Detección de estomas en hojas de soja y análisis de resistencia a la roya
Autores: Feng, Jiarui; Wu, Shichao; Mu, Rong; Xu, Huanliang; Zhai, Zhaoyu; Hu, Bin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Detección de estomas en hojas de soja y análisis de resistencia a la roya
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Estomas
Soja
Precisión de detección
Resistencia a enfermedades
Características morfológicas
SS-YOLO
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
Los estomas juegan un papel crucial en las respuestas inmunitarias de las plantas, con sus características morfológicas estrechamente vinculadas a la resistencia a enfermedades. La detección y análisis precisos de los parámetros fenotípicos estomáticos son esenciales para la investigación sobre la resistencia a enfermedades en la soja y la cría de variedades. Sin embargo, los métodos tradicionales de detección de estomas se ven desafiados por fondos complejos y estructuras de venas foliares en las imágenes de soja. Para abordar estos problemas, propusimos un modelo de Estoma de Soja-YOLO (You Only Look Once) (SS-YOLO) incorporando atención de núcleo separable grande (LSKA) en el módulo de Agrupación Piramidal Espacial-Rápida (SPPF) de YOLOv8 y Atención de Núcleo Grande Deformable (DLKA) en la parte del Cuello. Estas modificaciones arquitectónicas mejoraron la capacidad de YOLOV8 para extraer características estomáticas multiescala e irregulares, mejorando así la precisión de detección. Los resultados experimentales mostraron que SS-YOLO logró una precisión de detección del 98.7%. SS-YOLO puede extraer eficazmente las características estomáticas (por ejemplo, longitud, ancho, área y orientación) y calcular índices relacionados (por ejemplo, densidad, relación de área, varianza y distribución). A través de diferentes etapas de la enfermedad del óxido de soja, la variedad Dandou21 (DD21) mostró menos variación en longitud, ancho, área y orientación en comparación con Fudou9 (FD9) y Huaixian5 (HX5). Además, DD21 demostró una mayor uniformidad en la distribución estomática (SEve: 1.02-1.08) y una relación de área estomática estable (0.06-0.09). Los resultados del análisis indican que DD21 mantuvo una morfología estomática estable con resistencia a la enfermedad del óxido. Este estudio demuestra que SS-YOLO mejoró significativamente la detección de estomas y proporcionó valiosos conocimientos sobre la relación entre las características estomáticas y la resistencia a enfermedades en la soja, ofreciendo un enfoque novedoso para la cría y la investigación sobre la resistencia a enfermedades en plantas.
Descripción
Los estomas juegan un papel crucial en las respuestas inmunitarias de las plantas, con sus características morfológicas estrechamente vinculadas a la resistencia a enfermedades. La detección y análisis precisos de los parámetros fenotípicos estomáticos son esenciales para la investigación sobre la resistencia a enfermedades en la soja y la cría de variedades. Sin embargo, los métodos tradicionales de detección de estomas se ven desafiados por fondos complejos y estructuras de venas foliares en las imágenes de soja. Para abordar estos problemas, propusimos un modelo de Estoma de Soja-YOLO (You Only Look Once) (SS-YOLO) incorporando atención de núcleo separable grande (LSKA) en el módulo de Agrupación Piramidal Espacial-Rápida (SPPF) de YOLOv8 y Atención de Núcleo Grande Deformable (DLKA) en la parte del Cuello. Estas modificaciones arquitectónicas mejoraron la capacidad de YOLOV8 para extraer características estomáticas multiescala e irregulares, mejorando así la precisión de detección. Los resultados experimentales mostraron que SS-YOLO logró una precisión de detección del 98.7%. SS-YOLO puede extraer eficazmente las características estomáticas (por ejemplo, longitud, ancho, área y orientación) y calcular índices relacionados (por ejemplo, densidad, relación de área, varianza y distribución). A través de diferentes etapas de la enfermedad del óxido de soja, la variedad Dandou21 (DD21) mostró menos variación en longitud, ancho, área y orientación en comparación con Fudou9 (FD9) y Huaixian5 (HX5). Además, DD21 demostró una mayor uniformidad en la distribución estomática (SEve: 1.02-1.08) y una relación de área estomática estable (0.06-0.09). Los resultados del análisis indican que DD21 mantuvo una morfología estomática estable con resistencia a la enfermedad del óxido. Este estudio demuestra que SS-YOLO mejoró significativamente la detección de estomas y proporcionó valiosos conocimientos sobre la relación entre las características estomáticas y la resistencia a enfermedades en la soja, ofreciendo un enfoque novedoso para la cría y la investigación sobre la resistencia a enfermedades en plantas.