International Union of Medical and Applied Bioelectrography - Международный Союз Медицинской и Прикладной Биоэлектрографии
|
| | Print | |
|
Применение ГРВ технологии для оценки качества семенного материала
Борисова М.В.*, Прияткин Н.С.**, Куземкин В.А.*** * Санкт-Петербургский государственный университет, химический факультет ** Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики ***Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»
Использование высококачественного семенного материала является важнейшим элементом интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Первостепенное значение в этом случае имеет своевременная оценка фитосанитарного состояния и жизнеспособности семян, позволяющая откорректировать их количество, необходимое для посева, а так же избежать траты времени и средств на предпосевную обработку и посев заведомо непригодного семенного материала. Одна из наиболее действенных и, что принципиально, оперативных технологий сверхраннего выявления и диагностики состояния физических сред обитания и жизнедеятельности организмов - технология газоразрядной визуализации (ГРВ), осуществляемая с использованием программно-аппаратурного ГРВ-комплекса [Коротков, 2001]. Современная аппаратура, применяемая при исследовании ГРВ-методики, дает возможность регистрировать и анализировать газоразрядное свечение, индуцированное у организмов и у их структур, в том числе у биологических жидкостей, природных вод, почв, грунтов, включая химически загрязненные. Ранее методика ГРВ была успешно применена для оценки состояния листьев и плодов яблони [Kononenko at al., 2001], побегов вяза Ulmus spp. после их заражения фитопатогенным грибом Graphium ulmi [Прияткин и соавт., 2003] и оценки влияния пестицидов на общее состояние растений [Буадзе и соавт., 1989]. Исследованы характеристики ГР сигнала семян четырех сортов пшеницы [ Мельничук и соавт., 1999]. В настоящей работе впервые исследованы динамические характеристики ГР сигнала семян, а также связь характеристик ГРВ свечения с показателями фитосанитарного состояния и жизнеспособности семенного материала.
Цель исследований Разработка методики исследования газоразрядного свечения семян и зерен растений на основе технологии ГРВ.
Задачи исследований 1. Определение целесообразности применения методик статической и динамической ГРВ-графии для исследования характеристик ГР сигнала семян и зерен растений. 2. Исследование зависимости параметров ГР свечения от общего состояния семян и зерен (качества семенного материала и степени поражения зерен Fusarium graminearum - возбудителем «пьяного хлеба» злаков) и их морфологических характеристик (размер зерен). Материал исследованийВ качестве лабораторного материала были выбраны следующие объекты: 1. Три группы зерен пшеницы сорта Ленинградская, зараженные in vivo фитопатогенным грибом Fusarium graminearum - возбудителем «пьяного хлеба» злаков. 2. Пять групп зерен ячменя (табл.2). 3. Две группы семян базилика (табл.2).
Методики исследований Исследование характеристик ГРВ сигнала зерен и семян растений выполнили с помощью программно-аппаратного комплекса «ГРВ», используя методики статической и динамической ГРВ графии. Измерения и анализ ГР сигнала от семенного материала выполнили двумя способами: регистрировали ГР сигнал от каждого зерна отдельно (рис.1) и от навески семян (одновременно по 10-30 штук, в зависимости от размера семян)(рис. 2).
Рис. 1. Динамика ГР свечения зерен ячменя (параметр «Площадь свечения» от времени, где 1 - зерно, предназначенное для посева(группа1); 2 - кормовое зерно (группа 4). (табл.2)
Результаты исследований Были рассчитаны средние значения параметров газоразрядного свечения зерен пшеницы. Оценку зараженности зерен пшеницы выполнили визуально, разделив материал на 3 группы, соответствующие слабой, средней и сильной степени поражения фузариозом. Оценку жизнеспособности семян выполнили, используя стандартный показатель семенного контроля (всхожесть). Оказалось, что значимыми параметрами, которые могут характеризовать степень поражения зерна, являются площадь, число разрывов, медиана, квантильные оценки плотности, скос, ширина спектра, распределение яркости 2,3,4,7, коэффициент формы, двухмерная фрактальность на уровне медианы, трехмерная фрактальность. Наибольшую чувствительность к степени поражения зерен показал параметр коэффициент формы (значения q=2,47+0,30, q=1,69+0,14 и q=1,09+0,14, которые наблюдали соответственно в группах семян со слабой, средней и сильной степенью пораженности фузариозом рис. 3).
Однако, следует отметить, что характеристики ГР сигнала связаны с размером семени (табл.1). Такой параметр, как площадь засветки, имеет смысл рассматривать только в том случае, если мы можем зафиксировать форму и размер измеряемого материала (например, мелкие семена базилика). При измерении ГР сигнала от навесок двух групп семян базилика (табл.2) видно, что при исследовании ГР характеристик навесок мелких семян информативны оказались следующие характеристики: площадь засветки и интенсивность свечения. Если мы не можем зафиксировать форму и размер измеряемого материала (рис.2), то при измерении ГР сигнала от навески зерен работает только параметр интенсивности свечения (рис.4 и 5).
Таблица 1. Значения коэффициентов корреляции параметров ГРВ-грамм зерен с их размером
Результаты сравнительного анализа характеристик ГР сигнала и показателей посевного качества семян представлены в таблице 2. Хорошо видно соответствие рейтинга по такой характеристики как % всхожести и интенсивности свечения. Таблица 2
*- рейтинги по зернам ячменя и семенам базилика рассчитаны отдельно. **-семенной материал был рассортирован вручную по визуальной оценке, на две группы, соответствующие слабой и сильной интенсивности свечения.
Выводы 1. Для исследования характеристик ГР свечения семян растений целесообразно использовать методики как статической, так и динамической ГРВ-графии, исследуя как одиночные семена так и навески семян. 2. При измерении ГР сигнала от множества зерен одновременно, если мы не можем зафиксировать форму навески, наиболее информативными являются характеристики интенсивности свечения. 3. Значения параметров ГР сигнала, получаемые при измерении семян растений, определяются не только внутренними свойствами объекта, но и зависят от его морфологических характеристик (размера зерен). 4. Параметры ГР свечения «коэффициент формы», «площадь свечения» и «средняя интенсивность» рекомендуются в качестве потенциальных показателей для экспресс-оценки жизнеспособности семян. 5. Таким образом, оценка фитосанитарного состояния и жизнеспособности семян с помощью технологии ГРВ может служить дополнительным инструментом для семенного контроля. Литература 1. Буадзе О.А., Коротков К.Г., Ратман П.А. Изучение влияния гербицида 2,4-Д на растительный организм с последующим защитным эффектом витамина В-2 методом поверхностной газоразрядной визуализации (эффект Кирлиан) // Сообщения АНГССР. - Л., 1989, Т.135, №1. - С. 193-196. 2. Коротков К.Г. Основы ГРВ биоэлектрографии. СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского государственного института точной механики и оптики (Технического Университета), 2001. 360с. 3. Мельничук А.Д., Лазаревич С.С., Латыпов А.З. Применение метода Газоразрядной визуализации в селекции растений//Тезисы докладов международного научного конгресса «Наука, Информация, Сознание' 99», СПб, 1999. - С.32-33. 4. Прияткин Н.С., Коротков К.Г., Слепян Э.И., Авдеева Г.С., Дорофеева Т.Б. Пономаренко Г.О. Программно-аппаратурный комплекс «ГРВ» для установления характеристик газоразрядного свечения и перспективы его использования при анализе состояния организмов и выявлении экологического риска. ХХХII научная и учебно-методическая конференция СПбГИТМО (ТУ), посвященная 300-летию Санкт-Петербурга. // Информация и управление в технических системах. Научн.-техн. вестн. СПбГИТМО, Вып. 10, 2003. - С.151-153. 5. Kononenko I., Sadikov A. Vitality of Plants through coronas of fruits and leaves. //Proc. VI International Scientific Congress on GDV Bioelectrography "Science, Information, Spirit, 2002". St. Petersburg, 2002. pp. 223-225.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
| Registration |
|---|
|
| Взаимосвязанные элементы |
|---|
| При поддержке: |
|---|
|