БИОЛОГИЯ
C.B. Ушанов, Е.З. Усубова
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ НАБУХАНИЯ СЕМЯН ФАСОЛИ СОРТА «САКСА» (PHA5EOLUS VULGAR/SL.)
Динамика набухания, фасоль сорта «Сакса», моделирование процесса набухания
семян.
Семена являются важным продуктом питания человека и животных. Вопросы, связанные с водопроницаемостью семенной кожуры, имеют большое практическое значение для выяснения наиболее приемлемых условий хранения и предпосевной обработки семян.
Процесс набухания семян, находящихся в состоянии вынужденного покоя, при их контакте с водой изучается различными методами: по изменению массы, их водного потенциала, влажности, интенсивности дыхания и других свойств. Однако не существует единой модели, описывающей процесс набухания семян, и, учитывая их разнокачественность, можно ожидать разные способы поступления воды в семена. Ряд авторов считают основными каналами, от которых зависит поступление воды в семена, микропиле и рубчик [Bewley, Blak, 1978; Pietrzak et al, 2002]. K.E. Овчаров выделяет разные пути поступления воды в зависимости от особенностей строения семени [Овчаров, 1976].
Цель исследования — построение модели динамики набухания семян фасоли сорта «Сакса» методами математико-статистического анализа.
Объект исследования: фасоль (Phaseolus vulgaris L.) сорта «Сакса».
Скороспелый сорт кустовой фасоли. Семена фасоли состоят (рис.1.) из расположенной снаружи довольно плотной кожуры (7). На ней находится рубчик (5) — место прикрепеления семени к семяножке. Над рубчиком расположено микропиле (4) — отверстие в кожуре. Ниже рубчика с противоположной стороны от микропиле расположен строфиолум, или линза, или рубчиковый шов, как его по-разному называют в различных работах. Зародыш состоит из содержащих запас питательных веществ двух крупных семядолей (6), внутри которых имеется зародышевая ось, состоящая из почечки (1), гипокотеля (2) и корешка (3). Семена отбирали примерно одинакового размера и веса. Проводили набухание семян в чашках Петри. В каждую чашку наливали дистиллированную воду. Через определённые промежутки времени каждое семя взвешивали. Перед взвешиванием избыток воды с поверхности семян удаляли фильтровальной бумагой.
С. В. Ушанов, Е.З. Усубова
Рис. 1. Строение семени фасоли
Массу определяли с помощью электронных весов с ценой наименьшего деления 0,01г. "
Процесс набухания семян фасоли сорта «Сакса» можно представить в виде следующей функции:
Г Уо если Ь < X
У(«)= ]
1Уо + АУ (1 - если Ь > х,
где У(£) — масса семени в конкретный момент времени набухания (г); Уо — начальная масса семени (г); А У — изменение массы семени (г); £ — время набухания семян (ч); к - коэффициент, определяющий скорость набухания (1/ч); х - время непроницаемости семени для воды (ч).
Модель характеризуется некоторыми статистическими показателями, рассчитанными методом наименьших квадратов (табл. 1).
Таблица 1
Статистические характеристики модели
т(ч) Уо(г) АУ(г) К / Т= 1/к 5 Я2 Дисперсия
(1/ч) (ч) (г) остаточная воспроизводи- мости
3,4 0,36 0,46 0,0829 9 12,1 0,018 0,9859 0,0097 0,0078
Примечание. К* — коэффициент детерминации, 5 - стандартная ошибка модели, /- число степеней свободы, Т— постоянное время процесса.
Анализ экспериментальных данных показал однородность дисперсии в отдельных экспериментах, а также адекватность модели экспериментальным данным при 5 %-ном уровне значимости: ^рас = 1,2 < Кф = 1,9.
Построен график, отражающий динамику набухания семян фасоли сорта «Сакса» (рис. 2).
График динамики набухания семян фасоли представляет собой зависимость массы набухающих семян от времени контакта с водой (рис. 2). Процесс набухания семян состоит из стадии, характеризующейся тем, что вода в семя фасоли не поступает (период непроницаемости семени), и периода активного поступления воды,
Биология
заканчивающегося выходом на плато, когда поступление воды в семя прекращается (Ушах). В процессе набухания семян фасоли в среднем масса семени достигает своего максимального значения 0,82 г. За 24 часа процесс завершен на 88 %.
Рассчитанные модели для каждого из 30 экспериментов позволили построить корреляционную матрицу (табл. 2).
Время контакта семян с водой, ч
• Факт -----Расчет “ — «Утях
Таблица 2
Корреляционная матрица
X Yo AY k
X 1,000 0,136 -0,095 -0,061
Yo 0,136 1,000 0,429 —0,166
A Y -0,095 0,429 1,000 -0,546
k -0,061 —0,166 -0,546 1,000
Из таблицы видно, что присутствуют прямая зависимость между изменением массы семени фасоли и начальной массой семени и обратная зависимость между изменением массы семени и коэффициентом, определяющим скорость набухания.
На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что процесс набухания семян включает две стадии. По построенной модели можно определить массу семени в конкретный период времени, что позволяет использовать полученные данные для предпосевной обработки семян.
Библиографический список
1. Овчаров К.Е. Физиология формирования и прорастания семян. М.: Колос, 1976. 256 с.
2. Bewley J. D., Blak V. Physiology and biochemistry of seeds in relation to germination // Springer-Veri, 1978. Vol.l. 306 p.
3. Pietrzak L.N., Fregeaureid F., Chatson B. Observation on water distribution in soybean seed during hydration processes using nuclear magnetic resonance imaging // Canadian Journal of Plant Science. 2002. Vol. 82. P. 513-519.