Применение метода газоразрядной визуализации в селекции растений.

А.Д.Мельничук, С.С.Лазаревич, А.З.Латыпов
Белорусская Сельскохозяйственная Академия     

В селекции растений до сих пор не разработаны параметры, по которым с достаточной вероятностью можно отбирать лучшие гибриды сразу после проведения скрещиваний. Все известные показатели носят частный характер, и их взаимосвязь с хозяйственно-полезными признаками носит коррелятивный характер. Для решения данного вопроса нами предлагается решение, в основе которого лежит метод ГРВ (газоразрядная визуализация, или эффект Кирлиан). По нашему мнению, этот метод может быть использован для интегральной оценки состояния растений.
В Санкт-Петербургском государственном институте точной механики и оптики нами проведены эксперименты по изучению семян твердой и мягкой пшеницы с помощью программно-аппаратного комплекса «Корона-ТВ», разработанного фирмой «Кирлионикс Технолоджис Интернейшнл».
Для опытов были отобраны семена двух сортов твердой пшеницы (Актюбинская 75 и Гордеиформе 728) и двух сортов мягкой пшеницы (Копылянка и Сузорье), по 20 семян каждого образца. Тщательно откалиброванные по размерам семена помещались перед телекамерой прибора, фиксировавшей свечение семян в электрическом поле высокой напряженности. Семена были сориентированы таким образом, что их зародышевая сторона была направлена в сторону телекамеры. Свечение каждого образца было зафиксировано трехкратно. Изображение свечения зафиксировано в виде графических файлов для IBM-совместимого персонального компьютера. Изучалось 9 параметров свечения: площадь ГРВ-свечения, удаленный шум. коэффициент формы, фрактальный коэффициент, показатель яркости, отклонение показателя яркости, количество фрагментов, средняя площадь фрагментов, разброс площадей фрагментов.
Анализ полученных результатов показал существенные различия в силе и характере свечения. Например, площадь свечения отдельных семян внутри сортов в некоторых случаях отличалась более чем в два раза. Данный феномен нельзя объяснить разницей в размерах семян из-за их калибровки. Более того, при переориентации семян (зародышем вверх) свечение семян заметно ослабевало. Снижение уровня свечения наблюдалось также и в случае наличия повреждения в зародышевой части семени.
Ориентация наблюдаемых объектов является важным пунктом в методике проводимых исследований. Изучение семян пшеницы показало, что разные сектора свечения также значительно различаются между собой, однако дать какую-либо интерпретацию результатам пока не представляется возможным из-за отсутствия разработанной методики для анализа.
Результаты наблюдений показывают, что различные семена одного и того же сорта могут давать свечения разного характера, что позволяет прогнозировать возможность использования метода в семеноводстве растений. Кроме того, характер свечения семени меняется с течением времени.
Для определения значимости изучаемых параметров мы применили факторный анализ. Оказалось, что основные параметры являются независимыми друг от друга. Показатель яркости и отклонение показателя яркости обладают противоположно направленными факторными нагрузками, количество фрагментов и разброс площадей фрагментов являются однонаправленными. Средняя площадь фрагментов - показатель, уменьшающийся при увеличении количества фрагментов и их разбросе.
1Разные параметры имели неодинаковую степень вариабельности. Наибольшей неоднородностью отличались площадь ГРВ-свечения, коэффициент формы и средняя площадь фрагментов, наименьшей - показатель яркости и отклонение показателя яркости.
Таким образом, оценка свойств семян с помощью метода ГРВ может служить дополнительным инструментом для изучения особенностей растительных организмов.