Brazil
October 26, 2021
Pioneiro no Brasil na realização de pesquisas sobre avaliação de sementes e plântulas utilizando técnicas de análise de imagens, o Laboratório de Análise de Imagens do Departamento de Produção Vegetal da USP/Esalq @esalqusp completou, neste ano, duas décadas de atividades. O Laboratório de Análise de Imagens, financiado com recursos do Programa de Laboratórios Multiusuários da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) foi inaugurado em setembro de 2001.
Laboratório de Análise de Imagens da USP/Esalq completa duas décadas de atividades e uma centena de artigos científicos publicados
Pioneiro no Brasil na realização de pesquisas sobre avaliação de sementes e plântulas utilizando técnicas de análise de imagens, o Laboratório de Análise de Imagens do Departamento de Produção Vegetal da USP/Esalq completou, neste ano, duas décadas de atividades. O Laboratório de Análise de Imagens, financiado com recursos do Programa de Laboratórios Multiusuários da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP), foi inaugurado em setembro de 2001 (Figura 1) na gestão do Prof. Dr. Julio Marcos Filho como Diretor da Esalq. Na inauguração do laboratótrio estiveram presentes professores e pesquisadores nacionais e estrageniros, com destaque para o Prof. Miller McDonald da Ohio State University, EUA e o Dr. Gerie van der Heijden do Plant Research International, Wageningen, Holanda (Figura 3). Desde então tem sido um centro de referência em inovação e desenvolvimento de pesquisas utilizando técnicas de análise de imagens para avaliação da qualidade de sementes e plântulas.
FOTO 1. À esquerda Prof. Francisco Ferraz de Toledo (in memoriam, pioneiro no ensino e na pesquisa em tecnologia de sementes no Brasil) e Prof. Silvio Moure Cicero (na época, coordenador do Laboratório de Análise de Imagens) descerrando a placa de inauguração do Laboratório, ocorrida em 24 de setembro de 2001.
FOTO 2. Prof. Silvio Moure Cicero apresentando as instalações do laboratório e Prof. Julio Marcos Filho (na época, Diretor da ESALQ).
FOTO 3. Da esquerda para a direita, Dr. Gerie van der Heijden (Plant Research International, Wageningen, Holanda) e Prof. Miller McDonald (Ohio State University), prestigiando a inauguração do laboratório.
Neste ano de 2021, quando completaram-se 20 anos da inauguração do Laboratório de Análise de Imagens, também foi atingida a marca de 100 artigos científicos publicados em periódicos indexados, resultantes de pesquisas desenvolvidas no laboratório. Ao longo desses vinte anos foram realizadas pesquisas envolvendo sementes de várias espécies, incluindo grandes culturas, hortaliças, olerícolas, gramíneas forrageiras e florestais, utilizando diferentes técnicas não destrutivas de análise de imagens. Nestes 20 anos de história destaca-se o impulso obtido no desenvolvimento da pesquisa em análise de imagens de sementes e plântulas após a aprovação do Projeto Temático financiado pela FAPESP “Análise de Imagens na Pesquisa em Tecnologia de Sementes”, sediado na USP/Esalq sob a coordenação do Prof. Dr. Julio Marcos Filho. A execução desse projeto, que ocorreu período de 2007 a 2013, trouxe grande contribuição para a evolução da produção científica e intensificação do uso do Laboratório de Análise de Imagens. Cerca de 40% das publicações científicas resultantes de pesquisas desenvolvidas no laboratório foram produzidas durante a vigência do projeto temático. Como fruto deste projeto destaca-se também o desenvolvimento do software Vigor-S em parceria com a Embrapa Instrumentação, proporcionando a obtenção de informações valiosas para a composição de programas de controle de qualidade em empresas produtoras de sementes de soja.
Pesquisas recentemente desenvolvidas no Laboratório de Análise de Imagens
O setor de sementes da Esalq possui equipe altamente qualificada, com mais de 20 anos de experiência na área de análise de imagens de sementes e plântulas. As pesquisas são focadas na resolução dos principais problemas enfrentados pelo setor de produção de sementes no Brasil como, por exemplo, a desuniformidade de maturação de sementes de arroz e a ocorrência de sementes esverdeadas de soja, que apresentam baixo potencial fisiológico. Recentemente foram desenvolvidos projetos de pesquisa de Mestrado e de Doutorado, comprovando a eficiência da técnica de fluorescência de clorofila (FC) na avaliação de sementes e plântulas de arroz e de soja. Na dissertação de Mestrado do Engenheiro Agrônomo Artur Sousa Silva, orientada pelo Prof. Dr. Silvio Moure Cicero e intitulada “Relações entre imagens de raios X, multiespectrais e de fluorescência de clorofila com o potencial fisiológico de sementes de arroz”, foram observadas relações entre os valores de FC das sementes e a germinação, ou seja, sementes que não germinavam ou originavam plântulas anormais, apresentavam valores de FC iguais ou superiores a 40,58 e a 112,92, respectivamente, nas energias de excitação/emissão de 630/700 nm e de 645/700 nm. As sementes com maiores valores de FC também apresentavam menores graus de formação, avaliados pela análise de raios X (Figura 4).
Figura 4. Sementes de arroz que apresentavam menores valores de fluorescência de clorofila germinavam e originavam plântulas normais.
A técnica de análise da fluorescência de clorofila a partir de imagens multiespectrais também mostrou-se viável e eficiente na detecção de sementes esverdeadas de soja, permitindo estabelecer relações entre sua ocorrência e os danos causados ao potencial fisiológico das sementes. Na Tese de Doutorado do Engenheiro Agrônomo Fabiano França da Silva, orientada pelo Prof. Dr. Silvio Moure Cicero e intitulada “Relações entre a análise multiespectral e o potencial fisiológico de sementes de soja”, os resultados evidenciaram que o aumento dos índices de sementes esverdeadas de soja está diretamente relacionado com o aumento das reflectâncias dos sinais de FC, obtidos nos espectros de 660 nm e 730 nm (Figura 5). O potencial fisiológico das sementes foi reduzido mediante a presença de mais de 4% de sementes esverdeadas. Níveis acima de 10% de sementes esverdeadas correlacionaram-se negativamente com a eficiência fotossintética das plântulas e das plantas, indicando danos no aparato fotossintético.
Figura 5. Sementes amarela (cor característica do cultivar) [a] e esverdeada (sob efeito da alta retenção de clorofila no tegumento e embrião) [b] de soja sem danos mecânicos, por “umidade” e por percevejos, observados na radiografia, e com diferentes sinais de fluorescência de clorofila, quantificados a 660 nm e 730 nm. Aos 20 dias após a semeadura, enquanto sementes com baixa retenção de clorofila germinam e originam plantas normais, sementes com elevada retenção de clorofila podem não germinar ou germinam, porém, originando plântulas anormais ou normais de baixo vigor.
As pesquisas desenvolvidas no Laboratório de Análise de Imagens, por seu caráter inovador e rigor técnico-científico, têm atingido repercusão nacional e internacional e atraído o interesse de estudantes, professores e pesquisadores nacionais e estrangeiros. A demanda crescente por qualificação, almejada pelo público externo à Esalq, impulsionou a realização de quatro edições do curso sobre análise de imagens de sementes e plântulas no Laboratório de Análise de Imagens, sendo as três últimas organizadas pela Associação Brasileira de Tecnologia de Sementes (ABRATES). Reconhecimento também partiu da International Seed Testing Association (ISTA), a mais importante associação internacional que reúne analistas de sementes. A Esalq foi selecionada pela ISTA para sediar o ISTA ATC Workshop on Seed Image Analysis, ocorrido em novembro de 2018 no Laboratório de Análise de Imagens, e que contou com o apoio da FAPESP. Muitos profissionais que hoje trabalham utilizando técnicas de análise de imagens para análise de sementes no Brasil foram treinados nesses eventos realizados no Laboratório de Análise de Imagens. Foram cerca de 200 pessoas já capacitadas quanto ao uso de técnicas de análise de imagens, considerando os participantes desses cinco eventos, os alunos de graduação e de pós-graduação da Esalq e de outras instituições do país e os bolsistas em programas de pós-doutoramento da Esalq.
Destaca-se, portanto, o importante papel da FAPESP no financiamento do Laboratório de Análise de Imagens do Departamento de Produção Vegetal da USP/Esalq e do projeto Temático “Análise de Imagens na Pesquisa em Tecnologia de Sementes”, viabilizando essa exitosa trajetória, cujos resultados podem sem medidos pela grande contribuição ao desenvolvimento científico e tecnológico do setor sementeiro do Brasil.
Atualmente as atividades no Laboratório de Análise de Imagens são coordenadas pelo Prof. Dr. Francisco Guilhien Gomes Junior do Departamento de Produção Vegetal da USP/Esalq.
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