Quantifying the reproductive progression of sunflower using FIJI (Image J)
Creators
- 1. Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Sunflower (Helianthus annuus L.) is today the third leading oilseed crop in the world and seed yield is a valuable trait for breeders and researchers. The sunflower capitulum is composed of 700 to 3000 individual flowers on a flattered receptacle. Most reproductive stages (R5 to R6) have at least two disc flower phenophase's coexisting in the same receptacle (E1 to E4). Today, researchers in agroecology and breeders manually quantify the number of disc flowers that achieve the anthesis at different developmental stages of the receptacle. The presented method applies a bioinformatic tool to estimate: (1) the number of disc flowers of each phenophase that are constituting the sunflower´s capitula at different reproductive stages and, (2) the number of developing seeds of each sunflower capitulum. The ImageJ software was used as an image-analysis tool on sunflower capitula photographs. A use case and method validation for each presented protocol is provided. This method will contribute to correlation analysis in agroecological studies and also would be useful for the early prediction of seed yield in breeding programs.•This is a simple method for the estimation of the number of disc flowers at each phenophase in the sunflower receptacle.•It is based on integrating the knowledge of sunflower reproductive development with an open-source image analysis platform applied in single workflows.•This is a precise, non-destructive, rapid, and low-cost method; thus, it has the potential to be adopted as a phenotyping tool for sunflower breeding and research in agroecology.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
عباد الشمس (Helianthus annuus L.) هو اليوم ثالث محصول رئيسي للبذور الزيتية في العالم ومحصول البذور هو سمة قيمة للمربين والباحثين. يتكون رأس عباد الشمس من 700 إلى 3000 زهرة فردية على وعاء مسطح. تحتوي معظم المراحل الإنجابية (من R5 إلى R6) على اثنين على الأقل من الطور الظاهري لزهرة القرص يتعايشان في نفس الوعاء (من E1 إلى E4). اليوم، يحدد الباحثون في علم البيئة الزراعية والمربون يدويًا عدد أزهار القرص التي تحقق النثر في المراحل التنموية المختلفة للوعاء. تطبق الطريقة المقدمة أداة معلوماتية حيوية لتقدير: (1) عدد أزهار القرص لكل طور ظاهري تشكل رأس عباد الشمس في مراحل التكاثر المختلفة و (2) عدد البذور النامية لكل رأس عباد الشمس. تم استخدام برنامج ImageJ كأداة لتحليل الصور على صور رأس عباد الشمس. يتم توفير حالة استخدام والتحقق من صحة الطريقة لكل بروتوكول مقدم. ستساهم هذه الطريقة في تحليل الارتباط في الدراسات الإيكولوجية الزراعية وستكون مفيدة أيضًا للتنبؤ المبكر بمحصول البذور في برامج التكاثر.•هذه طريقة بسيطة لتقدير عدد أزهار القرص في كل طور ظاهري في وعاء عباد الشمس.•يعتمد على دمج معرفة التنمية الإنجابية لعباد الشمس مع منصة تحليل الصور مفتوحة المصدر المطبقة في سير عمل واحد.•هذه طريقة دقيقة وغير مدمرة وسريعة ومنخفضة التكلفة ؛ وبالتالي، يمكن تبنيها كأداة تنميط ظاهري لتربية عباد الشمس والبحث في علم البيئة الزراعية.Translated Description (French)
Le tournesol (Helianthus annuus L.) est aujourd'hui la troisième culture oléagineuse au monde et le rendement en graines est un trait précieux pour les éleveurs et les chercheurs. Le capitule de tournesol est composé de 700 à 3000 fleurs individuelles sur un réceptacle flatté. La plupart des stades de reproduction (R5 à R6) ont au moins deux phénophases de fleurs discales coexistant dans le même réceptacle (E1 à E4). Aujourd'hui, les chercheurs en agroécologie et les sélectionneurs quantifient manuellement le nombre de fleurs discales qui réalisent l'anthèse à différents stades de développement du réceptacle. La méthode présentée applique un outil bioinformatique pour estimer : (1) le nombre de fleurs en forme de disque de chaque phénophase qui constituent la capitule du tournesol à différents stades de reproduction et, (2) le nombre de graines en développement de chaque capitule de tournesol. Le logiciel ImageJ a été utilisé comme outil d'analyse d'image sur des photographies de capitules de tournesol. Un cas d'utilisation et une validation de méthode pour chaque protocole présenté sont fournis. Cette méthode contribuera à l'analyse des corrélations dans les études agroécologiques et serait également utile pour la prédiction précoce du rendement en semences dans les programmes de sélection.•Il s'agit d'une méthode simple pour l'estimation du nombre de fleurs en forme de disque à chaque phénophase dans le réceptacle de tournesol.•Il est basé sur l'intégration de la connaissance du développement reproductif du tournesol avec une plate-forme d'analyse d'images open source appliquée dans des flux de travail uniques.•Il s'agit d'une méthode précise, non destructive, rapide et peu coûteuse ; elle a donc le potentiel d'être adoptée comme outil de phénotypage pour l'amélioration génétique du tournesol et la recherche en agroécologie.Translated Description (Spanish)
El girasol (Helianthus annuus L.) es hoy el tercer cultivo de semillas oleaginosas líder en el mundo y el rendimiento de las semillas es un rasgo valioso para los mejoradores e investigadores. El capitulum de girasol se compone de 700 a 3000 flores individuales en un receptáculo favorecedor. La mayoría de las etapas reproductivas (R5 a R6) tienen al menos dos fenofases de flor de disco coexistiendo en el mismo receptáculo (E1 a E4). Hoy en día, los investigadores en agroecología y los criadores cuantifican manualmente el número de flores de disco que logran la antesis en diferentes etapas de desarrollo del receptáculo. El método presentado aplica una herramienta bioinformática para estimar: (1) el número de flores de disco de cada fenofase que están constituyendo las capitulasdel girasol en diferentes etapas reproductivas y, (2) el número de semillas en desarrollo de cada capitulo de girasol. El software ImageJ se utilizó como herramienta de análisis de imágenes en fotografías de capitulas de girasol. Se proporciona un caso de uso y una validación del método para cada protocolo presentado. Este método contribuirá al análisis de correlación en estudios agroecológicos y también sería útil para la predicción temprana del rendimiento de semillas en programas de mejoramiento.•Este es un método simple para la estimación del número de flores de disco en cada fenofase en el receptáculo de girasol.•Se basa en integrar el conocimiento del desarrollo reproductivo del girasol con una plataforma de análisis de imágenes de código abierto aplicada en flujos de trabajo únicos.•Este es un método preciso, no destructivo, rápido y de bajo costo; por lo tanto, tiene el potencial de ser adoptado como una herramienta de fenotipado para la cría de girasol y la investigación en agroecología.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- قياس التقدم التكاثري لعباد الشمس باستخدام فيجي (الصورة J)
- Translated title (French)
- Quantifier la progression de la reproduction du tournesol à l'aide des FIDJI (Image J)
- Translated title (Spanish)
- Cuantificación de la progresión reproductiva del girasol utilizando FIYI (Imagen J)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4303712349
- DOI
- 10.1016/j.mex.2022.101879
References
- https://openalex.org/W2046146717
- https://openalex.org/W2157846033
- https://openalex.org/W2587292373
- https://openalex.org/W2989422220
- https://openalex.org/W3046472055
- https://openalex.org/W3049313381
- https://openalex.org/W4213242152