193 19.9 1.866253 1.76605 94.6 Bermuda 3 119 150 20.9 1.877386 1.75865 93.7 La Paloma 1 17 23 24.4 2.139019 1.8904 88.4 La Paloma 2 26 38 31.6 2.101385 1.7455 83.1 La Paloma 3 34 47 27.5 2.033729 1.7354 85.3 Yukon 1 32 44 28.0 1.700155 1.4945 87.9 Yukon 2 17 25 33.2 1.68339 1.4284 84.9 Yukon 3 67 87 23.6 1.844721 1.6774 90.9 una longitud de clases ≤0. 2 mm total de longitud b Total diámetro de clases ≤0. 2 mm Tabla 1: densidad de longitud de rizoma y rizoma diámetro promedio con y sin clases más pequeñas del diámetro. Densidad de longitud con y sin incluir las clases de diámetro inferiores a 0,2 mm y sus relaciones (longitud de clases ≤ 0,2 total mm de longitud); y diámetro promedio con y sin incluir las clases de diámetro inferiores a 0,2 mm y su relación (diámetro incluyendo clases < 0,2 diámetro sin incluir diámetro clases < 0,2 mm).