DE69713886T2 - Verfahren zur bestimmung von reife und qualität von pflanzensamen und vorrichtung zum sortieren desselben - Google Patents

Verfahren zur bestimmung von reife und qualität von pflanzensamen und vorrichtung zum sortieren desselben

Info

Publication number
DE69713886T2
DE69713886T2 DE69713886T DE69713886T DE69713886T2 DE 69713886 T2 DE69713886 T2 DE 69713886T2 DE 69713886 T DE69713886 T DE 69713886T DE 69713886 T DE69713886 T DE 69713886T DE 69713886 T2 DE69713886 T2 DE 69713886T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
seeds
chlorophyll
seed
fluorescence
plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69713886T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69713886D1 (de
Inventor
Hendrik Jalink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stichting Dienst Landbouwkundig Onderzoek DLO
Original Assignee
Plant Research International BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Plant Research International BV filed Critical Plant Research International BV
Publication of DE69713886D1 publication Critical patent/DE69713886D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69713886T2 publication Critical patent/DE69713886T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • A01C1/02Germinating apparatus; Determining germination capacity of seeds or the like
    • A01C1/025Testing seeds for determining their viability or germination capacity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07CPOSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/34Sorting according to other particular properties
    • B07C5/342Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
    • B07C5/3425Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain
    • B07C5/3427Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour of granular material, e.g. ore particles, grain by changing or intensifying the optical properties prior to scanning, e.g. by inducing fluorescence under UV or x-radiation, subjecting the material to a chemical reaction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Pretreatment Of Seeds And Plants (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Reife und Qualität von Samen durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Strahlen. Aufgrund dieser Bestrahlung wird das in den Samen vorliegende Chlorophyll unmittelbar Fluoreszenz zeigen. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Sortieren von Samen, die im wesentlichen aus einem Zufuhrteil für die Samen besteht, einem Teil zur Bestrahlung der Samen mit elektromagnetischer Strahlung, einem Teil zur Messung des von den Samen zurückkommenden Signals und einem Trennungsteil, das auf der Grundlage des von den Samen zurückkommenden Signals arbeitet. Samen werden als Reproduktionseinheit der Pflanze nach sexueller oder nicht-sexueller Befruchtung des Eis definiert. Mit der Bezeichnung "Chlorophyll" werden alle Erscheinungsformen des Chlorophyll-Moleküls bezeichnet, wie das bekannte Blattgrün Chlorophyll, Protochlorophyll und alle weiteren möglichen Konfigurationen.
  • Die Bestimmung der Menge der Chlorophyllfluoreszenz der Samenhülle ist ein gutes Verfahren für die Bewertung der Reife und Qualität der Samen. Es hat den Anschein, daß gleichzeitig mit der Reifung der Samen das Chlorophyll, das in den Samen vorliegt, abgebaut wird. Während des Reifungsprozesses wird daher die Menge des Chlorophylls in der Samenhülle abnehmen. In Übereinstimmung damit verändert sich die Farbe von grün (u. a. durch die Gegenwart des Chlorophylls in unreifen Samen) zu einer Farbe, die von der untersuchten Art abhängt. Es erscheint ferner, daß Samen mit Brüchen in der Samenhülle höhere Chlorophyllfluoreszenzsignale auf weisen. Aufgrund dieser Brüchen in der Samenhülle wird das darunterliegende, Chlorophyll enthaltende Gewebe (Cotyledonen, Endosperm oder Embryo) freigelegt. Mit bekannten Vorrichtungen, die zur Sortierung von Samen aufgrund der Farbe verwendet werden, können Samen in Grün-Klassen eingeteilt werden. Die Unterscheidung der Reife auf Grundlage der Farbe ist jedoch nicht befriedigend: Nur große Reifeunterschiede können durch Farbsortierungsvorrichtungen bestimmt werden. Die Menge des Chlorophylls in der Samenhülle ist daher eine bessere Grundlage zwischen Samen zu unterscheiden, die einen verschiedenen Reifegrad auf weisen.
  • Bei der Bewertung der Menge der Chlorophyllfluoreszenz gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Reifegrad des Samens und, ob Brüche in der Samenhülle vorliegen, mit hoher Sicherheit bestimmt werden. Dies ermöglicht es, Samen im Hinblick auf ihren Reifegrad und die Gegenwart von Brüchen in der Samenhülle wie in den Beispielen beschrieben, zu sortieren. Die Grenze einer Klasse hängt von der Art und der Charge der Samen ab und wird auf Grundlage der Verteilung der gemessenen Fluoreszenz einer Probe, die zufälligerweise aus einer bestimmten Charge von Samen ausgewählt wurde, bestimmt. Die Qualität des Samens innerhalb einer Klasse hängt u. a. von der Auswahl der Grenzbereiche der Klasse ab. Allgemein ausgedrückt, ist die Qualität reiferer Samen höher im Vergleich zu weniger reifen oder unreifen Samen bei Samen, die nach der Reifung in einer trockenen Frucht lokalisiert sind (wie Samen des Kohls oder der Karotte). Samen, die in einer feuchten Frucht reifen (wie Samen von Pfeffer und Tomate) weisen ein Optimum in ihrer Reife auf. Unreife Samen sowie Samen, die überreif sind, weisen eine geringere Qualität im Vergleich zu Samen optimaler Reife auf. Die Qualität wird dabei über den Reifegrad des Samens, Anzahl und Größe der Brüche in der Samenhülle, Prozentsatz der Keimung, Geschwindigkeit der Keimung, Gleichmäßigkeit der Keimung, Wuchskraft, Prozenzsatz normaler Sämlinge, Gesundheit und Lagerfähigkeit definiert. Samen mit optimaler und gleichmäßiger Reife und ohne Brüche keimen gleichmäßiger und erzeugen weniger abnormale Sämlinge. Samenbehandlungen, wie Beschichtungen, weisen eine bessere Wirkung auf (schnellere und gleichmäßigere Keimung), wenn die Samen eine bestimmte Reife erreicht haben. Reife Samen weisen ferner eine bessere Lagerfähigkeit als weniger reife oder unreife Samen auf. Unreife Samen und Samen mit Brüchen sind zudem empfindlicher gegenüber einer Infektion durch Schädlinge. Ein schlechter Gesundheitszustand während der Entwicklung des Samens kann ferner den Reifungsprozeß stören. Dies wird zu nicht-gesunden Samen mit einem geringeren Reifegrad als bei gesunden Samen führen.
  • Ein Verfahren zur Bestimmung der Chlorophyllmenge in Samen ist aus der Veröffentlichung von Tkachuk und Kuzina in "Chlorophyll analysis of whole rapeseed kerneis by near infrared reflectance", Canadian Journal of Plant Science (1982) 62: 875- 884, bekannt. Dort wurde ein Spektrophotometer verwendet, um einen Lichtstrahl bekannter Wellenlänge auf den Samen zu richten. Nach Reflektion bestimmt die Vorrichtung die teilweise Absorption des Lichtstrahls. Vorzugsweise werden die Bestimmungen im Wellenlängenbereich von 400-2400 nm durchgeführt. Das Reflektionsspektrum ist eine bekannte Meßgröße für die Chlorophyllmenge. Die Menge des Chlorophylls wird mit dem Ziel bestimmt, die Menge des Chlorophylls in dem Öl ausgepreßter Samen so gering wie möglich zu belassen. Der größte Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Tatsache, daß verschiedene Wellenlängen, vorzugsweise 16, verwendet werden müssen, um ein verläßliches Ergebnis zu erhalten. Dieses Verfahren ist nicht ausreichend sensitiv und zu kompliziert, um in einer Sortierungsvorrichtung verwendet zu werden.
  • Im Stand der Technik sind verschiedene weitere Verfahren bekannt, um die Reife und Qualität der meisten Früchte zu bestimmen. S. Gungsekaran, M. R. Paulsen und G. C. Shove haben in "Optical Methods for Non-Destructive Quality Evaluation of Agricultural and Biological Materials", Review Paper, Journal of Agricultural Research (1985), 32, 209-241, die Menge des Chlorophylls in den meisten Früchten gemessen, um deren Reife zu bestimmen. Vom Prinzip her, wurde dabei Licht Absorption bei einer Wellenlänge von 670 nm verwendet. Die Möglichkeit, die Chlorophyllmenge des Samens einer Pflanze zu bestimmen, wurde nicht erwähnt.
  • Das Verfahren der Lichtabsorption ist nicht destruktiv im Hinblick auf die zu untersuchenden Samen, jedoch nicht geeignet Samen auf der Grundlage der Menge des Chlorophylls zu sortieren, da die Sensitivität gering ist.
  • R. M. Smillie, S. E. Hetherinton, R. G. R. Chaplin und N. L. Wade haben in "Applications of Chlorophyll fluorescence to postharvest physiology and storage of mango and banana fruit and the chilling tolerance of mango cultivars", Asean Fruit Journal (1987), 3(2), 55-59, the Chlorophyllfluoreszenz mit dem Ziel gemessen, die photosynthetische Aktivität der Frucht zu bestimmen. Die Veränderungen der Chlorophyllfluoreszenz in der Hülle der geernteten Frucht während der Reifung während einer Kühlung wurden untersucht. Die Geschwindigkeit, mit der die Chlorophyllfluoreszenz während der Kühlung abnahm, wurde für die Auswahl kühlungsresistenter Sorten verwendet. Das Verfahren von Smillie et al., benötigt mindestens eine Stunde, während derer das Pflanzenmaterial an die Dunkelheit gewöhnt wird und die folgenden Änderungen in der Chlorophyllfluoreszenz bei Niedriglichtbedingungen werden anschließend mindestens über eine Zeitdauer von 2 Sek. bestimmt. Es werden verschiedene Beispiele gegeben, in denen Chlorophyllfluoreszenz verwendet werden könnte. Die Möglichkeit der Bestimmung der Reife und Qualität von Samen wird jedoch nicht erwähnt. Die Möglichkeit der Bestimmung des 0-Wertes der Fluoreszenz, F0, welcher unmittelbar nach der Erregung durch Anschalten des Lichts gemessen wird, wird erwähnt, F0 hängt jedoch von der Photosynthese ab. Es wird beansprucht, daß F0 nicht mit der Menge des Chlorophylls korrelieren muß. Die Möglichkeit der Bestimmung der unmittelbaren Chlorophyllfluoreszenz des photosynthetisch inaktiven Chlorophylls in trocknen Samen wird auch nicht erwähnt und die Anwendung einer Sortierung der Samen im Hinblick auf das Chlorophyllfluoreszenzsignal nach Qualität und Reife wird auch nicht erwähnt.
  • Europäische Patentanmeldung EP A 0 237 363 offenbart ein Fluoreszenzmeßgerät, das hergestellt wurde, um die Interferenz der Reflektion in dem Fluoreszenz signal auszuräumen, jedoch kein Gerät zur Bestimmung der Menge des Chlorophylls in Samen mit dem Ziel, Samen zu sortieren. Die vorliegende Erfindung nutzt das Verfahren zur Korrektur der Reflektion der Probe gemäß Anspruch 1 der EP A 0 237 363 nicht, sonder verwendet ein Funkentstörfilter mit einer LED Lampe oder einem Laser, um die Reflektion der Signale in den Fluoreszenzsignalen zu verhindern.
  • Europäische Patentanmeldung EP-A 0 434 644 offenbart ein tragbares Gerät, das hergestellt wurde, um das Verhältnis der Fluorszenz bei 690 und 730 für die photosynthetische Aktivität (wie in Anspruch 1 und 2 erwähnt) zu messen und den Kautsky Effekt zu messen, welcher auch eine Reaktion der photosynthetischen Aktivität ist. Es wird nicht auf die Verwendung der Vorrichtung zur Bestimmung der Chlorophyllfluoreszenz photosynthetisch inaktiver Samen und auf die Sortierung von Samen auf der Grundlage des Chlorophyllfluoreszenzsignals nach Reife und Qualität verwiesen. Trockene Samen zeigen keine photosynthetische Aktivität und daher auch keinen Kautsky Effekt.
  • Es steht ein destruktives Verfahren zur Verfügung, um die Menge des Chlorophylls zu bestimmen. Dieses Verfahren basiert auf der Extraktion und ist international als Standardverfahren für die Bewertung der Chlorophyllmenge in Rapssamen anerkannt und wird in J. K. Daun in "Rapeseed - Determinatin of Chlorophyll content Spectrophotometric method". International Standard Organisation, Geneva, (1992) ISO Method 10519, beschrieben.
  • Dieses Verfahren basiert darauf, daß trockene Samen in einer mechanischen Mühle vermahlen werden, wonach das Chlorophyll durch eine Flüssigkeit extrahiert wird. Mittels eines Spektrophotometers wird ein Absorptionsspektrum in derselben Art, wie von Tkatchuk et al., beschrieben, jedoch hier durch Transmission, welches für das Chlorophyll der Flüssigkeit kenn zeichnend ist, bei drei verschiedenen Wellenlängen, 625, 665 und 705 nm bestimmt. Aus diesen Daten kann die Menge des Chlorophylls berechnet werden. Das zuvor erwähnte Verfahren ist eindeutig destruktiver Natur, da die Samen vermahlen werden. In der gleichen Art, wie in dem Artikel von Tkatchuk et al. beschrieben, wird auch dieses Verfahren dazu verwendet, um die Menge an Chlorophyll zu bestimmen, damit diese so gering wie möglich im Öl der ausgepreßten Samen vorliegt.
  • Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels dessen es möglich wird, Samen im Hinblick auf ihre Reife und Qualität auf der Grundlage ihrer Chlorophyllmenge in der Samenhülle zu sortieren, ohne den Samen zu zerstören. Es ist ferner möglich, im Hinblick auf Brüche in der Samenhülle auf der Grundlage der Gegenwart von Chlorophyll im inneren Gewebe des Samens zu sortieren, welches aufgrund der Brüche aufgedeckt wird. Kennzeichnend für die vorliegende Erfindung ist die hohe Sensitivität und sehr hohe Geschwindigkeit, mittels derer die Menge der Chlorophyllfluoreszenz der Samenhülle und des inneren Gewebes aufgrund der Brüche bestimmt werden kann. Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Sortieren von Samen im Hinblick auf deren Reife und Qualität mit hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit zur Verfügung.
  • Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung ein nicht-destruktives Verfahren zur Bestimmung der Reife und Qualität von Samen zur Verfügung, umfassend Bestrahlen desselben mit elektromagnetischer Strahlung umfassend Wellenlängen, die geeignet sind, um das photosynthetisch inaktive Chlorophyll des Samens fluoreszieren zu lassen. Führen des von den Pflanzensamen zurückkommenden Signals durch einen Filter, welcher Filter geeignet ist, die Wellenlängen, die zur Erregung des Chlorophylls des Pflanzensamen benutzt werden, herauszufiltern, um ein Chlorophyllfluoreszenzsignal zu erhalten, und Messen des Chlorophyllfluoreszenzsignals.
  • Die Erfindung stellt ferner eine Vorrichtung zum Sortieren von Pflanzensamen zur Verfügung, welche hauptsächlich aus einem Zufuhrteil für die Pflanzensamen besteht, einem Teil zur Bestrahlung der Pflanzensamen mit elektromagnetischer Strahlung, einer Detektorvorrichtung, zum Analysieren des aus den Pflanzensamen zurückkommenden Signals, und einem Trennungsteil, das auf der Grundlage des auf den Pflanzensamen zurückkommenden Signals funktioniert, wobei die elektromagnetische Strahlung Wellenlängen umfaßt, die dazu geeignet sind, das photosynthetisch inaktive Chlorophyll des Pflanzensamens fluoreszieren zu lassen, wobei die Vorrichtung ferner einen Filter umfaßt, der in der Lage ist, die Wellenlängen, die zur Erregung des Chlorophylls benutzt wurden, herauszufiltern, und wobei das Signal, das von den Pflanzensamen zurückkommt, durch den Filter geführt wird, um ein Chlorophyllfluoreszenzsignal zu erhalten, welches Chlorophyllfluoreszenzsignal in dem Detektorbereich gemessen wird.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Sortieren von Pflanzensamen zur Verfügung, welches die Zufuhr von jedem einzelnen Pflanzensamen zu einem Strahlungsbereich, die Bestrahlung des Pflanzensamens in dem Bestrahlungsbereich mit elektromagnetischer Strahlung, welche in der Lage ist, photosynthetisch inaktives Chlorophyll in dem Samen zur Fluoroeszenz anzuregen, das Führen des von dem Pflanzensamen zurückkommenden Signals durch einen Filter, welcher in der Lage ist, die für die Erregung des Chlorophylls verwendeten Wellenlängen herauszufiltern, um ein Chlorophyllfluoreszenzsignal zu erhalten, und das Auftrennen der Samen in verschiedene Klassen auf der Grundlage ihrer einzelnen Fluroeszenzsignale umfaßt, wobei die Werte, die die Klassen definieren, auf der Grundlage der Verteilung der Chlorophyllfluoreszenzsignale einer Probe von Samen bekannter Eigenschaften ausgewählt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann sehr gut in Vorrichtungen durchgeführt werden, die oben beschrieben wurden, mit dem Merk mal, daß die elektromagnetische Strahlung eine solche Wellenlänge auf weist, daß das in den Samen vorliegende Chlorophyll unmittelbar Fluoreszenz zeigt, wobei die Fluoreszenz mittels des Detektors gemessen wird.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf einer Fluoreszenzmessung, die hoch spezifisch für Chlorophyll ist. Andere Verbindungen, welche die Farbe des Samens beeinflussen, jedoch nicht fluoreszieren, werden nicht mit der Messung interferieren. Die Erfindung ermöglicht es ferner, daß kleine Unterschiede in der Chlorophyllmenge der Samenhülle gezeigt werden können. Dies liegt daran, daß die Fluoreszenzmessung wesentlich empfindlicher als eine Farbmessung ist.
  • Das Sortieren auf Grundlage der grünen Farbe und daher im Hinblick auf die Chlorophyllmenge der Samenhülle ist mit einem Farbsortierer sehr schwierig. Die Genauigkeit der Farbsortierung hängt üblicherweise von der Genauigkeit der Messung ab. Bei einer Farbsortierung können lediglich Samen mit einer deutlichen Differenz in grüner Farbe oder großen Brüchen in der Samenhülle sortiert werden. Mit einer Farbsortierungsvorrichtung ist es nicht möglich, zwischen reifen und unreifen Samen zu unterscheiden, wenn die Samen kleine oder keine Unterschiede in der Menge an grüner Farbe aufweisen und/oder wenn die Samen kleine Brüche in der Samenhülle auf weisen. Samen mit geringer Menge grüner Farbe und kleinen Brüchen werden daher als gut klassifiziert. Für eine Farbmessung auf Grundlage der grünen Farbe ist es nicht ausreichend, die Absorption bei 670 nm zu messen. Eine Veränderung in der Absorption um 670 nm kann auch aufgrund einer Veränderung der Konzentration einer oder mehrerer anderer Substanzen in der Samenhülle erfolgen, welche mit dem Absorptionssignal des Chlorophylls bei etwa 670 nm interagieren. Dies ist der Grund dafür, daß man verschiedene Wellenlängen verwenden muß.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Unterschied in der Chlorophyllmenge, die in der Samenhülle einzelner Samen vorliegt, unmittelbar nachweisbar und dies ist sogar in den Fällen möglich, in denen die Hüllen für das menschliche Auge vollständig einheitlich in der Farbe sind. Samen verschiedener Reife können dieselbe Farbe für das menschliche Auge auf weisen, jedoch verschiedene Chlorophyllmengen. Dieses Chlorophyll im Samen ist photosynthetisch inaktiv, da der Metabolismus des Samens nach dem Trocknungsprozeß anhält. Entgegen den Blättern und den meisten feuchten Früchten, zeigen Samen keine sogenannte "variable Fluoreszenz", welche auf photosynthetischer Aktivität begründet ist. Die allgemein verwendeten Chlorophyllfluoreszenzvorrichtungen (z. B. das Pulse Amplitude Modulated Fluorometer von U. Schreiber, beschrieben in "Detection of rapid induction kinetics with a new type of high frequency modulated Chlorophyll fluorometer", Photosynthesis Research (1986), 9: 261-272), werden dazu hergestellt, um photosynthetisch aktive Chlorophyllfluoreszenz zu bestimmen. In der Literatur liegen keine Daten über die Messung der Menge der Chlorophyllfluoreszenz in Abhängigkeit der Reife der Samen oder der Gegenwart von Brüchen in der Samenhülle vor. Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung des Chlorophylls besteht in der Bestrahlung des Chlorophyll-Moleküls mit elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise mit blauem oder/orange/rotem Licht, wodurch das Chlorophyllmolekül elektronisch erregt wird. Die angeregten Moleküle verlieren ihre Energie hauptsächlich durch Hitzeabgabe und etwa 3% mittels Emission von Fluoreszenz, die vorzugsweise im weiten Rot-Bereich gemessen wird. Die Messung wird vorzugsweise so durchgeführt, daß die ausgesendete elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge von etwa 435, 650 oder 670 nm aufweist und die Fluoreszenz vorzugsweise bei etwa 690 oder 730 nm gemessen wird.
  • Wenn die Intensität der Fluoreszenz jedes einzelnen Samens gemäß der vorliegenden Erfindung gemessen wird, kann der Samen anschließend im Hinblick auf seine Reife und Qualität sortiert werden. Im allgemeinen sind Samen mit einer hohen Intensität an Chlorophyllfluoreszenz entweder unreif oder/und weisen Brüche in der Samenhülle auf.
  • Die Erfindung ist sehr empfindlich, vollständig nicht-destruktiv und sehr schnell. Diese Eigenschaften der Erfindung ermöglichen es, eine Sortierungsvorrichtung herzustellen, mittels derer Samen auf der Grundlage der Menge der Chlorophyllfluorszenz ausgewählt werden können. Da die Intensität der Chlorophyllfluoreszenz unmittelbar mit der Reife und der Gegenwart von Brüchen in der Samenhülle und damit der Qualität des Samens zusammen hängt, ist es jetzt möglich, Samen im Hinblick auf ihre Qualität zu sortieren.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner zur Sortierung von Samen genutzt werden, welche für die Extraktion von Öl verwendet werden. Für die Qualität des Öls, das aus den Samen extrahiert wird, ist es wichtig, daß die Menge des Chlorophylls so gering wie möglich ist. Chlorophyll reduziert die Ölqualität und muß daher mittels bestimmter Extraktionsverfahren aus dem Öl entfernt werden Mit der vorliegenden Erfindung können Samen auf der Grundlage der Chlorophyllmenge sortiert werden, wodurch nur Samen mit einer geringen Chlorophyllmenge für die Extraktion des Öls verwendet werden.
  • Für eine gute und konstante Qualität von Kaffee werden die Bohnen im Hinblick auf ihre Farbe sortiert. Dieses Sortieren muß zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, zu dem die Bohnen noch feucht sind. Feuchte Bohnen sind jedoch gegenüber einer Störung empfindlicher als trockene Bohnen. Mit der vorliegenden Erfindung können Kaffeebohnen auf der Grundlage der Chlorophyllmenge sortiert werden, nachdem diese getrocknet wurden. Dies ermöglicht es, die Kaffeebohnen unmittelbar nach der Ernte zu trocknen, wodurch die Chance, daß die Bohnen verderben, verringert wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist für die meisten Arten von Samen von gartenbaulichen Nutzpflanzen, landwirtschaftlichen Nutzpflanzen, Schmuckpflanzen, Waldpflanzen und anderen Samen, wie in Nüssen, Körnern oder Bohnen geeignet. Die Erfindung funktioniert bei allen Samen, in denen Chlorophyll während des Reifungsprozesses abgebaut wird. Die Erfindung funktioniert ferner zum Nachweis von Brüchen in der Samenhülle bei Samen, in welchen das unter den Brüchen liegende Gewebe Chlorophyll enthält.
  • Es ist bevorzugt, eine Fluoreszenzmessung mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung durchzuführen. Dabei handelt es sich um eine einfache Darstellung, wie die Vorrichtung konstruiert sein kann. Die elektromagnetische Strahlung kann u. a. mittels eines LED oder eines Lasers induziert werden. Das Licht von beisielsweise einem LED, das über eine LED Energiezufuhr kontrolliert wird, weist eine maximale Emission bei 650 nm auf, mit einer halben Brandbreite von 22 nm und wird durch einen engen Filter bei 656 nm mit einer halben Bandbreite von 10 nm gefiltert. Der Strahlenteiler reflektiert etwa 50% des LED-Lichtes auf die Linse, welche das Licht auf den Samen konzentriert. Die Chlorophyllfluoreszenz wird durch dieselbe Linse eingefangen. Mit dem Filter wird sichergestellt, daß nur Fluoreszenz von etwa 730 nm von der Photodiode gemessen wird. Der Lock-in-Verstärker verändert das LED-Licht mit einer Veränderungstiefe von 100% und einem Arbeitszyklus von 50% bei einer geeigneten Frequenz. Die Fluoreszenz wird dadurch in derselben Frequenz verändert. Der geänderte Strom der Photodiode wird in ein Signal überführt, das proportional zur Intensität der Fluoreszenz ist. Bei Verwendung eines Lasers als Strahlungsquelle, wird natürlich dasselbe eingesetzt.
  • Es wird ferner darauf hingewiesen, daß es jetzt möglich ist, das Verfahren mittels einer handlichen, transportierbaren Vorrichtung durchzuführen, wodurch die Verteilung der Reife einer Probe in einer Charge von Samen zur Qualitätsermittlung bestimmt werden kann, beispielsweise, ob die Samen ausreichend gut für die Ernte sind. Dies kann an der Stelle durchgeführt werden, an der die Samen gezogen wurden. Es muß nicht mehr mittels Auge oder durch "Gefühl" oder zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Bestäubung durchgeführt werden. Aufgrund von Wettereinflüssen kann es vorkommen, daß es notwendig sein wird, eher oder später zu ernten.
  • Die Erfindung kann ferner in Vorrichtung zur Sortierung von Samen angewendet werden. Die Erfindung kann in alle Arten von Sortierungsvorrichtungen eingebaut werden. Die Erfindung ist insbesondere in den bekannten Farbsortiervorrichtungen anwendbar. Die Lichtquelle kann durch die elektromagnetische Strahlungsquelle ersetzt werden (beispielsweise durch LED oder einen Laser) und das Farbmessgerät durch eine Photodiode.
  • Die Erfindung wird nunmehr durch mehrere Beispiele dargelegt.
  • Beispiele
  • In den folgenden Beispielen wurde die Chlorophyllfluoreszenz der Samenhülle jedes einzelnen Samens erfindungsgemäß bestimmt. Untersuchungen wurden mit Samen von weißem Kohl (Brassica oleracea), Zuckerrübensamen (Beta vulgaris), poliertem Zuckerrübensamen (Beta vulgaris), desinfizierten Möhrensamens (Daucus carota), Peffersamen (Capsicum annuum) und Tomatensamen (Lycopersicon esculentum). Durch beschriebene Erfindung wurden Verbesserungen in der Keimung der Samen und der Nutzbarkeit der Transplantate erzielt, d. h. der Anzahl an Sämlingen, die sich zu normalen Pflanzen entwicklen.
  • Beispiel 1
  • Mit der vorliegenden Erfindung wurde die Chlorophyllfluoreszenz von 1500 weißen Kohlsamen (Brassica oleracea) cv. "Bartolo F1" einzeln gemessen und diese wurden auf der Grundlage der Verteilung der Fluoreszenz in zwei Klassen aufgeteilt. Die Verteilung in die zwei Klassen wird in Tabelle 1 dargestellt. Die Untersuchungen zur Keimung wurden ausgeführt, indem die Samen auf feuchtes Filterpapier auf einer Petrischale bei einer Temperatur von 20ºC gebettet und mit einer transparenten Schicht überdeckt wurden, bei 12 Stunden Dunkelheit und 12 Stunden Licht. Die Samen wurden bei Erscheinen der Wurzelspitze visuell inspiziert, wonach die Keimungsgeschwindigkeit, t&sub5;&sub0;, berechnet wurde. Nach 5 und 10 Tagen wurden die Sämlinge gemäß den Standardregeln der ISTA bewertet, welche in "International Ruies for Seed Testing 1993", Seed Science and Technology 21, 1993 beschrieben wurden (Tabelle 1). Die Samen in den Klassen geringer Fluoreszenz keimten zu 100% mit 98% normalen Sämlingen im Vergleich zu respektive 68% und 24% für die höhere Klasse. Diese Verbesserung in der geringeren Klasse im Vergleich zur Kontrolle ist klein, da die höhere Klasse lediglich aus 1,8% der ursprünglichen Population besteht. Die Ergebnisse zeigen, daß kommerziell erhältliche Brassica Samen sehr hoher Qualität verbessert werden konnten und, daß die Samen geringer Qualität ausgewählt wurden, obwohl es sich dabei um eine kleine Teilmenge der Charge der Samen handelte. Die Keimung konnte verbessert werden, bei den Kontrollen von 99,4% auf 100% und bei den normalen Sämlingen von 96,7 auf 98%. Tabelle 1
  • Beispiel 2
  • Die Untersuchungen wurden in derselben Art, wie in Beispiel 1 beschrieben, ausgeführt, jedoch jetzt für 700 Weißkohlsamen (Brassica oleracea) cv. "Megaton F1". Die Samen in der geringen und hohen Klasse ergaben gleiche Keimung von 100%, wobei die geringe Klasse eine Verbesserung des Prozentsatzes der normalen Sämlinge erzielte. Die Keimungsgeschwindigkeit sowohl der hohen und geringen Klasse waren etwa gleich. Die Verbesserung dieser Charge von Samen sehr hoher Qualität ergibt sich nicht aus den unmittelbaren Keimungsdaten, resultiert jedoch aus der Verbesserung und des Aussehens der Sämlinge. Von der geringen Klasse wiesen nur 8% gelbe Punkte auf ihren Cotyledonen auf, während bei der hohen Klasse dies zu etwa 26% der Fall war. Die Ergebnisse zeigen, daß auch für Brassica Samen sehr hoher Qualität die Selektion im Hinblick auf die Qualität verbessert werden kann. Tabelle 2 Qualität des Weißkohl Samens vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 2 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluorszenz
  • Beispiel 3
  • Diese Untersuchung wurde in derselben Art, wie für Beispiel 1 beschrieben, ausgeführt, jedoch diesmal für 700 Weißkohlsamen (Brassica oleracea) cv. "Transam F1". Die Samen in der Klasse geringer Chlorophyllfluoreszenz ergaben eine Keimung von 99%, während die Keimung der hohen Klasse 68% ergab. Es bestand ferner ein großer Unterschied bei den normalen Sämlingen zwischen der geringen und hohen Klasse, 88% im Vergleich zu 48%. Ferner war eine Verbesserung in der Geschwindigkeit der Keimung zwischen der geringen und hohen Klasse zu beobachten. Diese Ergebnisse zeigen, daß auch für diese Züchtung von Brassica Samen die Qualität basierend auf der Auswahl über die Menge der Chlorophyllfluoreszenz verbessert werden könnte. Tabelle 3 Qualität des Weißkohl Samens vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 2 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluoreszenz
  • Beispiel 4
  • Diese Untersuchung wurde in derselben Art, wie in Beispiel 1 beschrieben, ausgeführt, jedoch jetzt für 1180 Weißkohlsamen (Brassica oleracea) aufgeteilt in 4 Klassen. Die Samen der Klassen mit sehr geringer Fluoreszenz erzeugten eine Keimung von 100%, wobei alle Sämlinge normal waren. Die Geschwindigkeit der Keimung in dieser Klasse war viel besser als die anderer Klassen und der Kontrollen. Es bestand ein negativer Zusammenhang zwischen der Menge der Chlorophyllfluoreszenz und dem Prozentsatz der Sämlinge und ein positiver Zusammenhang zwischen der Menge der Chlorophyllfluoreszenz und der Geschwindigkeit der Keimung. Die Qualität der Samen steigt mit abnehmender relativer Menge an Chlorophyll. Die Ergebnisse zeigen, daß die Qualität kommerziell erhältlicher Brassica Samen verbessert werden konnten. Die Keimung konnte bei den Kontrollen von 95,6 auf 100% und der Prozentsatz der normalen Sämlinge von 89,7 auf 100% verbessert werden. Tabelle 4 Qualität des Weißkohlsamens vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 4 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluoreszenz
  • Beispiel 5
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde die Chlorophyllfluoreszenz von 500 Zuckerrubensamen (Beta vulgaris) einzeln gemessen und diese wurden nachfolgend auf Grundlage der Verteilung der Fluoreszenz in 2 Klassen aufgeteilt. Die Verteilung der 2 Klassen wird in Tabelle 5 dargestellt. Der Unterschied zu den Kohlsamen des vorhergehenden Beispiels besteht darin, daß Zuckerrübensamen in einer Hülle eingekapselt sind, von welcher die Chlorophyllfluoreszenz bestimmt wurde. Die Untersuchungen zur Keimung wurden ausgeführt, indem die Samen zunächst mit Thiram desinfiziert wurden, anschließend 4 Stunden mit Leitungswasser bei 25ºC gewaschen und bei derselben Temperatur getrocknet wurden. Als nächster Schritt wurden die Samen zwischen angefeuchtete, platierte Filterpapierpe in Plastikschalen in einen Keimungsschrank bei einer Temperatur von 20ºC im Dunklen gelegt. Die Samen wurden visuell auf das Erscheinen der Wurzelspitzen hin inspiziert, wonach die Keimungsgeschwindigkeit t&sub5;&sub0;, gemessen wurde (Tabelle 5). Nach 7 und 14 Tagen wurden die Sämlinge entsprechend den Standard ISTA Regeln bewertet, welche in "International Ruies for Seed Testing 1993", Seed Science and Technology 21, 1993, beschrieben wurden (Tabelle 5). Die Samen in der Klasse mit geringer Fluoreszenz erzeugten eine Keimung von 97,5%, während die Keimung der hohen Klasse 90% betrugt. Es bestand ferner ein großer Unterschied zwischen dem Prozentsatz normaler Sämlinge in der geringen und hohen Klasse, respektive 95% und 96%. Die Geschwindigkeiten der Keimung waren bei der geringen und hohen Klasse gleich. Die Ergebnisse zeigen, daß auch bei Zuckerrübensamen, bei denen die Chlorophyllfluoreszenz der Hülle des Zuckerrübensamens bestimmt wurde, die Qualität der Sortierung verbessert werden konnte. Tabelle 5 Qualität der Zuckerrübensamen vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 2 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluoreszenz
  • Beispiel 6
  • Diese Untersuchung wurde in derselben Art wie in Beispiel 5 ausgeführt, wobei 900 Zuckerrübensamen (Beta vulgaris) verwendet wurden, mit dem Unterschied, daß diese Samen poliert waren. Die Auswahl der Klassen entsprach der in Beispiel 5. Die Samen in der Klasse mit geringer Fluoreszenz erzeugten eine Keimung von 98%, während die Keimung der hohen Klasse 92% betrugt. Es bestand ferner ein ausgeprägter Unterschied zwischen dem Prozentsatz normaler Sämlinge in der tiefen und hohen Klasse, respektive 97 und 90%. Die Geschwindigkeit der Keimung der beiden Klassen war etwa gleich. Die Ergebnisse zeigen, daß auch bei poliertem Zuckerrübensamen die Qualität durch Sortierung verbessert werden konnte.
  • Tabelle 6
  • Qualität des polierten Zuckerrübensamens vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 2 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluoreszenz
  • Beispiel 7
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde die Chlorophyllfluoreszenz der Hülle von 700 Karottensamen (Daucus carota) cv. "Amsterdam" einzeln bestimmt und die Samen wurden anschließend auf Grundlage der Verteilung der Fluoreszenz in 2 Klassen eingeteilt. Die Verteilung auf die 2 Klassen wird in Tabelle 7 gezeigt. Der Hauptunterschied zu den vorher stehenden Beispielen bestand darin, daß die Samen mit Thiram desinfiziert wurden, wodurch sie eine orange Farbe erhielten. Untersuchungen zur Keimung wurden durchgeführt, indem die Samen zunächst für 3 Tage bei einer Temperatur von 10ºC in Wasser getaucht wurden. Anschließend wurden die Samen auf feuchtes Filterpapier in Plastikschalen in einen Keimungsschrank bei einer wechselnden Temperatur von 20ºC-30ºC plaziert, bei 20ºC im Dunklen (16 Stunden) und 30ºC im Licht (8 Stunden). Die Samen wurden bei Erscheinen der Wurzelspitze visuell inspiziert, wonach die Geschwindigkeit der Keimung, t&sub5;&sub0;, berechnet wurde (Tabelle 7). Nach 7 und 14 Tagen wurden die Sämlinge nach den Standard ISTA- Regeln bewertet, welche in "International Ruies for Seed Te sting 1993", Seed Science and Technology 21, 1993, beschrieben werden (Tabelle 5). Die Samen in der Klasse mit geringer Fluoreszenz resultierten in einer Keimung von 97%, während die Keimung der hohen Klase 91% betrug. Es wurde ferner eine Verbesserung des Prozentsatzes der normalen Sämlinge festgestellt, von der geringen Klasse im Hinblick auf die hohe Klasse, respektive 95 und 85%. Es wurde ferner festgestellt, daß die Samen der geringen Klasse im Hinblick auf die Geschwindigkeit der Keimung eine bessere Qualität als die der hohen Klasse aufwiesen. Diese Ergebnisse zeigen, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine Verbesserung der Möhrensamen, die mit einem Desinfektionsmittel behandelt wurden, ermöglicht. Tabelle 7 Qualität desinfizierter (Thiram) Möhrensamen vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 2 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluoreszenz
  • Beispiel 8
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde die Chlorophyllfluoreszenz von 500 Pfeffersamen (Capsicum anuum) cv. "Flair F1" einzeln bestimmt und die Samen wurden anschließend auf der Grundlage der Verteilung der Fluoreszenz in 2 Klassen aufgeteilt. Die Verteilung auf die 2 Klassen ist in Tabelle 8 dargestellt. Die Untersuchungen zur Keimung wurden auf mit einer Lösung aus Wasser mit 0,2% KNO&sub3; angefeuchtetem Filterpapier in Plastikschalen in einem Keimungsschrank bei wechselnder Temperatur von 20ºC-30ºC durchgeführt, bei 20ºC im Dunklen (16 Stunden) und 30ºC im Licht (8 Stunden). Die Samen und Sämlinge wurden in der in Beispiel 7 beschriebenen Art bewertet. Der Unterschied zu den Samen der vorstehenden Beispiele besteht darin, daß Pfeffersamen von einer Frucht umgeben ist, die auch dann noch feucht ist, wenn der Samen reif ist. Entgegen den vorstehenden Beispielen, in denen die Früchte, die die Samen umgeben, austrocknen und die Samen im trockenen Zustand physiologisch inaktiv sind. Aufgrund der feuchten Umgebung kann der Pfeffersamen physiologisch aktiv sein. Sofern die Pfeffersamen nicht zum richtigen Zeitpunkt nach vollständiger Reife getrocknet werden, kann die Qualität Schaden nehmen. Die Samen in der Klasse mit geringer Fluoreszenz erzielten eine Keimung von 99,5%, während die Keimung der hohen Klasse 100% betrug. Es fand sich auch ein kleiner Unterschied im Prozentsatz der normalen Sämlinge zwischen der geringen und hohen Klasse, respektive 96 und 98%. Der Unterschied in der Keimungsgeschwindigkeit zwischen den beiden Klassen war sehr gering. Es wurde festgestellt, daß die Gesundheit der Samen aus der hohen Klasse besser als bei der geringen Klasse war: Respektive 2,5 und 27% Infektion (Alternaria) auf der Samenhülle. Bei der Auswahl der Klassen ist es hier offenbar der Fall, daß die hohe Klasse bessere Qualität aufweist als die geringe Klasse. Dies wird wahrscheinlich durch die Tatsache verursacht, daß die Wahrscheinlichkeit einer Infektion durch Mikroflora steigt, wenn die Samen für einen längeren Zeitraum einer feuchten Umgebung, der Frucht, ausgesetzt werden, die Ergebnisse der Keimung zeigen, daß die beiden Klassen bereits vollständig gereift waren, aber das aufgrund der verlängerten Reifung die Wahrscheinlichkeit einer Infektion steigt. Tabelle 8 Qualität von Pfeffersamen vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 2 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluorszenz
  • Beispiel 9
  • Diese Untersuchung wurde in derselben Art, wie in Beispiel 8 beschrieben, ausgeführt, jedoch unter Verwendung von 600 Pfeffersamen (Capsicum anuum) cv. "Kelvin F1", die nach Bestimmung der Chlorophyllfluoreszenz in 3 Klassen eingeteilt wurden. Die Samen in der Klasse mit geringer Fluoreszenz erzeugten eine Keimung von 98%, während die Keimung der mittleren und hohen Klasse 100% betrug. Es gab ferner eine Verbesserung im Prozentsatz der normalen Sämlinge: respektive 100, 97,5 und 92% für die hohe, mittlere und tiefe Klasse. Bei keiner Klasse wurden Infektionen beobachtet. Durch Sortierung der Samen in die 3 Klassen erschien es, daß die geringe Klasse eine geringere Qualität als die mittlere Klasse aufwies und die hohe Klasse geringfügig besser in der Qualität als die mittlere Klasse war. Die Samen dieser beiden Klassen waren fast von gleicher Qualität. Tabelle 9 Qualität der Pfeffersamen vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 3 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluoresenz
  • Beispiel 10
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde die Chlorophyllfluoreszenz von 500 Tomatensamen (Lycopersicon esculentum) cv. "Tanaki" einzeln bestimmt und diese wurden auf Grundlage der Verteilung der Fluoreszenz in 3 Klassen eingeteilt. Die Verteilung auf die 3 Klassen wird in Tabelle 10 gezeigt. Die Untersuchungen zur Keimung wurden in einer Lösung aus Wasser mit 0,2% KNO&sub3; in angefeuchtetem Filterpapier in Plastikschalen in einem Keimungsschrank bei einer ändernden Temperatur von 20ºC- 30ºC durchgeführt, bei 20ºC im Dunklen (16 Stunden) und bei 30ºC im Licht (8 Stunden). Die Samen und die Sämlinge wurden im Hinblick auf die Geschwindigkeit der Keimung, 150, bewertet, wobei die Berechnung wie in Beispiel 7 beschrieben, durchgeführt wurde. Wie bei den Pfeffersamen bleibt auch Tomatensamen nach der Reifung in einer feuchten Frucht. Nach vollständiger Reifung kann die Qualität des Tomatensamens abnehmen, wenn dieser nicht im richtigen Moment vollständig getrocknet wird. Aus der Tabelle geht hervor, daß die mittlere Klasse Samen mit der höchsten Qualität enthält. Dies ist das Ergebnis aus der Geschwindigkeit der Keimung und den normalen Sämlingen. Die geringe Klasse war von geringerer Qualität und die Qualität der hohen Klasse war noch geringer. Aus den Ergebnissen kann gefolgert werden, daß mit der Erfindung Klassen erzeugt werden konnten, wobei die höchste Qualität bei den Tomatensamen der mittleren Klasse erzielt wurde und diese im Vergleich zu den Kontrollen verbessert werden konnte. Tabelle 10 Qualität der Tomatensamen vor dem Sortieren (Kontrolle) und nach Sortieren in 3 Klassen unter Verwendung der Chlorophyllfluoreszenz
  • Beispiel 11
  • Fig. 2 zeigt die Ergebnisse von Messungen der Chlorophyllfluoreszenz bei Tomatensamen (Lycopersicon esculentum) cv. "Moneymaker", die von R. H. Ellis, Department of Agriculture, University of Reading, Early Gate, PO Box 236, Reading RG6, 2AT, UK bereitgestellt wurden und in I. Demir und R. H. Ellis in "Changes in seed quality during seed development and maturation in tomato", Seed Science Research (1992), 2, 81-87 beschrieben wurden. Die Samen wurden zu verschiedenen Reifephasen geerntet, d. h. zu verschiedenen Zeiten nach der Bestäubung. Demir et al. haben festgestellt, daß die Keimung normaler Sämlinge der 1. und 2. Fruchttraube vergleichbar war, während die Samen der 3. Fruchttraube etwa 10 Tage früher reiften. Aufgrund der Untersuchung der Chlorophyllfluoreszenz erschien es, daß die 1. und 2. Fruchttraube vergleichbare Signale erzeugten (Fig. 2) und daher ähnliche Reife zu gleichen Tagen nach Bestäubung aufwiesen. Die Samen der 3. Fruchttraube waren etwa 10 Tage weiter in der Reife. Dies stimmt gut mit den Ergebnissen überein, die von Demir et al. erhalten wurden. Die Tomatensamen wurden 1989/90 geerntet, was zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch nach 5 Jahren noch durchgeführt werden konnte.
  • Die Ergebnisse zeigen, daß die Reife der Tomatensamen bestimmt werden konnten und eine Begründung für den Unterschied in der Keimung der Tomatensamen der 1./2. Fruchttraube und der 3. Fruchttraube gefunden wurde.

Claims (4)

1. Nicht-destruktives Verfahren zur Bestimmung von Reife und Qualität von Pflanzensamen umfassend Bestrahlen desselben mit elektromagnetischer Strahlung umfassend Wellenlängen geeignet um das photosynthetisch inaktieve Chlorophyll des Pflanzensamens fluoreszieren zu lassen. Führen des von den Pflanzensamen zurückkommenden Signals durch einen Filter, welches Filter geeignet ist um die Wellenlängen, die zur Erregung des Chlorophylls des Pflanzensamens benutzt werden, herauszufiltern, um ein Chlorophyllfluoreszenzsignal zu erhalten und Messen des Chlorophyllfluoreszenzsignals.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die elektromagnetische Strahlung eine Wellenlänge von ungefähr 435, 650 oder 670 nm hat und die Fluoreszenz bei ungefähr 690 oder 730 nm gemessen wird.
3. Vorrichtung zum Sortieren von Pflanzensamen, hauptsächlich bestehend aus einem Zufuhrteil für die Pflanzensamen, einem Teil zur Bestrahlung der Pflanzensamen mit elektromagnetischer Strahlung, einem Detektorgebiet zum Analysieren des aus den Pflanzensamen zurückkommenden Signals, und einem Trennungsteil, das auf Basis des aus den Pflanzensamen zurückgestrahlten Signals wirkt, wobei die elektromagnetische Strahlung Wellenlängen umfaßt, geeignet um das photosynthetisch inaktieve Chlorophyll des Pflanzensamens fluoreszieren zu lassen, wobei die Vorrichtung weiter ein Filter umfaßt, geeignet um die Wellenlängen die zur Erregung des Chlorophylls benutzt werden, herauszufiltern und wobei das Signal das von den Pflanzensamen zurückkomt, durch das Filter geführt wird um ein Chlorophyllfluoreszenzsignal zu erhalten, welches Chlorophyllfluoreszenzsignal in dem Detektorgebiet gemessen wird.
4. Verfahren zum Sortieren von Pflanzensamen, umfassend Zufuhr von Jedem Pflanzensamen individuell zu einem Bestrahlungsgebiet, Bestrahlen des Pflanzensamens in dem Bestrahlungsgebiet mit elektromagnetischer Bestrahlung geeignet um das photosynthetisch inaktieve Chlorophyll in dem Pflanzensamen fluoreszieren zu lassen. Führen des von dem Pflanzensamen zurückkommenden Signals durch einen Filter, welches Filter geeignet ist um die Wellenlängen, die zur Erregung des Chlorophylls des Pflanzensamens benutzt werden, herauszufiltern, um ein Chlorophyllfluoreszenzsignal zu erhalten und Trennen der Pflanzensamen in verschiedene Klassen auf Basis von ihrem individuellen Fluoreszenzsignal, wobei die Werte die die Klassen bestimmen, auf Basis von der Verteilung von den Chlorophyllfluoreszenzsignalen von einer Probe von den Pflanzensamen mit bekannten Eigenschaften, gewählt werden.
DE69713886T 1996-05-02 1997-04-28 Verfahren zur bestimmung von reife und qualität von pflanzensamen und vorrichtung zum sortieren desselben Expired - Lifetime DE69713886T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1002984A NL1002984C2 (nl) 1996-05-02 1996-05-02 Werkwijze voor het bepalen van de rijpheid en kwaliteit van zaden middels het chlorofylgehalte en inrichting voor het selecteren van zaden met behulp van een dergelijke werkwijze.
PCT/NL1997/000230 WO1997042489A1 (en) 1996-05-02 1997-04-28 A method for determining the maturity and quality of seeds and an apparatus for sorting seeds

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69713886D1 DE69713886D1 (de) 2002-08-14
DE69713886T2 true DE69713886T2 (de) 2003-03-13

Family

ID=19762757

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69713886T Expired - Lifetime DE69713886T2 (de) 1996-05-02 1997-04-28 Verfahren zur bestimmung von reife und qualität von pflanzensamen und vorrichtung zum sortieren desselben

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6080950A (de)
EP (1) EP0898701B1 (de)
JP (1) JP3793236B2 (de)
AT (1) ATE220455T1 (de)
AU (1) AU2410797A (de)
BR (1) BR9709046A (de)
CA (1) CA2253403C (de)
DE (1) DE69713886T2 (de)
DK (1) DK0898701T3 (de)
ES (1) ES2177976T3 (de)
IL (1) IL126829A (de)
NL (1) NL1002984C2 (de)
PT (1) PT898701E (de)
WO (1) WO1997042489A1 (de)

Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1002966C2 (nl) * 1996-04-26 1999-03-22 Ball Horticultural Co Werkwijze voor het voortbrengen van een kwaliteitsindicatie, die de kwaliteit weergeeft van een partij zaad.
US6914250B2 (en) 1997-03-07 2005-07-05 Clare Chemical Research, Inc. Fluorometric detection using visible light
NL1009006C2 (nl) * 1998-04-27 1999-10-28 Cpro Dlo Werkwijze voor het bepalen van de kwaliteit van voorgekiemde, kiemende en gekiemde zaden en inrichting voor het analyseren en inrichting voor het scheiden van voorgekiemde, kiemende en gekiemde zaden.
NL1009556C2 (nl) * 1998-07-03 2000-01-07 Cpro Dlo Werkwijze voor het bepalen van de kwaliteit van fruit en bessen en inrichting voor het scheiden van fruit en bessen.
NL1011537C2 (nl) * 1999-03-11 2000-09-12 Tno Werkwijze voor het vaststellen van eigenschappen van plantenzaden.
US6410872B2 (en) * 1999-03-26 2002-06-25 Key Technology, Inc. Agricultural article inspection apparatus and method employing spectral manipulation to enhance detection contrast ratio
WO2000075642A1 (de) * 1999-06-06 2000-12-14 Planto Gmbh Gerät zur messung von laserinduzierter fluoreszenz von pigmenten und/oder umweltschadstoffen
BE1013056A3 (nl) 1999-06-28 2001-08-07 Barco Elbicon Nv Werkwijze en inrichting voor het sorteren van producten.
US20040121462A1 (en) * 2001-05-18 2004-06-24 Yaeta Endo Method of screening germ cell-free protein synthesis and method of producing germ extract for cell-free protein synthesis
KR20030019863A (ko) * 2001-08-30 2003-03-07 민태기 근적외선 분광광도계을 이용한 종자의 발아력 판별방법
US8436268B1 (en) * 2002-08-12 2013-05-07 Ecullet Method of and apparatus for type and color sorting of cullet
US7326871B2 (en) * 2004-08-18 2008-02-05 Mss, Inc. Sorting system using narrow-band electromagnetic radiation
ITMO20050211A1 (it) * 2005-08-10 2007-02-11 Univ Bologna Alma Mater Metodo ed apparato per determinare la qualita' di prodotti ortofrutticoli
US7608794B2 (en) * 2006-04-20 2009-10-27 Sunsweet Growers, Inc. Process and system for sorting and pitting fruit
US20110079544A1 (en) * 2009-10-01 2011-04-07 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Method for sorting resistant seed from a mixture with susceptible seed
US8452445B2 (en) 2007-04-24 2013-05-28 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Method and computer program product for distinguishing and sorting seeds containing a genetic element of interest
CN101688843A (zh) * 2007-04-24 2010-03-31 先锋高级育种国际公司 用于区分和拣选含有感兴趣的遗传因子的种子的方法和计算机程序产品
US8459463B2 (en) * 2007-04-24 2013-06-11 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Method for sorting resistant seed from a mixture with susceptible seed
US7842896B1 (en) 2007-04-25 2010-11-30 Key Technology, Inc. Apparatus and method for sorting articles
US8613158B2 (en) * 2008-04-18 2013-12-24 Ball Horticultural Company Method for grouping a plurality of growth-induced seeds for commercial use or sale based on testing of each individual seed
EP2291393A1 (de) 2008-06-23 2011-03-09 Nestec S.A. Gene zur modulierung der reifung von kaffee und verfahren zu ihrer anwendung
US20100230330A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-16 Ecullet Method of and apparatus for the pre-processing of single stream recyclable material for sorting
US9574997B2 (en) 2010-10-15 2017-02-21 Syngenta Participations Ag Method for classifying seeds, comprising the usage of infrared spectroscopy
US10318138B2 (en) 2011-03-11 2019-06-11 Intelligent Agricultural Solutions Llc Harvesting machine capable of automatic adjustment
US9631964B2 (en) 2011-03-11 2017-04-25 Intelligent Agricultural Solutions, Llc Acoustic material flow sensor
US9629308B2 (en) 2011-03-11 2017-04-25 Intelligent Agricultural Solutions, Llc Harvesting machine capable of automatic adjustment
US10321624B2 (en) 2011-03-11 2019-06-18 Intelligent Agriculture Solutions LLC Air seeder manifold system
CN102323221B (zh) * 2011-05-31 2013-03-13 河南农业大学 烟叶成熟度检测方法及检测装置
US8605149B2 (en) 2011-07-19 2013-12-10 Ball Horticultural Company Seed classification using spectral analysis to determine existence of a seed structure
US9165189B2 (en) 2011-07-19 2015-10-20 Ball Horticultural Company Seed holding device and seed classification system with seed holding device
CA2883381C (en) * 2012-08-30 2021-04-20 Pioneer Hi-Bred International, Inc. Methods to differentiate and improve germplasm for seed emergence under stress
ES2537826B1 (es) * 2013-10-07 2015-12-09 Universidad De Sevilla Sistema automático de detección e identificación de fases de madurez del Chile Habanero y frutos similares
US10039244B2 (en) * 2014-03-04 2018-08-07 Greenonyx Ltd Systems and methods for cultivating and distributing aquatic organisms
US10085379B2 (en) 2014-09-12 2018-10-02 Appareo Systems, Llc Grain quality sensor
WO2016040960A1 (en) 2014-09-12 2016-03-17 Appareo System, Llc Non-image-based grain quality sensor
US10586353B2 (en) * 2015-01-09 2020-03-10 Maxell Holdings, Ltd. Plant information acquisition system, plant information acquisition device, plant information acquisition method, crop management system and crop management method
CN105158255A (zh) * 2015-01-25 2015-12-16 无锡桑尼安科技有限公司 一种农作物成熟度识别方法
JP6524557B2 (ja) * 2016-08-31 2019-06-05 国立大学法人信州大学 ソバの品質評価方法、品質評価装置および品質評価・選別システム
US10168693B2 (en) 2016-09-15 2019-01-01 Bext Holdings, Inc. Systems and methods of use for commodities analysis, collection, resource-allocation, and tracking
EP3434091B1 (de) * 2017-07-27 2020-02-12 Baumer Electric AG Sensorvorrichtung zur bestimmung der position von saatgut während der aussaat, system zur aussaat und verfahren zur positionsbestimmung von saatgut in einem graben
CN107957411B (zh) 2017-10-27 2020-10-09 中国石油天然气股份有限公司 一种用全息荧光检测油源岩成熟度的方法及其装置
EP3480582A1 (de) * 2017-11-01 2019-05-08 Bühler UK Limited Überprüfungsvorrichtung und überprüfungsverfahren
EP3751244A1 (de) * 2019-06-12 2020-12-16 YARA International ASA Mobile rechnervorrichtung zur bestimmung der gesundheit von pflanzen
WO2022211644A1 (en) * 2021-03-29 2022-10-06 Technological Institute Of The Philippines – Quezon City A handheld device and method for cacao classification and maturity assessment
FR3139909A1 (fr) 2022-09-21 2024-03-22 Bucher Vaslin Tri optique de fruits non-cerealiers par combinaison de rayonnements electromagnetiques
CN117054354B (zh) * 2023-10-12 2024-03-05 云南省林业和草原科学院 一种便携式种子成熟度光谱检测***及装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3206022A (en) * 1961-10-10 1965-09-14 Fmc Corp Color sorting apparatus
US3910701A (en) * 1973-07-30 1975-10-07 George R Henderson Method and apparatus for measuring light reflectance absorption and or transmission
JPS5241581A (en) * 1975-09-29 1977-03-31 Yutaka Chuma Method of nondestructively and rapidly determining chlorophyll content in biotissue
US4084905A (en) * 1976-03-11 1978-04-18 Canadian Patents & Development Limited Apparatus for detecting and measuring fluorescence emission
US4350442A (en) * 1976-05-19 1982-09-21 Accusort Corporation Light and color detecting scanner for a sorting apparatus
US4204950A (en) * 1978-02-08 1980-05-27 Sortex North America, Inc. Produce grading system using two visible and two invisible colors
SE439545B (sv) * 1978-11-01 1985-06-17 Forenede Bryggerier As Sett for styrning av en separationsprocess utford pa fron eller kernor
JPS5919577A (ja) * 1982-07-22 1984-02-01 株式会社マキ製作所 果実そ菜類の選別方法と装置
JPS60257361A (ja) * 1984-06-02 1985-12-19 Maki Seisakusho:Kk 果実・そ菜類の品質選別方法
EP0237363A3 (de) * 1986-03-14 1989-10-18 Norrish, Richard John Fluoreszenzmessung
US5085325A (en) * 1988-03-08 1992-02-04 Simco/Ramic Corporation Color sorting system and method
US4866283A (en) * 1988-08-12 1989-09-12 Southwest Research Institute Optical inspection of food products
IT1236230B (it) * 1989-12-22 1993-01-25 Consiglio Nazionale Ricerche Strumento per la misura a due canali della fluorescenza della clorofilla
JPH06129987A (ja) * 1992-10-19 1994-05-13 Seibutsukei Tokutei Sangyo Gijutsu Kenkyu Suishin Kiko 柑橘等の油胞損傷判定装置
US5464981A (en) * 1993-05-17 1995-11-07 Simco/Ramic Corporation Methods of separating selected items from a mixture including raisins and the selected items
US5440127A (en) * 1993-05-17 1995-08-08 Simco/Ramic Corporation Method and apparatus for illuminating target specimens in inspection systems
US5791497A (en) * 1996-05-08 1998-08-11 Src Vision, Inc. Method of separating fruit or vegetable products
US5808305A (en) * 1996-10-23 1998-09-15 Src Vision, Inc. Method and apparatus for sorting fruit in the production of prunes
US5822068A (en) * 1997-03-10 1998-10-13 Board Of Trustees Operating Michigan State University Non-destructive method and apparatus for detection of fruit and vegetable quality

Also Published As

Publication number Publication date
JP3793236B2 (ja) 2006-07-05
DE69713886D1 (de) 2002-08-14
BR9709046A (pt) 2000-01-04
IL126829A0 (en) 1999-08-17
AU2410797A (en) 1997-11-26
NL1002984C2 (nl) 1997-11-06
PT898701E (pt) 2002-11-29
CA2253403A1 (en) 1997-11-13
WO1997042489A1 (en) 1997-11-13
US6080950A (en) 2000-06-27
IL126829A (en) 2001-04-30
EP0898701A1 (de) 1999-03-03
EP0898701B1 (de) 2002-07-10
JP2000509810A (ja) 2000-08-02
ATE220455T1 (de) 2002-07-15
ES2177976T3 (es) 2002-12-16
DK0898701T3 (da) 2002-10-28
CA2253403C (en) 2005-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69713886T2 (de) Verfahren zur bestimmung von reife und qualität von pflanzensamen und vorrichtung zum sortieren desselben
DE60306675T2 (de) Verfahren und einrichtung zur herstellung von bildern der quanteneffizienz des photosynthetischen systems zum zwecke der bestimmung der qualität von pflanzenmaterial und verfahren zur klassifizierung und sortierung von pflanzenmaterial
Anderson et al. Aflatoxin contamination of corn in the field
EP0430150B1 (de) Verfahren zur Prüfung der Qualität und der Qualitätsänderungen von biologischen Systemen und mit ihnen wechselwirkenden organisch-chemischen Verbindungen mittels Messung der ultraschwachen Photonenemission
CN104686011B (zh) 一种测定茄子种子生活力的四唑染色方法
JP2002512816A (ja) 種子の品質を蛍光により決定する方法及び装置
DE68914770T2 (de) Bestimmung der Lebensfähigkeit von Samen.
CH654108A5 (de) Verfahren und vorrichtung zur pruefung von biologischen wirkungen bei zellkollektiven.
DE60304338T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur qualitätsbestimmung von pflanzenmaterial sowie verfahren und vorrichtung zum sortieren von pflanzenmaterial
Northolt et al. Parameters for carrot quality: and the development of the inner quality concept
Zude-Sasse et al. Comparative study on maturity prediction in'Elstar'and'Jonagold'apples
US4000975A (en) Method of measuring damage to grain
Mandl et al. The response of sweet corn to HF and SO2 under field conditions
DE69421739T2 (de) Mit seltenen Erden markierte Samen
Konagaya et al. Association of fruit, pericarp, and epidermis traits with surface autofluorescence in green peppers
COLE Intensity of radicle fluorescence as related to the resistance of seedlings of lettuce to the lettuce root aphid and carrot to the carrot fly
Mitrus et al. Foraging Eurasian Jays prefer oaks and acorns in central Europe
Raghuvanshi et al. DUS discriptor of seventeen forage cultivars of sorghum [Sorghum bicolour (L.) Moench]
Forbus et al. NONDESTRUCTIVE MEASUREMENT OF CANARY MELON MATURITY BY DELAYED LIGHT EMISSION 1
EP1188041B1 (de) Verfahren, anlage sowie verwendung von messeinrichtungen zur bestimmung der keimfähigkeit von samenkörnern
Takeda et al. Machine harvest of eastern thornless blackberry cultivars
Chuma et al. Delayed Light Emission as a Means of Automatic Color Sorting of Persimmon Fruits (Part 1): DLE Fundamental Characteristics of Persimmon Fruits
Slavova APPLICATION OF MOBILE FLUORESCENCE SPECTROSCOPY AS A METOD IN THE DETERMINATION OF VARIETAL DIFFERENCES IN RADISH (Raphanus sativus) SEEDS
Roddee et al. Identification and Evaluation of Sugarcane Cultivars for Antixenosis Resistance to the Leafhopper Yamatotettix flavovittatus Matsumura (Hemiptera: Cicadellidae)
Panebianco et al. Delayed Luminescence in Monitoring the Postharvest Ripening of Tomato Fruit and Classifying According to Their Maturity Stage at Harvest

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: STICHTING DIENST LANDBOUWKUNDIG ONDERZOEK, WAG, NL