Kernel position effects of grain morphological characteristics by X-ray micro-computed tomography (μCT)
Creators
- 1. Institute of Crop Sciences
- 2. Chinese Academy of Agricultural Sciences
- 3. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
- 4. National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture
Description
Grain size and shape are important factors for yield and quality. The difference in grain phenotypic characteristics in the same maize hybrid is related to its position in the ear. This study aimed to clarify the distribution characteristics of grain morphological characteristics in the ear and to provide guidance for research of grain phenotype and kernel position effects. Three maize hybrids were used in the experiment, namely, Denghai 618 (DH618), KX3564, and Xianyu 335 (XY335), and the kernel number per row were 40, 40, and 36, respectively. The X-ray μCT was applied to obtain five kernel morphological indicators, including grain length, width, thickness, volume, surface area. Grain sphericity, length-width ratio, specific surface area, and volume coefficient were further calculated. The results showed that there were three types of maize ear morphological indicators trends: grain length, width, volume, and surface area were parabolic; thickness and sphericity were inverted parabolic; length-to-width ratio and specific surface area were irregular. The volume coefficient of grain at different parts of the ear, namely the relation coefficient between grain volume and grain length, width, and thickness, was determined. The average value of the middle grains morphological indicators of the ear was taken to select kernels representing stable characteristics of the variety. Within the range of 5% deviation from the morphological mean value of the middle grains of the ear, the grains in the middle part accounted for 26.39% of the total ear, about 10 grains extending from the 14th grain at the base of the ear to the top. Within the range of 10% deviation, the middle accounted for 47.22%, about 18 grains extending from the 12th grain at the base of the ear to the top. This study found that grain morphological indicators were greatly different at different positions of the maize ear, and showed different change rules as extend from the base to the top of the ear. Therefore, there were different grain volume coefficients at different positions of maize ear. And the representative sampling range on maize ear was determined based on the comprehensive analysis of different morphological indexes variation of grain. Keywords: grain morphology, X-ray μCT, kernel position effects, maize (Zea Mays L.) DOI: 10.25165/j.ijabe.20211402.6039 Citation: Yin X B, Hou J F, Ming B, Zhang Y, Guo X Y, Gao S, et al. Kernel position effects of grain morphological characteristics by X-ray micro-computed tomography (μCT). Int J Agric & Biol Eng, 2021; 14(2): 159–166.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يعد حجم الحبوب وشكلها من العوامل المهمة للمحصول والجودة. يرتبط الاختلاف في الخصائص الظاهرية للحبوب في نفس هجين الذرة بموقعه في الأذن. هدفت هذه الدراسة إلى توضيح خصائص توزيع الخصائص المورفولوجية للحبوب في الأذن وتقديم إرشادات للبحث عن النمط الظاهري للحبوب وتأثيرات موضع النواة. تم استخدام ثلاثة هجينة من الذرة في التجربة، وهي دنغاي 618 (DH618) و KX3564 و شيانيو 335 (XY335)، وكان رقم النواة لكل صف 40 و 40 و 36 على التوالي. تم تطبيق الأشعة السينية μCT للحصول على خمسة مؤشرات مورفولوجية أساسية، بما في ذلك طول الحبيبات والعرض والسماكة والحجم ومساحة السطح. كما تم حساب كروية الحبوب ونسبة الطول إلى العرض ومساحة السطح المحددة ومعامل الحجم. أظهرت النتائج أن هناك ثلاثة أنواع من اتجاهات المؤشرات المورفولوجية لأذن الذرة: طول الحبوب، والعرض، والحجم، ومساحة السطح كانت مكافئة ؛ كانت السماكة والكروية مكافئة مقلوبة ؛ كانت نسبة الطول إلى العرض ومساحة السطح المحددة غير منتظمة. تم تحديد معامل حجم الحبوب في أجزاء مختلفة من الأذن، أي معامل العلاقة بين حجم الحبوب وطول الحبوب والعرض والسماكة. تم أخذ متوسط قيمة المؤشرات المورفولوجية للحبوب المتوسطة للأذن لاختيار حبات تمثل خصائص مستقرة للصنف. في حدود انحراف 5 ٪ عن القيمة المتوسطة المورفولوجية للحبوب الوسطى للأذن، شكلت الحبوب في الجزء الأوسط 26.39 ٪ من إجمالي الأذن، أي حوالي 10 حبات تمتد من الحبوب الرابعة عشرة عند قاعدة الأذن إلى الأعلى. ضمن نطاق الانحراف بنسبة 10 ٪، شكل الوسط 47.22 ٪، حوالي 18 حبة تمتد من الحبوب الثانية عشرة عند قاعدة الأذن إلى الأعلى. وجدت هذه الدراسة أن المؤشرات المورفولوجية للحبوب كانت مختلفة اختلافًا كبيرًا في مواضع مختلفة من أذن الذرة، وأظهرت قواعد تغيير مختلفة تمتد من القاعدة إلى أعلى الأذن. لذلك، كانت هناك معاملات مختلفة لحجم الحبوب في مواضع مختلفة من أذن الذرة. وتم تحديد نطاق أخذ العينات التمثيلي على أذن الذرة بناءً على التحليل الشامل لتباين المؤشرات المورفولوجية المختلفة للحبوب. الكلمات المفتاحية: مورفولوجيا الحبوب، الأشعة السينية μCT، تأثيرات موضع النواة، الذرة (Zea Mays L.) دوى: 10.25165/j.ijabe.20211402.6039 الاقتباس: يين XB، هوى JF، مينغ B، تشانغ Y، قوه XY، غاو S، وآخرون. تأثيرات موضع النواة للخصائص المورفولوجية للحبوب بواسطة التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية (μCT). Int J Agric & Biol Eng, 2021; 14(2): 159–166.Translated Description (French)
La taille et la forme des grains sont des facteurs importants pour le rendement et la qualité. La différence dans les caractéristiques phénotypiques des grains chez le même hybride de maïs est liée à sa position dans l'épi. Cette étude visait à clarifier les caractéristiques de distribution des caractéristiques morphologiques des grains dans l'épi et à fournir des orientations pour la recherche des effets du phénotype des grains et de la position des grains. Trois hybrides de maïs ont été utilisés dans l'expérience, à savoir Denghai 618 (DH618), KX3564 et Xianyu 335 (XY335), et le nombre de grains par rangée était de 40, 40 et 36, respectivement. La μCT aux rayons X a été appliquée pour obtenir cinq indicateurs morphologiques du noyau, y compris la longueur, la largeur, l'épaisseur, le volume et la surface des grains. La sphéricité du grain, le rapport longueur-largeur, la surface spécifique et le coefficient de volume ont ensuite été calculés. Les résultats ont montré qu'il existait trois types de tendances des indicateurs morphologiques de l'oreille de maïs : la longueur, la largeur, le volume et la surface des grains étaient paraboliques ; l'épaisseur et la sphéricité étaient paraboliques inversées ; le rapport longueur-largeur et la surface spécifique étaient irréguliers. Le coefficient de volume du grain à différentes parties de l'épi, à savoir le coefficient de relation entre le volume du grain et la longueur, la largeur et l'épaisseur du grain, a été déterminé. La valeur moyenne des indicateurs morphologiques des grains moyens de l'épi a été prise pour sélectionner des grains représentant des caractéristiques stables de la variété. Dans la fourchette de 5 % d'écart par rapport à la valeur moyenne morphologique des grains moyens de l'épi, les grains de la partie centrale représentaient 26,39 % de l'épi total, environ 10 grains s'étendant du 14e grain à la base de l'épi jusqu'au sommet. Dans la fourchette de 10 % d'écart, le milieu représentait 47,22 %, environ 18 grains s'étendant du 12e grain à la base de l'épi au sommet. Cette étude a révélé que les indicateurs morphologiques des grains étaient très différents à différentes positions de l'épi de maïs et montraient des règles de changement différentes s'étendant de la base au sommet de l'épi. Par conséquent, il y avait différents coefficients de volume de grain à différentes positions de l'épi de maïs. Et la gamme d'échantillonnage représentative sur l'épi de maïs a été déterminée sur la base de l'analyse complète de la variation des différents indices morphologiques du grain. Keywords : grain morphology, X-ray μCT, kernel position effects, maize (Zea Mays L.) DOI : 10.25165/j.ijabe.20211402.6039 Citation : Yin X B, Hou J F, Ming B, Zhang Y, Guo X Y, Gao S, et al. Effets de la position du noyau sur les caractéristiques morphologiques des grains par tomodensitométrie aux rayons X (μCT). Int J Agric & Biol Eng, 2021 ; 14(2) : 159–166.Translated Description (Spanish)
El tamaño y la forma del grano son factores importantes para el rendimiento y la calidad. La diferencia en las características fenotípicas del grano en el mismo híbrido de maíz está relacionada con su posición en la mazorca. Este estudio tuvo como objetivo aclarar las características de distribución de las características morfológicas del grano en la mazorca y proporcionar orientación para la investigación del fenotipo del grano y los efectos de la posición del grano. Se utilizaron tres híbridos de maíz en el experimento, a saber, Denghai 618 (DH618), KX3564 y Xianyu 335 (XY335), y el número de granos por fila fue de 40, 40 y 36, respectivamente. Se aplicó la μCT de rayos X para obtener cinco indicadores morfológicos del grano, que incluyen longitud de grano, ancho, espesor, volumen y área de superficie. Se calcularon adicionalmente la esfericidad del grano, la relación longitud-anchura, el área de superficie específica y el coeficiente de volumen. Los resultados mostraron que había tres tipos de tendencias de indicadores morfológicos de mazorca de maíz: la longitud, el ancho, el volumen y el área de superficie del grano eran parabólicos; el grosor y la esfericidad eran parabólicos invertidos; la relación longitud-ancho y el área de superficie específica eran irregulares. Se determinó el coeficiente de volumen de grano en diferentes partes de la mazorca, a saber, el coeficiente de relación entre el volumen de grano y la longitud, el ancho y el grosor del grano. El valor medio de los indicadores morfológicos de los granos medios de la mazorca se tomó para seleccionar los granos que representan las características estables de la variedad. Dentro del rango del 5% de desviación del valor medio morfológico de los granos medios de la mazorca, los granos en la parte media representaron el 26,39% del total de la mazorca, alrededor de 10 granos que se extienden desde el grano 14 en la base de la mazorca hasta la parte superior. Dentro del rango del 10% de desviación, el medio representó el 47,22%, alrededor de 18 granos que se extienden desde el 12º grano en la base de la mazorca hasta la parte superior. Este estudio encontró que los indicadores morfológicos del grano eran muy diferentes en diferentes posiciones de la mazorca de maíz y mostraban diferentes reglas de cambio que se extendían desde la base hasta la parte superior de la mazorca. Por lo tanto, hubo diferentes coeficientes de volumen de grano en diferentes posiciones de la mazorca de maíz. Y el rango de muestreo representativo en mazorca de maíz se determinó a partir del análisis exhaustivo de la variación de los diferentes índices morfológicos del grano. Palabras clave: morfología del grano, rayos X μCT, efectos de posición del grano, maíz (Zea Mays L.) DOI: 10.25165/j.ijabe.20211402.6039 Cita: Yin X B, Hou J F, Ming B, Zhang Y, Guo X Y, Gao S, et al. Efectos de posición del núcleo de las características morfológicas del grano mediante tomografía microcomputarizada de rayos X (μCT). Int J Agric & Biol Eng, 2021; 14(2): 159–166.Files
pdf.pdf
Files
(226 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5360980bad11bf9723da89687501effc
|
226 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تأثيرات موضع النواة للخصائص المورفولوجية للحبوب بواسطة التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية (μCT)
- Translated title (French)
- Effets de la position du noyau sur les caractéristiques morphologiques des grains par tomodensitométrie aux rayons X (μCT)
- Translated title (Spanish)
- Efectos de la posición del núcleo de las características morfológicas del grano mediante tomografía microcomputarizada de rayos X (μCT)
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4235805608
- DOI
- 10.25165/j.ijabe.20211402.6039