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Tipo do documento: Dissertação
Título: Metodologia para distinção entre genótipos convencionais e transgênicos de algodão utilizando espectroscopia NIR e imagens hiperespectrais
Autor: Rocha, Priscilla Dantas
Primeiro orientador: Simões, Simone da Silva
Primeiro coorientador: Medeiros, Everaldo Paulo de
Primeiro membro da banca: Pereira, José Francielson Queiroz
Segundo membro da banca: Gadelha, Carlos Henrique Salvino
Terceiro membro da banca: Veras Neto, José Germano
Resumo: Os organismos geneticamente modificados (OGM´s) são quaisquer organismo em que o material genético não tenha sido alterado de uma maneira natural por acasalamento ou/e recombinação natural. As modificações genéticas são realizadas para garantir, por exemplo, que as plantas sejam tolerantes a herbicidas ou resistentes a fungos e insetos, permitem variedades mais robustas, de maior qualidade e rendimento. Como os OGM’s se consolidaram como a tecnologia mais rápida adotada na história recente da agricultura moderna, algumas pessoas, empresas, órgãos e governos se mantiveram céticos quanto aos impactos que esses organismos podem causar aos seres humanos e ao meio ambiente. Diante disso algumas leis têm sido elaboradas em relação ao uso, identificação, quantificação e diferenciação de cultivares convencionais dos geneticamente modificados. Atualmente os métodos convencionais utilizados para esse fim são laboriosos, caros, demorados e não preservam as amostras. Diante do exposto o objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia alternativa às convencionais para a distinção rápida e precisa entre cultivares convencionais e transgênicos de algodão utilizando a espectroscopia NIR (NIRS) e imagens hiperespectrais (HSI). A metodologia adotada envolve a aquisição das amostras foram 2390 sementes analisadas na espectroscopia NIR e 70 sementes analisadas por imagens espectrais. Para a construção do modelo PLS-DA baseado em NIRS, o algoritmo SP-Xy foi utilizado para selecionar amostras dos conjuntos de treinamento e de teste. Em seguida os espectros foram pré-processados para remoção de características espectrais não relacionadas ao sinal das amostras. O modelo PLS DA-NIRS foi então validado e aplicado às amostras do conjunto de teste. Já para a construção do modelo PLS-DA-HSINIR, foram utilizadas no conjunto de treinamento as imagens de 20 sementes convencionais e 20 transgênicas, obtidas separadamente, e para o conjunto de teste foi utilizada a imagem de 30 sementes dispostas de forma aleatória no suporte de aquisição de imagem. O tratamento das imagens foi realizado e o modelo PLS-DA-HSINIR construído foi projetado nas amostras de treinamento. As técnicas utilizadas são não destrutivas, não utilizam reagentes químicos, rápidas e representam metodologias alternativas que podem auxiliar a classificação/identificação de sementes de algodão transgênico. A metodologia PLS-DA-NIRS apresentou uma excelente capacidade preditiva, obtendo uma taxa de classificação correta de 97,95% na etapa de predição. Já os modelos PLS-DA-HSINIR classificou de forma inequívoca 70% das sementes analisadas. 7 das amostras tiveram classificação inconclusiva (23.3%). 2 amostras convencionais foram classificadas de forma incorreta na classe das transgênicas representando um falso positivo. O modelo construído mostra a qualidade de classificar corretamente 100% das amostras transgênicas em sua respectiva classe, não sendo observado a presença de falsos negativos. Pode-se concluir que as metodologias desenvolvidas foram capazes de fazer a distinção das amostras transgênicas das convencionais, sendo então técnicas eficazes para este fim.
Abstract: Genetically modified organisms (GMOs) are any organism in which the genetic material has not been altered in a natural way by mating or / and natural recombination. Genetic modifications are carried out to ensure, for example, that plants are tolerant to herbicides or resistant to fungi and insects, allowing for more robust varieties, of higher quality and yield. As GMOs have established themselves as the fastest technology adopted in the recent history of modern agriculture, some people, companies, agencies and governments have remained skeptical about the impacts that these organisms can cause on humans and the environment. In view of this, some laws have been developed in relation to the use, identification, quantification and differentiation of conventional cultivars from genetically modified ones. Currently, the conventional methods used for this purpose are laborious, expensive, time consuming and do not preserve the samples. Given the above, the objective of this work is to develop an alternative methodology to conventional ones for the quick and precise distinction between conventional cultivars and cotton GMOs using NIR spectroscopy (NIRS) and hyperspectral images (HSI). The adopted methodology involves the acquisition of the samples: 2390 seeds were analyzed in the NIR spectroscopy and 70 seeds analyzed by spectral images. For the construction of the PLS-DA model based on NIRS, the SP-Xy algorithm was used to select samples from the training and test sets. Then the spectra were pre-processed to remove spectral characteristics unrelated to the sample signal. The PLS-DA-NIRS model was then validated and applied to the samples in the test set. For the construction of the PLS-DA-HSINIR model, the images of 20 conventional and 20 transgenic seeds, obtained separately, were used in the training set, and for the test set, the image of 30 seeds randomly placed on the support was used. image acquisition. The image treatment was performed and the PLS-DA-HSINIR model built was designed on the training samples. The techniques used are non-destructive, do not use chemical reagents, fast and represent alternative methodologies that can help the classification / identification of transgenic cotton seeds. The PLS-DA-NIRS methodology presented an excellent predictive capacity, obtaining a correct classification rate of 97.95% in the prediction stage. The PLS-DA-HSINIR models uniquely classified 70% of the analyzed seeds. 7 of the samples had an inconclusive classification (23.3%). 2 conventional samples were classified incorrectly in the transgenic class representing a false positive. The constructed model shows the quality of correctly classifying 100% of the transgenic samples in their respective class, without the presence of false negatives. It can be concluded that the methodologies developed were able to distinguish transgenic samples from conventional ones, being therefore effective techniques for this purpose.
Palavras-chave: Organismos Geneticamente Modificados
Quimiometria
Metodologias alternativas
Gossypium L.
Gossypium L.
Chemometrics
Alternative methodologies
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
Citação: ROCHA, Priscilla Dantas. Metodologia para distinção entre genótipos convencionais e transgênicos de algodão utilizando espectroscopia NIR e imagens hiperespectrais. 2020. 79f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/4047
Data de defesa: 28-Fev-2020
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