Summary
Tomate Analyzer (TA) cuantifica los atributos de dos formas tridimensionales y el color de una manera reproducible y precisa. Un procedimiento paso a paso para la obtención de imágenes digitalizadas de alta calidad de frutos de tomate, los análisis morfológicos y el color de las imágenes y varias aplicaciones utilizando los datos generados a través de este software se describen.
Abstract
La medición de la morfología de la fruta y los rasgos de color de los cultivos de hortalizas y frutas de una manera objetiva y reproducible, es importante que los detallados análisis fenotípico de estos rasgos. Tomate Analyzer (TA) es un programa de software que mide 37 atributos relacionados con la forma bidimensional en un 1,2 forma semi-automática y reproducible. Muchos de estos atributos, como los ángulos en los extremos distal y proximal de la fruta y las áreas de sangrado, son difíciles de cuantificar de forma manual. Los atributos están organizados en diez categorías dentro del programa: Medida básica, el Índice de la forma del fruto, con bloques, homogeneidad, forma proximal de frutas final, forma distal Fruta Final, asimetría, la excentricidad Interna, Sección latitudinal y Morfología. La última categoría no requiere ni conocimientos previos, ni nociones predeterminados de los atributos de la forma, el análisis morfométrico para ofrece una opción imparcial que puede adaptarse mejor a la de alto rendimiento de análisis de análisis de atributos. TA también ofrece la aplicación de prueba de color que fue diseñado para realizar mediciones de color de las imágenes escaneadas y permiten escanear los dispositivos a ser calibrado usando los estándares de color 3.
TA ofrece varias opciones para exportar y analizar la forma de atributos, morfométricos, y los datos de color. Los datos se pueden exportar a un archivo de Excel en modo batch (más de 100 imágenes a la vez) o se exporta como imágenes individuales. El usuario puede elegir entre la salida que muestra la media de cada atributo de los objetos en cada imagen (incluida la desviación estándar), o una salida que muestra los valores de los atributos de cada objeto en la imagen. TA ha sido una herramienta valiosa y eficaz para identificando y confirmando la forma del fruto de tomate Loci de rasgos cuantitativos (QTL), así como la realización de un análisis en profundidad de los efectos de los principales genes de frutas en forma de morfología de la planta. Además, la asistencia técnica se puede utilizar para clasificar objetivamente la fruta en forma de diversas categorías. Por último, la forma de la fruta y los rasgos de color en otras especies vegetales, así como otros órganos de plantas tales como hojas y las semillas pueden ser evaluados con TA.
Protocol
Tomate Analyzer (TA) de software está diseñado para reconocer los objetos de cierto tamaño y resolución de imagen, medida en puntos (píxeles) por pulgada (dpi). El software determina automáticamente los límites de la fruta en una imagen escaneada. El límite del objeto se determina mediante el rastreo de contorno, que se traduce en una lista de puntos adyacentes describir la frontera de un objeto en una imagen. Todas las mediciones de forma de la fruta se calculan sobre la base de las fronteras. La prueba de color del módulo "Tomate Analizador de prueba de color" está diseñado para cuantificar los parámetros de color dentro de los límites reconocidos por el software. Las mediciones de color se basan en el espacio de color RGB: R (rojo), G (verde) y B (Azul). El promedio del valor RGB para cada píxel se toma por el módulo de test de color y luego traducido al espacio de color CIELAB que utiliza L *, a *, b * para describir el color de una forma que se aproxima a la percepción visual humana. El módulo de prueba de color calcula Hue y Chroma descriptores de color en función de a * b *.
Un protocolo de paso a paso se describe para la digitalización de frutos de tomate y la posterior semi-automático de análisis de la morfología y los atributos de color mediante el programa de asistencia técnica. El protocolo se divide en ocho pasos: 1) Selección y preparación del material vegetal, 2) la colección de la imagen, 3) Instalación de software, 4) Análisis de la imagen y la calibración de la prueba de color de asistencia técnica, 5) El ajuste manual de los atributos, 6) por el usuario configuración definida, 7) Guardado y exportación de datos, y 8) Ejemplos de análisis de datos.
1. Selección y preparación del material vegetal
- Fruta debe estar limpia y seca.
- Fruto carnoso no debe ser demasiado maduras porque pueden causar ablandamiento de deformación forma al cortar la fruta.
- Cortar la fruta con un cuchillo de sierra afilado o una cuchilla de afeitar nueva. Dependiendo del tipo de análisis y de los atributos a ser evaluados, la fruta se debe cortar longitudinal o transversalmente por el centro. Análisis de color se puede aplicar a cortar longitudinal o transversalmente frutas, así como otras secciones diseñadas para destacar elementos específicos.
- Secar la parte interna de la fruta mediante secado con toallas de papel de seda o si la fruta es muy jugosa.
2. Colección de imágenes
- Corte la fruta y el lugar en el escáner con la parte cortada hacia abajo. Lugar a un gobernante anterior y una etiqueta debajo de la fruta. La regla se usa para verificar que la resolución de escaneo correcto ha sido seleccionado, y es importante para la medición precisa de los atributos de la fruta. De alto rendimiento para el análisis de los datos, es esencial para buscar la fruta de una sola planta (o genotipo) a la vez y para buscar la fruta que se forma longitudinal o transversalmente, pero no una mezcla de ambos en el mismo ciclo. Ponga frutas juntos, pero no tener contacto con la fruta adyacentes. También evitar grandes espacios vacíos entre los frutos en el escáner. Si los objetos están demasiado separados unos de otros, la imagen debe ser manipulada con software de imágenes como Adobe Photoshop o GIMP antes del análisis con la asistencia técnica.
- Dado que el software de asistencia técnica utiliza una resolución de imagen para medir con precisión el tamaño, la selección adecuada de la resolución de escaneo es importante para su posterior análisis.
- Como regla general, si los objetos son entre 1 y 8 cm, escanear a 200 o 300 dpi (píxeles / pulgada). Si los objetos son> 8 cm, escanear a 100 dpi. Para objetos muy pequeños (<1 cm), tales como semillas, escanear a 750 dpi o superior. Cuando el análisis de lote está previsto (ver abajo) y el tamaño de la fruta no es muy variable entre las diferentes plantas, es conveniente seleccionar una configuración de la resolución del escáner para obtener todas las imágenes que se recogerán con el mismo experimento.
- Para la prueba de color, ajuste la resolución del escáner de 200 dpi, si los frutos son <8 cm. Si las frutas son> 8 cm, escanear a 100 dpi. Además, establecer el tamaño de imagen de salida en el mayor número de colores disponibles en el escáner.
- Los objetos deben ser escaneados con un fondo negro o muy oscuro para evitar las sombras que puedan interferir con el análisis. Un fondo oscuro se puede obtener mediante la colocación de una caja de cartón sobre el escáner, de modo que toda la luz está restringido desde la pantalla. Si un fondo blanco se utiliza, la asistencia técnica no funcionará debido a que la aplicación está optimizada para el uso de un fondo oscuro.
- La imagen debe ser cortado después de la exploración inicial (antes de guardar la imagen), para evitar grandes espacios vacíos. Si la imagen no se recorta en esta etapa, se debe recortar el uso de software de imágenes como Adobe Photoshop o GIMP antes del análisis con la asistencia técnica.
- Para los análisis de color, el escáner necesita ser calibrado si el usuario tiene la intención de traducir los valores RGB a la L universal *, a * b * escala. La exploración de la comprobación del color (Figura 1) debe tener lugar antes o durante el análisis de los frutos. El corrector de color escaneado debe ser guardado en la carpeta de las imágenes de frutas. La calibración del escáner es necesario porque los escáneres difieren en cómo capturar el color dATA y la fuente de luz puede cambiar con el tiempo con el uso repetido.
- La obtención de los estándares de color y escaneo. Color de las normas debe ser elegido sobre la base de la amplia gama de colores que se observan en el cultivo de interés. Para este ejemplo, se optó por un estándar de 24 colores del gráfico interpretación (ColorChecker, X-Rite, Grand Rapids, MI, Figura 1). Busque en la comprobación del color como lo haría exploración de los frutos. La calibración del escáner se explica en la sección 4.7.
- Guardar la imagen escaneada como un archivo JPEG.
Nota: Tenga cuidado y precisión al colocar los objetos en el escáner durante la etapa de colección de imágenes. El mejor de los objetos están alineados, el ajuste manual de menos será necesario el análisis de la fruta en TA. Ejemplos de imágenes de calidad alta y baja se muestran en la Figura 2.
3. Software de instalación
- Tomate Analyzer (TA), versión 2.2.0.0 se puede descargar desde http://www.oardc.osu.edu/vanderknaap/tomato_analyzer.htm . El Analizador de tomate Manual del usuario y el analizador de tomate Manual de pruebas de color también están disponibles en este sitio web.
- TA requiere un sistema operativo Windows (versión 2000 o superior).
4. De análisis de imagen y de calibración para la prueba de color TA
- La carpeta con las imágenes deben ser colocados en el disco duro y no en el "Mis documentos" o en un servidor remoto. De lo contrario, la asistencia técnica no va a salvar las imágenes ajustadas en la misma carpeta que las imágenes originales. Asegúrese de que las imágenes se ajusta con la extensión. Tmt se encuentran en la misma carpeta que el original. Jpg (ver paso 6.1.1).
- El lanzamiento del programa de asistencia técnica como lo haría con cualquier otra aplicación de software haciendo doble clic sobre el icono.
- El usuario debe cambiar el dpi y unidades de medida de la configuración apropiada, seleccionando "Scanner DPI" desde el menú "Configuración". La configuración de ppp debe ser el mismo que el archivo de imagen para que la medición del tamaño (altura, anchura, perímetro, área) son correctas. El "unidades que se utilizan" en el cuadro de diálogo determina las unidades (cm, mm, in, o pixel) para la salida de datos. En el mismo cuadro de diálogo, el brillo puede ser necesario ajustar cuando los objetos son relativamente oscuras.
Nota: El Departamento de Información Pública y las unidades también se puede ajustar después de hacer ajustes manuales o en la realización de la imagen. - El usuario puede seleccionar los atributos que se miden mediante la selección de "medición guardada" en el menú "Ajustes". Esto se puede hacer en cualquier momento durante o después del análisis. Los atributos se agrupan en diez categorías (es decir, de medida básica, el Índice de Forma del fruto, con bloques, homogeneidad, Forma extremo proximal de frutas, forma el extremo distal de frutas, asimetría, la excentricidad Interna, Sección latitudinal y Morfología). Atributos individuales o un grupo de medición entero puede ser activada o desactivada, haga clic en el grupo o atributo. Todos los atributos de un grupo de medida se puede mostrar haciendo clic en el signo "+". Los atributos seleccionados se muestran por categorías en la ventana en la esquina inferior derecha de la pantalla como se muestra en la Figura 3.
- Para empezar, haga clic en "Abrir imagen" y seleccione el archivo de imagen desde el cuadro de diálogo emergente. La imagen seleccionada se mostrará en la ventana de la izquierda.
- Para el análisis de la imagen abierta, haga clic en el botón "Analizar". Cuando haya terminado, el perímetro de cada fruta se destacó con una línea amarilla y los datos se mostrarán en la ventana inferior derecha de datos. El software automáticamente anular la selección de objetos muy grandes o pequeños, como una regla o una etiqueta. Los objetos no seleccionado será resaltado con una línea azul. Frutas adicional se puede desactivar haciendo clic derecho sobre su imagen. Sólo los elementos descritos en amarillo se mostrará en la ventana de datos y exportar (Figura 3). Los productos que se indica en azul no se incluyeron en los análisis. Los objetos individuales se muestran en la ventana superior derecha de la izquierda haciendo clic sobre ellos con el ratón.
Nota: Los datos del módulo de prueba de color no se muestran en la parte inferior derecha la ventana de datos. - Analizar el corrector de color para el análisis de color.
- Comprobación del color y la recolección de L *, a *, b *. Abra la imagen escaneada corrector de color y analizar como se describe para la fruta. Asegúrese de que cada parche TA reconoce como un objeto de analizar (límite de amarillas). Si está usando un corrector de color estándar, el software no puede ser capaz de reconocer las hileras más oscuro. Estos colores no se incluirá en la calibración. En el menú Configuración, seleccione "prueba de color". El cuadro de diálogo aparecerá. Asegúrese de que los valores de corrección se establece en 1 para la pendiente (cuadros de la izquierda) y 0 para el intercepto (cajas de la derecha). El valor mínimo debe ser de color azul se establece en 0, y los parámetros 1 y 2 pueden ser ignorados. Haga clic en el botón Analizar en el cuadro de diálogo Color de prueba. Una nueva ventana aparecerá para salvar ªe la producción como "CSV" del documento que se puede abrir en Excel. Especificar el nombre y el directorio para el archivo de datos. El archivo de datos de salida contienen los valores RGB, L *, a *, b * Los valores y cálculos para el matiz y croma de cada parche de color.
- La determinación de los valores de corrección para la calibración. Parcela L *, a *, b * los valores de cada parche de color con los valores de colorímetro L * a, b * y que están disponibles en el fabricante de la comprobación del color o en la Tabla 1. Determine la ecuación de regresión y el registro de la pendiente y la intersección y para cada parámetro. En el cuadro de diálogo, introduzca la inversa de la pendiente y el reverso de la señal del valor de intersección de L *, * a, y b *. Estos valores se utilizan como valores de corrección de la "prueba de color" configuración.
- Prueba de color permite al usuario definir dos parámetros que el informe de la proporción (%) de los píxeles que caen dentro de los rangos especificados de los valores de tono elegido. Para el análisis de tomate, por ejemplo, los valores máximo y mínimo para el parámetro 1 de 70 y 100, respectivamente, que corresponden al color indeseables carne amarilla y verde-amarillo. Los valores máximo y mínimo para el parámetro 2 son 0 y 50 y se corresponden con el color deseado de color rojo. Guardar la configuración de estos valores. Estos valores se aplicarán a todas las imágenes que se están analizando hasta que el programa está cerrado. Para las imágenes escaneadas, seleccione la opción "iluminante C ° 2" opción. La "iluminante D65 10 °" opción sólo se aplica a las imágenes adquiridas por la luz natural.
- Visualización de resultados (ver Figura 3): Cada fila de datos en la ventana inferior derecha de datos corresponde a un objeto particular de la imagen. Los datos se muestran en el mismo orden que los objetos en la imagen. La primera fila muestra los valores para el objeto en la esquina superior izquierda y la última fila de datos muestra los valores para el objeto en la esquina inferior derecha de la imagen. Haga clic en una fila para mostrar el fruto correspondiente en la ventana de arriba a la derecha. También puede hacer clic en una fruta y la fila de datos correspondiente se resaltará. Al hacer clic en la pestaña de atributo en la ventana inferior derecha es posible ver cómo el atributo que se mide para cada fruta en particular. Por ejemplo, haciendo clic en el ángulo extremo distal, el ángulo medido por el software de la fruta en la ventana de la izquierda se muestra. Esta característica es muy útil para identificar los objetos que requieren un ajuste manual para una medición más precisa.
La Figura 4 muestra una imagen de analizar con el módulo de color de prueba. Sin embargo, los resultados no se ven en la ventana de datos. Los datos sólo se puede acceder a un archivo de Excel después de que el análisis se guarda.
5. El ajuste manual de los atributos
A veces el límite de la fruta y los extremos proximal y distal no se encuentran correctamente por TA. Además, si la fruta se colocan en un ángulo en el escáner, la imagen debe ser ajustada para obtener las medidas correctas. Estas y otras características se pueden corregir mediante el ajuste manual de las imágenes después del análisis inicial. Los ajustes disponibles aparecen en la sección "Revisar" botón de menú, e incluyen: Rotar, Límite, extremo proximal, el extremo distal, Auto-rotar, ajustar Elipse, Ajuste Protrusión distal, Ajuste de límites de pericarpio, Default pericarpio límite.
Nota: Si los ajustes se harán, en primer lugar ajustar la frontera, seguido de la rotación. Todos los demás ajustes se pueden hacer en cualquier orden después de estos dos ajustes. Un ajuste seleccionado en el menú Revisar permanece seleccionado hasta un ajuste diferente que se elija. Esto permite al usuario realizar el mismo ajuste en una secuencia de cortes haciendo clic en la imagen de división y haga clic en el botón Modificar. A continuación, los ajustes manuales en los atributos de diferentes frutas se detallan.
- Límite
- Haz clic izquierdo en el fruto en la ventana izquierda. Aparecerá en la ventana superior derecha.
- Haga clic en la flecha situada junto al "Revisar" y seleccione "límite" de la lista desplegable en la ventana superior derecha. Seleccione la ubicación de los límites que ser modificada haciendo clic izquierdo en el punto de partida y el punto final del límite incorrecto. Como resultado, la frontera delimitada serán eliminados.
- Para añadir una nueva frontera, a la izquierda, haga clic en el punto de inicio hacia el punto final. Continúe haciendo clic para seguir el contorno deseado. Botón derecho del ratón para deshacer una modificación anterior. Múltiples modificaciones se pueden deshacer por clics consecutivos derecha.
- Para confirmar el nuevo límite, pulse la tecla "Enter". De lo contrario, pulse la tecla "Esc" para cancelar esta operación.
- Haga clic en "Límites Reset" para volver a la configuración de los límites originales.
- Girar. Esta función se utiliza cuando un objeto no es completamente vertical.
- Haga clic en la fruta adecuada en la ventana de la izquierda. Aparecerá en la ventana superior derecha.
- Haga clic en la flecha situada junto al "Revisar" y seleccione "Rotación"de la lista desplegable.
- Un eje se mostrará en la ventana superior derecha. Arrastre el cuadro verde en el extremo del eje y el fruto girará en consecuencia.
- Haga doble clic en la ventana o pulse la tecla "Enter" para finalizar.
- Haga clic en "Rotación Reset" para volver a la alineación original.
- Ajuste el extremo proximal. Si hay un error en la posición del extremo proximal, las medidas derivadas de esta función pueden ser incorrectos. Seleccione una fruta que requiere ajustes para que aparezca en la ventana de la derecha. A continuación, seleccione la opción "El extremo proximal de fruta forma ficha" y el "micro proximal ángulo o macro" en la sección de salida de datos por debajo de la fruta seleccionada. Los ángulos proximal ahora se muestra para cada fruta en la imagen de la izquierda. De esta manera, los ángulos que parecen inusuales pueden ser identificados. Para cambiar la posición del extremo proximal, siga estos pasos:
- Haga clic en el fruto deseado en la ventana izquierda. Aparecerá en la ventana superior derecha.
- Haga clic en la flecha situada junto al "Revisar" y seleccione "extremo proximal" de la lista desplegable.
- En la ventana superior derecha, haga clic y arrastre el indicador de vértice a la posición correcta.
- Haga doble clic o pulse la tecla "Enter" para finalizar.
- Ajuste el extremo distal. La posición del extremo distal del objeto también se puede cambiar manualmente. Para encontrar de manera eficiente la fruta que necesite una modificación en el extremo distal, siga el mismo procedimiento que para el extremo proximal.
- Haga clic en el fruto deseado en la ventana izquierda. Aparecerá en la esquina superior derecha.
Haga clic en la flecha situada junto al "Revisar" y seleccione "extremo distal" de la lista desplegable. - En la ventana superior derecha, haga clic y arrastre el indicador de vértice a la posición correcta.
- Haga doble clic o pulse la tecla "Enter" para finalizar.
- Haga clic en el fruto deseado en la ventana izquierda. Aparecerá en la esquina superior derecha.
- Protuberancia del extremo distal. Esta función permite al usuario definir los puntos finales en el límite de la punta.
- En el marco del "extremo distal Forma del fruto", seleccione la columna "Protrusión extremo distal" y seleccione el objeto de ajustar.
- Haga clic en la flecha situada junto al "Revisar" y seleccione "Ajustar Protrusión distal" en el menú desplegable.
- Arrastre los puntos que aparecen en las posiciones deseadas a lo largo de la frontera.
- Pulse la tecla Intro para terminar. Una línea que mostrará el límite de la zona de la punta y volver a calcular el área de la punta. Los resultados aparecerán en la columna final Protrusión distal. Si el área de la punta no está en la posición deseada, seleccionando la opción "Restablecer Protrusión distal" en la "Revisión" botón restablecerá los puntos a sus posiciones iniciales. Si una zona de la punta se encuentra, pero no debería existir, seleccionando la opción "Eliminar Protrusión distal" de la "Revisión" botón mover los puntos en la parte inferior de la fruta, resultando en un valor de 0,0 para la "profundidad extremo distal" de la columna.
- Auto-rotación. Esta función se ha desarrollado específicamente para las semillas de tomate, para que puedan ser automáticamente alineado con la punta en la misma dirección. En este momento, la función de rotación automática no funciona en otros objetos, tales como las frutas.
- Ajuste elipse. Esta función permite al usuario cambiar el tamaño y / o mover la elipse interna para definir las áreas internas de la fruta. Este atributo se utiliza para la función de excentricidad interna y la forma del fruto atributo índice interno de la asistencia técnica.
- Seleccione la pestaña de excentricidad interna, y luego seleccionar cualquiera de las columnas de la ficha. Seleccione un "tamaño de la elipse por defecto" en el menú "Configuración".
- Seleccione un objeto y haga clic en "Revisar" botón. Seleccione "Ajustar Elipse" de la lista desplegable.
- Dos puntos parecen que representan los puntos superior e izquierdo de la elipse. Mover a los dos cambia de tamaño y re-centros de la elipse con respecto a los dos nuevos puntos.
- Una vez que estos puntos se han creado a su posición deseada, pulse la tecla Enter. La elipse se vuelve a dibujar. Si la posición es aceptable, pulse Intro una vez más y los valores de las columnas será actualizado.
- Si la elipse interna necesita ser movido sin ser reformada, haga clic en el centro de los objetos, donde los puntos eran. Dos líneas y tres puntos verdes aparecerán. Mover el punto situado aproximadamente en el centro de la fruta a una nueva ubicación para mover la elipse sin cambiar su tamaño.
- Pulse Intro para terminar.
- Ajustar los límites pericarpio. Esta función permite al usuario definir la región del pericarpio y debe ajustarse al área de pericarpio "y" el espesor del pericarpio "se seleccionan en la sección" latitudinal "ficha.
Nota: para las frutas que son muy madura, puede ser difícil o imposible distinguir el pericarpio del resto de la fruta.- Seleccione un objeto y haga clic en "Revisar" desplegable menu. Seleccione "Default límite pericarpio" y establecer el valor predeterminado que mejor se adapte el pericarpio.
- Para otros ajustes, seleccione "Ajustar el límite de pericarpio" de la "Revisión" del menú desplegable.
- En la ventana superior derecha, seleccione la ubicación de los límites del pericarpio que necesita ser modificado. Esto se logra haciendo clic izquierdo en el punto de partida y el punto final del límite incorrecto. Como resultado, la frontera delimitada serán eliminados. Para obtener los mejores resultados, la sección más pequeña posible de los límites deben ser seleccionados en un momento dado.
- Para añadir una nueva frontera, a la izquierda, haga clic en el segundo punto de vuelta al primer punto. Continúe haciendo clic para seguir el contorno deseado. Botón derecho del ratón para deshacer una modificación anterior. Múltiples modificaciones se pueden deshacer por clics consecutivos derecha.
Nota: Las modificaciones pericarpio demasiados límites puede resultar en choque de este programa. - Para confirmar la nueva frontera, pulse la tecla "Enter". De lo contrario, pulse la tecla "Esc" para cancelar esta operación.
- Seleccione "Reset pericarpio límite" para volver el límite a su posición original.
- Para el análisis de color, cuando el límite de la carne no está en el borde de la imagen de la fruta (por ejemplo, un corte transversal en el hombro de frutas, que muestra la piel de la fruta por encima del corte transversal, como se muestra en la Figura 4), el usuario tiene que abrir la "prueba de color" cuadro de diálogo en el menú "Configuración". En este cuadro de diálogo, el valor mínimo de azul tiene que ser de 30 y se guarda. Si las frutas son <3 cm, establezca el valor mínimo a 20 azul. Este valor puede ser necesario ajustar más si TA tiene problemas para encontrar los límites correctos.
6. Ajustes definidos por el usuario
Para algunos de los atributos, el usuario debe seleccionar la configuración en la que debe ser la medida tomada. Esto se puede hacer antes o después del análisis y dependerá de si un experimento se repite en los mismos parámetros que se utilizaban anteriormente o si el usuario quiere hacer análisis exploratorios con el fin de definir la configuración apropiada para el nuevo análisis.
- Ajuste de blockiness extremo distal y proximal. Blockiness se calcula como la proporción entre la anchura en una proporción seleccionada por el usuario de la altura más cercana al extremo distal / proximal de la fruta a la mitad de ancho (Figura 5). Esto permite al usuario seleccionar o cambiar la ubicación en el objeto donde se toma la medición. Las posiciones blockiness superior e inferior se puede cambiar mediante la introducción de un nuevo valor en la "posición blockiness" bajo el botón "Configuración".
- Ajuste de los ángulos de micro y macro. Esta configuración se utiliza para el cálculo de ángulos en distintas posiciones de los extremos de la fruta (Figura 5). El ajuste macro se utiliza normalmente para los ángulos de 5 a 40% a lo largo de la frontera y el establecimiento de micro se utiliza de 2 a 10% a lo largo de la frontera.
- Número de puntos morfométricos. Esta función encuentra los puntos a lo largo de la frontera de cada objeto en la imagen cargada. Los extremos distal y proximal se utilizan como puntos de referencia para todos los objetos en la imagen. El número de puntos de medida a lo largo de la frontera pueden ser seleccionados por "Número de puntos morfométricos" bajo el menú "Configuración". Entre 4 y 30 puntos pueden ser seleccionados. El software automáticamente dividirá el número de puntos seleccionados por la mitad y los distribuyen de manera uniforme a cada lado de la fruta entre los extremos distal y proximal.
7. Guardado y exportación de datos
- Guardar los datos
- Después de los ajustes manuales de un análisis de la imagen y la imagen de TA, haga clic en el "Fruto Guardar". Toda la información actual, incluyendo ajustes manuales y los objetos no se selecciona, se guardarán en un archivo nuevo con el mismo nombre de la imagen original y una extensión de TMT. Cada vez que se selecciona un archivo, el archivo de tmt guarda con el mismo nombre que se abrirá automáticamente, ya que está relacionado con el archivo original. Sin embargo, el archivo de TMT se debe almacenar en la misma carpeta que el archivo de imagen jpg (ver sección 4.1). Si el software no almacena los archivos de TMT y jpg en la misma carpeta, mover la carpeta de imágenes a la unidad C:.
- Para volver al archivo de la imagen original, sin que ninguno de los ajustes, simplemente borre el archivo tmt asociados. Una alternativa es seleccionar "Analizar" y volver a analizar la imagen original. Sin embargo, tenga en cuenta que cualquier TMT con el mismo nombre que la imagen fija se asocia a la imagen la próxima vez que el archivo se abre a menos que, por supuesto, los ajustes se guardan en el archivo de TMT.
- Exportación de datos
- El usuario puede exportar datos de una imagen individual, seleccione el botón "Export". Los datos se pueden exportar a un archivo de Excel y mostrar los valores de los atributos de cada fruta, el promedio y la desviación estándar.
- Solicitud de asistencia técnica también se puede exportar valores de los atributos de dos o más imágenes ("Análisis de lotes" la función).
- Para estacionesrt el análisis por lotes, haga clic en "Abrir imagen" botón.
- Seleccione los archivos de imagen por lotes analizados. Se seleccionan varios archivos utilizando la tecla "Shift" o la tecla "Ctrl" mientras selecciona los archivos adicionales. Después se seleccionan los archivos, haga clic en la opción "Abrir" clave.
- Al usuario se le pedirá que seleccione el tipo de salida de análisis del lote: "Sólo promedio", "promedio y desviación estándar" o "mediciones individuales por imagen". Un ejemplo de los dos modos de exportación se muestra en la Figura 6.
- Elegir un nombre para el archivo de Excel que se creó y haga clic en "Guardar" clave. El software se abre automáticamente los archivos y comenzar el análisis por lotes. Si los archivos de imagen han sido previamente analizadas y guardadas por el TA, el salvado. Tmt archivos serán abiertos para el análisis del lote. Si los archivos no han sido previamente analizados, el software se ejecutará el análisis de las imágenes sin necesidad de ajustes manuales y anular. TA puede llevar a cabo un análisis del lote de al menos 100 imágenes a 600 dpi.
- Análisis de lotes para el análisis de color. Abrir la "Prueba de Color" opción en el menú de configuración. Consulte el análisis de lotes y haga clic en Analizar. Una nueva ventana aparecerá para seleccionar las imágenes para analizar. En la siguiente ventana especifique el nombre y el directorio para el archivo de datos. Haga clic en Guardar. El archivo de salida contiene el nombre de cada imagen (basado en el nombre del archivo) y los valores medios de color de cada fruta en la imagen. Los parámetros incluidos en la salida son los siguientes: el parámetro 1, parámetro 2, R, G, y los valores B, la luminosidad, L *, * a, y los valores de b *, así como los valores de tono y croma. Módulo de prueba de color puede hacer un análisis de lotes de hasta 100 imágenes de frutas en función del hardware de la computadora s.
8. Ejemplos de análisis de datos
La salida generada por el TA se puede utilizar para muchas aplicaciones. En los estudios genéticos, la salida se utiliza para detectar la forma del fruto QTL (loci de caracteres cuantitativos) en varias poblaciones segregantes derivadas de cruces entre diferentes variedades de tomate cultivadas (S. Lycopersicum) y la especie silvestre S. pimpinellifolium adhesión LA1589 1,4,5. TA también se puede utilizar para clasificar la fruta en forma de categorías 6 y analizar los frutos de tomate decoloración de color debido a la enfermedad fisiológica "hombro amarillo" 3. Además, el software se ha utilizado para analizar otros órganos de plantas tales como hojas y semillas 7 8,9.
9. Resultados representante
La salida de la asistencia técnica se ha utilizado para aplicaciones muy variadas. En los estudios de la forma del fruto QTL, las imágenes de frutas (8 a 10 frutos por planta en una sola imagen) se obtuvieron de un total de 96 a 130 plantas en cada población. Posteriormente, estas imágenes fueron analizadas por TA 4,5. Para detectar la asociación entre los fenotipos y genotipos, los análisis de QTL se realizaron mediante la asignación de intervalo de compuestos 10,11 y mediante la asignación de intervalo de multirrasgo compuesto de subconjuntos de atributos en cada población de 12. Como resultado, muchas regiones del genoma de la forma del fruto de tomate de control fueron identificados. Algunas de estas regiones estuvieron presentes en varias poblaciones, mientras que otros son exclusivos de una población. Mientras que algunos QTLs forma de la fruta (por ejemplo, oval, el sol y fs8.1) eran conocidos de los estudios de mapeo anteriores, varios otros loci fueron descubiertos recientemente. En total, 17 a 36 QTLs controlan los atributos de frutas forma se han detectado en tres poblaciones segregantes 2,4.
Los datos generados por asistencia técnica también ha sido analizado utilizando el Análisis de Componentes Principales (PCA). En un estudio, quince atributos de la forma se somete a la ACP, y los tres primeros componentes principales (PC) fueron asignadas posteriormente como rasgos. Los datos muestran que los QTL PC se superponían con QTL atributo que contribuían al componente 4. La segregación de las poblaciones también fueron utilizados para comparar los QTL identificados con la morfometría de los QTL identificados con los atributos de la forma. Una vez más, el QTL morfometría, se mostró a coincidir con la forma QTL fruta y controlar los atributos de tamaño en un 93% de los 2 casos. Estos resultados muestran claramente la validez y la reproducibilidad de los datos producidos por la asistencia técnica en el análisis de la morfología de la fruta.
Otra aplicación de la asistencia técnica es la creación de un sistema de clasificación de la fruta forma de identificar cultivares de tomate sobre la base de mediciones objetivas de la fruta de forma. Una colección de germoplasma de ~ 350 accesiones de tomate de origen diverso y la morfología de la fruta fue evaluada. Aproximadamente ocho de fruta de cada planta fueron digitalizadas y analizadas con TA. Dos sistemas de clasificación existentes, el IPGRI y la UPOV 13 14, se evaluaron y se compararon con las comparaciones visuales a las imágenes de frutas en nuestra colección. Hemos modificado la clasificación morfológica de estos dos sistemas mediante la combinación de varias categorías y la creación de dos nuevos 6. El prcategorías oposed son planos, redondo, largo, rectangular, obovoides, elipsoide, el corazón y Oxheart. Las ocho nuevas categorías adaptado del IPGRI 13 y 14 sistemas de UPOV son más distinguibles visualmente, y se analizaron mediante medidas de asistencia técnica. La salida de AT de 37 atributos de cada adhesión fue sometido a PCA y el análisis discriminante lineal (LDA) para identificar las medidas que mejor definen a cada categoría de la forma del fruto, y también para evaluar la precisión con los atributos de discriminador de explicar la clasificación visual de cada entrada. Una posible aplicación de este sistema de clasificación de la fruta forma sería utilizar la salida de la asistencia técnica a las adhesiones de racimo sobre la base de datos fenotípicos, y determinar las asociaciones entre las diferentes categorías de frutas de forma.
El módulo de prueba de color en el TA se comparó con mediciones de color tomadas con un colorímetro (CR300) en una endogámica retrocruzamiento (CIB) de la población derivada de los cruces entre S. lycopersicum cultivares de procesamiento 3. La L *, a *, b * los valores del colorímetro fueron comparables a los valores de color obtenidos a partir de tres diferentes escáneres con TA. Sin embargo, las diferencias entre los tres exploradores fueron observados debido a hardware, software, o no estandarizadas los valores RGB. En consecuencia, la opción de introducir los valores de corrección se llevó a cabo en la prueba de color para permitir la calibración del escáner. En un estudio genético con prueba de color de asistencia técnica, la variación genética para el color y la uniformidad del color fue significativamente mayor que cuando esos valores se obtuvieron de un colorímetro. Estas diferencias se deben a los parámetros de asistencia técnica de medición del color de una superficie total, mientras que el colorímetro analiza sólo unos pocos puntos en la superficie. Por último, la asistencia técnica ha sido probada y fue capaz de analizar el color y la uniformidad de color en otros cultivos como la papa, pepino, melón, fresa y 3.
Figura 1. Corrector de color estándar para el módulo de prueba de color para calibrar los valores de color obtenidos a partir de escáneres diferentes y en diferentes momentos.
Figura 2. Imágenes digitalizadas de alta calidad son necesarios para el buen funcionamiento de la asistencia técnica. A) Un ejemplo de una imagen de baja calidad. TA tratará de encontrar los objetos en la imagen. Cuando hay grandes espacios vacíos, como se muestra aquí, la asistencia técnica no funcione correctamente o se bloquee. Algunas frutas no fueron secados con material absorbente, y el jugo en la pantalla del escáner prevenir TA de reconocer los límites de frutas correcta. Además, cuando la mayoría de las frutas no están bien orientados verticalmente, muchos de los atributos no se calculan correctamente. Estas imágenes de baja calidad significativamente más lento el análisis de la forma de la fruta debido a la extensa ajustes manuales que tendrá que hacerse antes del análisis. B) Un ejemplo de una imagen de alta calidad. Los frutos son de orientación vertical correctamente, cerca espaciados, mientras que no se toquen entre sí y borrado en seco.
Figura 3. Captura de pantalla del software de asistencia técnica. La ventana superior muestra los botones de varias herramientas disponibles (es decir, la imagen de abrir, guardar la fruta, la exportación de datos, el tamaño en forma, analizar y revisar). El objeto en la ventana superior derecha se ha seleccionado para realizar ajustes manuales y los datos se muestran en la ventana inferior derecha. Los valores de esta fruta se destacan en gris en la ventana inferior derecha de datos. Los objetos se indica en amarillo en la ventana de la izquierda se incluyeron en los análisis mientras que los objetos con un contorno azul no se incluyeron en los análisis.
Figura 4. Una imagen utilizada para el Analizador de tomate - la aplicación de prueba de color.
Figura 5. Ajustes definidos por el usuario. A) los atributos blockiness. La posición superior se utiliza para calcular blockiness extremo proximal y los atributos de un triángulo. El ajuste de la posición superior determina el lugar donde se mide X (= 10% en la figura). La posición inferior se utiliza para calcular blockiness extremo distal y los atributos de un triángulo. El ajuste de la posición inferior determina donde y se mide (= 90% en la figura). Los valores de estas posiciones igual al porcentaje de la altura de la parte superior de la fruta. B) atribuye Macro ángulo. Las líneas verdes representan el porcentaje (= 20% en la figura) a lo largo de la frontera desde el final (cuadrado negro en la figura) donde se realizará el ángulo medido. El software determina la pendiente con + / - 5% del valor seleccionado. Para los ángulos de las microempresas, el software determina la pendiente con + / - 2% del valor seleccionado.
Figura 6. Un ejemplo de los datos de salida obtenidos con la herramienta de exportación de la imagen mostró en la Figura 3. A) Salida de mostrar los valores de atributo para cada fruta, el promedio y la desviación estándar. B) Salida de mostrar los valores del atributo media y la desviación estándar de 10 variedades de tomate.
| L * | a * | b * | |
| 1 | 37.986 | 13.555 | 14.059 |
| 2 | 65.711 | 18.13 | 17.81 |
| 3 | 49.927 | -4,88 | -21,925 |
| 4 | 43.139 | -13,095 | 21.905 |
| 5 | 55.112 | 8.844 | -25,399 |
| 6 | 70.719 | -33,397 | -0,199 |
| 7 | 62.661 | 36.067 | 57.096 |
| 8 | 40.02 | 10.41 | -45,964 |
| 9 | 51.124 | 48.239 | 16.248 |
| 10 | 30.325 | 22.976 | -21,587 |
| 11 | 72.532 | -23,709 | 57.255 |
| 12 | 71.941 | 19.363 | 67.857 |
| 13 | 28.778 | 14.179 | -50,297 |
| 14 | 55.261 | -38,342 | 31.37 |
| 15 | 42.101 | 53.378 | 28.19 |
| 16 | 81.733 | 4.039 | 79.819 |
| 17 | 51.935 | 49.986 | -14,574 |
| 18 | 51.038 | -28,631 | -28,638 |
| 19 | 96.539 | -0,425 | 1.186 |
| 20 | 81.257 | -0,638 | -0,335 |
| 21 | 66.766 | -0,734 | -0,504 |
| 22 | 50.867 | -0,153 | -0,27 |
| 23 | 35.656 | -0,421 | -1,231 |
| 24 | 20.461 | -0,079 | -0,973 |
Tabla 1. L *, a *, b * Los valores para cada parche corrector del color (ver Figura 1). La fuente de la fuente luminosa se D50 y el ángulo de observación fue de 2 °.
Discussion
Evaluación de alto rendimiento y precisa de la morfología de la planta de órganos y el color es difícil debido a su naturaleza cuantitativa y cuantificación a menudo subjetiva. TA proporciona mediciones objetivas y precisas de los rasgos morfológicos de frutas varias y colorimétricas de un modo de alto rendimiento y semi-automáticas. La utilidad de la asistencia técnica se ha demostrado en estudios que llevaron a la identificación de la forma del fruto de tomate QTL 2,4,5. Además, la clasificación de cultivars6 y la taxonomía de un grupo de especies se ha evaluado utilizando la salida de la asistencia técnica 15,16. Alta expresión de los resultados fruto de tomate forma de sol gen en 17 frutos alargados. Utilizando la forma de asistencia técnica, las hojas y los cotiledones se determinó en las líneas de expresión de sol a un alto nivel 7, lo que demuestra que la aplicación se puede utilizar con eficacia para medir la morfología de los órganos de la planta y otros. Por otra parte, la asistencia técnica ha sido muy importante en la identificación de las bases genéticas del tamaño de la semilla de tomate y girasol 8,9. Por último, el módulo de prueba de color aplicado en asistencia técnica es más precisa y exacta, y menos costoso que otros métodos para analizar el color del fruto de tomate. En resumen, la asistencia técnica se ha convertido en una herramienta clave para la evaluación objetiva y fiable de la morfología y la variación del color de los órganos de la planta.
Acknowledgments
Esta investigación fue financiada por la National Science Foundation (DBI 0227541).
References
- Brewer, M. T. Development of a controlled vocabulary and software application to analyze fruit shape variation in tomato and other plant species. Plant Physiol. 141 (1), 15-25 (2006).
- Gonzalo, M. J. Tomato Fruit Shape Analysis Using Morphometric and Morphology Attributes Implemented in Tomato Analyzer Software Program. Journal of the American Society for Horticultural Science. 134 (1), 77-87 (2009).
- Darrigues, A. Tomato analyzer-color test: A new tool for efficient digital phenotyping. Journal of the American Society for Horticultural Science. 133 (4), 579-586 (2008).
- Brewer, M. T., Moyseenko, J. B., Monforte, A. J., van der Knaap, E. Morphological variation in tomato: a comprehensive study of quantitative trait loci controlling fruit shape and development. J Exp Bot. 58 (6), 1339-1349 (2007).
- Gonzalo, M. J., Knaap, E. vander A comparative analysis into the genetic bases of morphology in tomato varieties exhibiting elongated fruit shape. Theor Appl Genet. 116 (5), 647-656 (2008).
- Rodríguez, G. R. Diversity of SUN, OVATE and FAS in the tomato germplasm and their effect on fruit morphology (in preparation. , Forth Coming Forthcoming.
- Wu, S. Masters Thesis. , The Ohio State University. (2009).
- Orsi, C. H., Tanksley, S. D. Natural variation in an ABC transporter gene associated with seed size evolution in tomato species. PLoS Genet. 5 (1), e1000347-e1000347 (2009).
- Yue, B., Cai, X., Yuan, W., Vick, B., Hu, J. Mapping quantitative trait loci (QTL) controlling seed morphology and disk diameter in sunflower (Helianthus annuus L). Helia. 32, 17-35 (2009).
- Zeng, Z. B. Theoretical Basis for Separation of Multiple Linked Gene Effects in Mapping Quantitative Trait Loci. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 90 (23), 10972-10976 (1993).
- Zeng, Z. B. Precision Mapping of Quantitative Trait Loci. Genetics. 136 (4), 1457-1468 (1994).
- Jiang, C. J., Zeng, Z. B. Multiple-Trait Analysis of Genetic-Mapping for Quantitative Trait Loci. Genetics. 140 (3), 1111-1127 (1995).
- International Plant Genetic Resources Institute. IPGRI Descriptors for Tomato (Lycopersicon spp.). , Roma, Italy. 47-47 (1996).
- International Union for the Protection of New Varieties of Plants. UPOV Guidelines for the Conduct of Tests for Distinctness, Uniformity, and Stability. TOMATO (Lycopersicon Lycopersicum (L.) Karsten Ex Farw.). , Geneva. 51-51 (2001).
- Depypere, L., Chaerle, P., Mijnsbrugge, K. V., Goetghebeur, P. Stony endocarp dimension and shape variation in Prunus section Prunus. Annals of Botany. 100 (7), 1585-1597 (2007).
- Depypere, L., Chaerle, P., Breyne, P., Mijnsbrugge, K. V., Goetghebeur, P., P, A combined morphometric and AFLP based diversity study challenges the taxonomy of the European members of the complex Prunus L. section Prunus. Plant systematics and evolution. 279 (1-4), 219-231 (2009).
- Xiao, H., Jiang, N., Schaffner, E., Stockinger, E. J., van der Knaap, E. A retrotransposon-mediated gene duplication underlies morphological variation of tomato fruit. Science. 319 (5869), 1527-1530 (2008).
