Морфометрический анализ листовой ампелографической информации

Трошин Леонид Петрович

УДК 634.84

UDC 634.84

МОРФОМЕТРИЧЕСКИИ АНАЛИЗ ЛИСТОВОЙ АМПЕЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Трошин Леонид Петрович д. б. н., профессор

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

Современная ампелография вышла на новейший уровень использования самых последних достижений мультимедийной техники и вычислительных средств обработки и анализа собранной информации. Поскольку взрослому листу как «паспорту» сорта придается самое главное значение среди множества описательных характеристик, нами для снятия цифровой информации листьев предложено использовать разработку фирмы SIAMS, в частности анализатора SIAMS MesoPlant. В этой статье приводится методика считывания (снятия) листовой ампелографической информации с живых и гербарных образцов и биометрический анализ для установления уровня морфотипичности объектов исследований

Ключевые слова: АМПЕЛОГРАФИЯ, ВИНОГРАД, ПОПУЛЯЦИЯ, ЛИСТЬЯ, МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

MORPHOMETRIC ANALYSIS OF LEAF AMPELOGRAPHIC INFORMATION

Troshin Leonid Petrovich Dr.Sci.Biol., professor

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia

Modern ampelography has reached the newest level of usage of the latest achievements of multimedia techniques and computing means of handling and analysis of assembled information. An adult leaf is a sort of "passport" of the breed, and the most important significance among set of descriptive characteristics is attached to it. For decrypting of the numeral information of leaves, it is offered to use SIAMS company toolkit, in particular - the SIAMS MesoPlant analyzer. In this article, the technique of reading (decrypting) of a leaf ampelographical information from alive and dry samples and the biometric analysis for level of morphotypical establishment of objects of researches is resulted

Keywords: AMPELOGRAPHY, GRAPE, POPULATION, LEAVES, MORPHOMETRIC MEASUREMENTS

Введение

Современная наука классификации, систематизации и описания виноградовых генотипов по фенотипу вышла на третий, новейший уровень ампелографии - интерактивной ампелографии, при которой используются самые последние достижения мультимедийной техники и вычислительных средств обработки и анализа собранной информации. Поскольку выросшему (взрослому) листу как неотъемлемому фрагменту «паспорта» сорта придается самое главное значение среди множества описательных характеристик, нами для снятия цифровой информации листьев предложено использовать разработку фирмы SIAMS, в частности, анализатор SIAMS MesoPlant [18].

SIAMS Mesoplant имеет модульную структуру и состоит из цифровой фотолаборатории SIAMS Photolab (инструментальная платформа) и набора

готовых решений [19]. В данном случае используется решение «Параметры листьев растений».

Полученная по 20 линейным и угловым параметрам листа информация, согласно кодам дескриптора Международной организации винограда и вина [12], заносится в таблицы Excel и подвергается биометрическим методам анализа [2, 14-15, 20-21].

Как известно, прикладная часть биологической науки ботаники -ампелография, 350-летие которой отмечается виноградарями мира в текущем году, подразделяется на два раздела [4, 6, 11, 20]:

- общая с задачами изучения систематики семейства виноградовых Vitaceae (Lindley) Juss., исследования проблем происхождения, наследственности и распространения его составляющих, установления закономерностей изменчивости признаков и свойств представителей родов, подродов, видов, подвидов, эколого-географических групп и подгрупп, популяций, сортов, клонов и форм винограда под влиянием биотических, абиотических и антропогенных факторов среды; разработок методик и способов ампелографических исследований;

- частная с задачами осуществления ботанического описания генотипов - сортов, клонов и форм винограда, их ампелологической, фенологической, агробиологической, увологической, биохимической, физиологической, технологической и хозяйственной характеристик (http://www.vitis.ru/pubs.asp?r=1&s=dpub&d=desc).

Ученые выделили и третий раздел ампелографии -ампелометрический, включающий специальные измерения

количественных показателей изучаемых частей виноградного растения и/или его сортовых признаков с определением степени их варьирования на основе применения методов биометрии [16]. Причем, с появлением цифровой фотолаборатории SIAMS Photolab [19] устраняются трудности сбора, считывания и анализа ампелографической информации.

Так, при распознавании интересующего генотипа сканируются листья, изображения вносятся в ПК, затем автоматически измеряются их линейные и угловые параметры (площадь и периметр листа, длина черешка, длина и ширина листовой пластинки, углы альфа, бета, гамма и другие признаки). Полученные данные записываются в электронную таблицу (например, Microsoft Excel или Openoffice Calc), обрабатываются биометрическими методами анализа и сопоставляются с ранее введенными в ПК данными эталонов или синтипов.

Интерактивная ампелография (англ. interactive —

взаимодействующие друг с другом) - новое перспективное направление ампелометрии, предложенное автором, в котором за счет системного эффекта, возникающего в Internet-системе из-за нелокального взаимодействия экспертов, оснащенных необходимым инструментарием, и пользователей, имеющих информацию о фенотипических и генотипических признаках образцов винограда, осуществляется идентификация этих образцов и установление их истинных названий. Предлагается создать международное Internet-сообщество экспертов, исследователей и пользователей интерактивной ампелографией, для этого планируемый сентябрьский симпозиум считать его учредителем, а участникам стать активными сотрудниками. На начальном этапе развития этого сообщества предполагается off-line общение между его участниками посредством различных служб интернета (электронная почта, ICQ, Skype, web-форум или социальная сеть и пр.). В перспективе планируется создание интеллектуального ампелографического портала с базами знаний общего доступа и основанной на них международной автоматизированной on-line консалтинговой ампелографической службой, создаваемой, поддерживаемой и развиваемой экспертами, разработчиками и

исследователями международного Internet-сообщества ампелографов.

Предполагается, что информация, полученная от экспертов и

пользователей, будет обрабатываться в реальном времени, степень ее

формализации и готовности к использованию будет возрастать до уровня знаний, в том числе новых, ранее неизвестных науке. В результате интерактивная система обеспечит явные преимущества как в развитии ампелографии, так и в ее использовании практиками, повысит оперативность и обоснованность принимаемых ими решений.

Возможности использования ресурсов международного Internet-сообщества экспертов, исследователей и пользователей интерактивной ампелографией создаст и активизирует качественно новые условия и в учебном процессе при обучении студентов, бакалавров и магистрантов, аспирантов и докторантов, подготовке новых высококвалифицированных кадров исследователей, теоретиков и практиков в области ампелографии.

Материал и методы

Материалом исследований служат растительные особи виноградообразных генотипов, по фенотипу относимых к различным таксонам семейства Vitaceae Juss. [11].

Несмотря на разработанность систематики семейства Виноградовых с помощью молекулярно-генетических методов, остается до конца не исследованной область морфометрии листьев, весьма удобной для практического использования распознанных образцов и относимых к тем или иным синтипам и таксонам.

Для этого в первую очередь привлекается всем хорошо известный дескриптор OIV [12].

В данной работе снятие информации посредством сканера с выросших, то есть взрослых, листьев проведено по нижеприведенным 20 дескрипторным признакам, закодированным под шифрами 065-1, 065-2, 093, 601-619 (рис. 1-2) [3, 12-13 с нашими дополнениями], и согласно программе SIAMS Photolab [19] занесенными в Excel-таблицы.

К

Рис. 1. Лист виноградной лозы:

А — срединная жилка; В, В1 — верхняя пара главных жилок; С, С1 — нижняя пара главных жилок; Б — срединная (конечная) лопасть; Г — верхняя боковая лопасть; Д — нижняя боковая лопасть; Е — верхняя боковая вырезка; Ж — нижняя боковая вырезка; 3 — черешковая выемка; а, а1, в, в — углы нервации; к — зубцы на концах лопастей; л — краевые зубчики; м — дополнительные зубчики [3].

I ■

VI’

Рис. 2. Линейные и угловые параметры выросшего листа [13, с нашими дополнениями]:

Н - длина листовой пластинки (по дескриптору 01У код 065-1), W - ширина листовой пластинки (код 065-2), длина черешка (код 092), Ь - длина срединной жилки (код 601), Ь1 - длина верхней боковой жилки (код 602), Ь2 - длина нижней боковой жилки (код 603), Ь3 - длина от пересечения нижней боковой жилки до ее нижнего края (код 604), Ь4 - ширина от пересечения нижней боковой жилки до нижнего края (код 611), Ь5 - длина от точки прикрепления черешка к листовой пластинке до крайней точки нижнего зубца Ь3 (код 619), верхнее добухтовое расстояние (код 605), нижнее добухтовое расстояние (код 606), аА - угол альфа (код 607), ЬА - угол бета (код 608), еА - угол дзета (код 609), 1А - угол гамма (код 610), М2 - длина правого крайнего зубца (код 612), аё2 - ширина правого крайнего зубца (код 613), аё4 - ширина правого нижнего зубца (код 614), 1ё4 - длина правого нижнего зубца (код 615), ё - расстояние между нижними лопастями (код 618).

При этом SIAMS Photolab - это цифровая фотолаборатория, разработанная компанией СИАМС - с наличием электронных таблиц для работы с изображениями планшетного сканера. Продукт предназначен для обработки изображений при помощи создаваемых пользователем цепочек операций, решения задач из области обработки и анализа изображений. Содержит инструменты для визуализации и захвата изображений, калибровки системы ввода, инструменты для интерактивных измерений линейных размеров и планиметрических характеристик объектов, создание панорамы смежных полей зрения, получение сфокусированного изображения по серии несфокусированных, создание атласов изображений, пакетная обработка изображений, а также инструментальные шаблоны для разработки пользователем собственных методик анализа

[19].

SIAMS Photolab включает ряд основных модулей, часть из которых приводим здесь:

- модуль "Рабочая таблица" позволяет создавать собственные цепочки операций обработки изображений,

- с помощью модуля "Измерение объектов" измеряем параметры избранных объектов, расположенных на изображениях,

- а на основе модуля "Измерение углов и длин" проводим измерения углов и длин ломаных линий на изображении.

К цифровой фотолаборатории прилагается инструкция пользователя.

Из нашей задачи: по данным результатов измерений

ампелографических количественных признаков листьев дикорастущих лиан Даманка-1, Даманка-2 и Даманка-3 (далее - и других северокавказских [9]), издавна разбросанно произрастающих вокруг поселка Даманка Крымского района Краснодарского края, выясняется их морфологическая идентичность с установлением морфотипичности ssp. Vitis vinifera silvestris Gmel. (рис. 3, табл. 1).

Рис. 3. Местоположение пос. Даманка Крымского района Краснодарского края [17].

Таблица 1. - Фрагмент исходных данных интерактивных измерений 20 параметров листьев одной из трех даманских лиан, 2009 г.

(измерения проведены студентом А.Миловановым).

Признаки

065-1 065-2 092 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 618 619

8,5 7,9 5,0 7,9 8,9 4,0 1,5 5,9 3,5 54,9 56,3 43,1 59,1 0,3 0,5 1,1 0,6 1,2 3,6 2,2

12 11,3 9,2 9,0 9,7 6,0 3,8 6,2 5,1 54,6 57,4 43,0 59,8 2,2 0,6 1,4 0,7 1,0 2,4 4,4

4,8 6,4 2,4 4,5 4,0 3,7 1,6 4,0 3,5 34,3 45,0 28,4 34,9 1,0 0,6 0,6 0,5 0,7 3,3 2,4

7,3 8,8 3,7 5,9 7,0 4,6 2,2 3,8 4,2 44,6 45,7 48,9 54,4 1,3 0,9 0,6 0,6 1,1 3,1 2,9

9,4 11,3 4,1 8,7 8,8 6,4 3,2 6,4 5,7 28,6 41,3 51,9 42,7 2,3 0,7 0,7 0,6 0,9 5,8 4,0

9,8 10,3 5,7 9,3 8,7 5,4 2,9 5,5 4,8 34,2 36,7 35,5 38,7 2,2 0,9 0,8 0,5 0,8 5,9 4,0

9,2 11,4 4,1 8,7 9,0 6,5 2,9 6,4 5,6 28,3 35,7 38,8 28,8 2,4 0,7 0,7 0,8 0,8 5,9 3,6

12,9 10,2 6,7 11,6 10,1 6,1 2,4 7,3 5,5 33,1 42,0 42,7 30,0 1,5 1,0 1,1 0,7 0,6 5,2 4,0

Биометрический анализ данных измерений осуществлялся по созданной О.В. Адибековым программе Data Pilot, русская версия которой находится в интернете на сайте [14], английская - по адресу [15] (рис. 4-9).

Рис. 4. Лиана Даманка-1.

Рис. 5. Листья лианы Даманка-1.

Рис. 6. Лиана Даманка-2.

Рис. 7. Лиана Даманка-3.

Рис. 8-9. Листья лиан Даманка-2 и Даманка-3.

Результаты исследований

Результаты биометрического анализа данных интерактивных измерений листьев трех лиан Крымского района Даманка-1, Даманка-2 и Даманка-3 представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2. - Вариационный анализ данных интерактивных измерений листьев трех даманских лиан, 2009 г._________

Параметры и статистики Признаки

65-1 65-2 092 601 602 603 604 605 606 607

Даманка-1

Среднее 10,24 10,51 5,23 8,94 8,57 5,72 2,91 6,08 5,25 37,02

Стандартная ошибка средней 0,62 0,55 0,40 0,56 0,44 0,29 0,21 0,34 0,35 1,35

Интервал 14,22 12,76 7,83 12,60 11,58 6,65 4,49 7,69 9,42 26,61

Минимум 4,84 6,44 1,87 3,95 3,98 3,59 1,48 3,83 2,96 28,29

Максимум 19,06 19,20 9,70 16,55 15,55 10,24 5,97 11,52 12,37 54,90

СУ 32,2 27,5 40,5 32,9 27,3 26,5 37,8 29,7 35,7 19,4

d - разность 1 - 2 0,97 2,26 0,73 1,26 0,95 1,50 0,61 1,51 1,65 3,58

t - критерий Стьюдента 1,31 3,40 1,59 1,92 1,66 4,36 2,66 3,59 4,20 1,96

Даманка-2

Среднее 9,27 8,24 4,49 7,68 7,62 4,22 2,30 4,56 3,60 40,61

Стандартная ошибка средней 0,39 0,38 0,23 0,36 0,36 0,19 0,10 0,25 0,17 1,22

Интервал 11,98 9,44 5,92 9,55 9,60 5,14 2,67 7,55 5,35 36,53

Минимум 3,38 4,40 1,67 2,96 3,90 2,01 1,12 0,85 0,83 24,67

Максимум 15,36 13,84 7,60 12,51 13,50 7,14 3,79 8,41 6,18 61,20

СУ 27,8 30,4 34,0 30,4 31,2 30,0 28,6 35,6 30,7 19,8

d - разность 2 - 3 0,56 0,89 0,80 0,18 0,42 0,55 0,45 1,35 0,73 0,19

t - критерий Стьюдента 1,18 1,82 2,83 0,44 1,00 2,24 3,05 4,26 3,17 0,13

Даманка-3

Среднее 9,83 9,14 5,30 7,86 8,04 4,77 2,75 5,92 4,32 40,8

Стандартная ошибка средней 0,26 0,31 0,16 0,23 0,21 0,15 0,11 0,20 0,16 0,75

Интервал 6,24 7,53 4,32 5,22 4,96 3,40 2,62 4,28 3,38 20,93

Минимум 6,88 5,37 2,91 5,26 5,41 3,10 1,43 3,68 2,66 32,03

Максимум 13,12 12,90 7,22 10,48 10,36 6,50 4,05 7,95 6,04 52,97

CV 15,6 20,2 18,4 17,2 16,0 19,1 23,9 20,0 21,6 11,0

d - разность 1 - 3 0,41 1,37 0,17 1,08 0,53 0,96 0,16 0,16 0,92 3,77

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

t - критерий Стьюдента 0,61 2,19 0,15 1,80 1,08 2,95 0,68 0,41 2,38 2,44

Параметры и статистики Признаки

608 609 610 611 612 613 614 615 618 619

Даманка-1

Среднее 40,96 40,85 39,14 1,85 0,67 0,80 0,57 0,86 4,82 3,88

Стандартная ошибка средней 1,33 1,28 1,76 0,15 0,03 0,04 0,03 0,04 0,32 0,23

Интервал 27,30 27,89 33,80 3,45 0,70 0,88 0,66 1,09 7,91 5,16

Минимум 30,12 28,43 25,97 0,30 0,28 0,49 0,28 0,45 0,82 2,20

Максимум 57,42 56,33 59,77 3,75 0,98 1,37 0,94 1,54 8,73 7,36

CV 17,2 16,6 23,8 42,2 23,1 28,5 26,4 26,6 35,6 31,5

d - разность 1 - 2 7,39 1,49 12,31 0,38 0,03 0,00 0,08 0,16 2,36 0,89

t - критерий Стьюдента 4,18 0,89 4,35 2,24 0,71 0,05 2,12 2,99 6,23 3,47

Даманка-2

Среднее 48,35 42,34 51,45 1,48 0,64 0,81 0,49 0,71 2,45 2,99

Стандартная ошибка средней 1,16 1,09 2,21 0,08 0,04 0,04 0,02 0,03 0,20 0,11

Интервал 41,86 30,87 63,98 2,89 1,34 1,27 0,65 0,81 6,15 3,06

Минимум 21,74 28,87 26,6 0,31 0,19 0,37 0,15 0,27 0,34 1,66

Максимум 63,60 59,74 90,58 3,20 1,53 1,65 0,80 1,08 6,49 4,72

CV 15,8 16,8 28,2 36,0 36,2 34,3 29,1 25,4 53,0 25,1

d - разность 2 - 3 0,44 2,45 6,28 1,28 0,04 0,00 0,03 0,00 0,33 0,46

t - критерий Стьюдента 0,24 1,31 2,13 0,54 0,94 0,08 0,97 0,26 1,19 2,7

Даманка-3

Среднее 47,92 39,89 57,73 1,54 0,60 0,81 0,53 0,70 2,78 3,45

Стандартная ошибка средней 1,35 1,52 1,94 0,07 0,03 0,04 0,02 0,03 0,19 0,13

Интервал 30,44 41,27 48,65 1,91 0,70 0,80 0,49 0,54 4,60 2,65

Минимум 33,35 24,01 40,97 0,62 0,30 0,46 0,30 0,47 0,30 2,09

Максимум 63,79 65,28 89,62 2,53 1,00 1,27 0,79 1,01 4,90 4,74

CV 16,8 22,9 20,2 28,7 29,8 26,8 27,3 23,2 41,2 21,9

d - разность 1 - 3 6,95 0,96 18,59 0,32 0,08 0,00 0,05 0,16 2,04 0,44

t - критерий Стьюдента 3,67 0,48 7,10 1,93 1,81 0,14 1,21 3,19 5,42 1,66

По представленным данным: http://ei.kubagro.ru/2011/06/pdf/32.pdf

- коэффициенты вариации признаков превышают пороговые -свидетельство отсутствия их нормальности распределения [2],

- три сравниваемые даманские лианы характеризовались соответственно 10 (Даманка-1 и Даманка-2), 5 (Даманка-1 и Даманка-3) и 5 (Даманка-2 и Даманка-3) признаковыми отличиями из 20 измеренных;

- это побуждает использование современного непараметрического бутстреп-метода анализа (табл. 3) [1, 5, 8, 10].

Таблица 3. - Бутстреповая оценка различий даманских лиан по 20 морфологическим признакам листьев, 2009 г.

Лианы Признаки

065-1 065-2 092 601 602

* Д2 * Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3

Даманка-1 0,91 0,73 1,00 0,99 0,95 0,43 0,98 0,97 0,95 0,86

Даманка-2 0,12 0,03 0,00 0,32 0,16

603 604 605 606 607

Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3

Даманка-1 1,00 1,00 1,00 0,75 1,00 0,65 1,00 1,00 0,03 0,01

Даманка-2 0,01 0,00 0,00 0,00 0,44

608 609 6] 10 6 11 6 12

Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3

Даманка-1 0,00 0,00 0,18 0,69 0,00 0,00 0,99 0,98 0,77 0,97

Даманка-2 0,60 0,91 0,02 0,29 0,83

61 3 6 14 6] 15 6 18 6 19

Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3 Д2 Д3

Даманка-1 0,48 0,44 0,99 0,89 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,96

Даманка-2 0,46 0,16 0,60 0,11 0,00

Д2 - Даманка-2, Д3 - Даманка-3

Сравнение результатов измерений 20 признаков показывает на отсутствие различий средних арифметических только по 24 случаям из 60: 60% случаев наличия разностей их средних значений - путь к привлечению многомерных методов анализа.

Для установления морфологической схожести листьев изучаемых лиан дикорастущего винограда используется метод ё0 [7, 16]. В

нижепредставленной таблице 4 частично отражены количественные характеристики листьев по их средним арифметическим 10 параметров

первого блока признаков: от линейного признака 065-1 до углового 608. Результаты сравнений осредненных данных по 10 листовым параметрам 46 северо-кавказских лиан с эталонными 60 гербарными листьями приведены в таблице 5.

Таблица 4. - Характеристика изучаемых северо-кавказских лиан по 10 линейным и угловым признакам листьев.

Лианы Число листье в Признаки

065- 1 065-2 092 601 602 603 605 606 607 608

1 10 9,11 10,02 4,94 8,15 7,13 5,1 1 5,04 4,8 7 40,7 0 43,4 4

2 18 8,34 7,84 3,37 6,44 5,79 3,8 5 4,55 3,4 3 43,7 9 53,0 4

3 14 9,37 8,55 3,68 7,23 6,13 4,3 4 5,24 3,9 7 49,1 5 49,9 8

4 28 10,2 4 10,51 5,23 8,94 8,57 5,7 2 6,08 5,2 5 37,0 2 40,9 6

5 43 9,27 8,24 4,49 7,68 7,62 4,2 2 4,56 3,6 0 40,6 1 48,3 5

6 36 9,83 9,14 5,30 7,86 8,04 4,7 7 5,92 4,3 2 40,8 0 47,9 2

7 24 8,11 7,73 3,20 7,18 5,05 4,6 6 4,01 3,5 3 36,0 2 45,9 0

8 47 12,4 5 10,87 5,01 10,8 6 9,60 6,0 0 7,27 5,4 0 29,2 6 39,6 4

9 37 12,6 2 11,47 6,11 10,3 4 9,91 6,0 9 7,16 5,4 5 34,4 5 45,8 1

10 40 9,78 9,14 5,60 8,29 7,63 4,7 5 4,74 4,2 2 36,4 0 43,9 5

11 36 13,2 6 11,33 6,00 11,2 9 10,0 5 6,0 6 7,49 5,4 6 30,0 9 39,4 9

12 35 15,3 5 12,19 5,99 12,1 6 11,1 0 6,1 4 7,30 5,5 0 38,3 1 53,2 5

13 4 16,8 1 14,93 7,41 12,9 5 13,4 7 7,8 7 8,74 6,7 9 31,8 5 53,6 5

14 36 13,1 9 10,73 5,08 10,8 2 9,86 5,5 8 5,51 4,5 2 34,9 2 49,4 6

15 20 12,4 0 11,73 6,11 10,4 8 9,00 6,1 7 7,52 5,7 4 35,5 1 40,3 1

16 24 9,42 8,33 5,00 7,89 6,10 4,3 5 5,39 4,0 1 35,6 2 47,4 5

17 37 12,4 4 11,58 10,2 4 10,5 6 8,57 6,2 3 7,30 5,5 9 34,0 2 43,4 3

18 20 11,8 1 11,20 7,46 10,2 4 9,05 6,1 6 7,35 5,7 9 33,1 1 38,8 4

19 26 9,00 8,68 4,67 7,49 6,73 4,7 2 5,34 4,2 0 30,7 5 42,3 3

20 30 12,8 10,69 6,01 10,1 8,63 5,6 6,88 5,1 38,7 54,5

0 0 2 2 7 5

21 22 14,9 1 13,15 10,9 4 12,2 6 9,96 6,8 7 8,04 6,2 6 35,5 8 45,4 4

22 42 9,27 8,34 4,19 7,54 6,12 4,3 2 4,70 3,8 1 41,6 8 51,2 6

23 40 9,32 9,69 5,01 8,38 7,44 5,1 0 5,80 4,5 1 35,0 1 40,7 1

24 5 19,4 0 17,05 9,81 16,0 7 13,1 9 8,6 3 10,6 7 7,5 5 44,7 6 56,6 7

25 15 9,59 9,30 4,61 7,84 6,71 4,6 6 5,24 4,2 4 42,9 3 46,8 7

26 14 7,50 7,77 3,79 5,85 5,67 4,3 0 4,51 3,4 8 43,2 5 50,1 8

27 40 7,16 7,16 4,29 5,91 5,57 3,6 1 4,61 3,4 4 41,4 6 48,9 9

28 45 5,93 5,37 1,05 4,12 5,79 1,2 4 8,22 7,9 1 40,3 7 47,7 6

29 36 7,68 7,20 3,61 6,02 5,36 3,5 2 4,79 3,4 1 44,6 5 48,2 7

30 26 7,74 7,14 4,34 5,82 5,36 3,7 4 4,09 3,2 7 45,3 7 52,0 5

31 36 9,60 8,34 4,90 7,05 6,55 4,4 3 4,91 3,8 4 47,1 4 54,3 1

32 34 9,70 8,73 4,42 7,43 6,43 4,4 4 4,80 4,0 9 46,1 2 46,5 9

33 15 9,01 9,74 4,47 7,84 7,22 5,0 6 6,32 4,6 8 37,1 2 42,8 5

34 15 6,72 7,01 3,67 5,58 5,39 3,7 3 4,67 3,4 4 38,5 6 47,1 0

35 31 7,94 8,40 3,82 6,76 5,85 4,4 4 5,15 4,1 2 39,2 0 46,1 4

36 15 6,72 7,01 3,67 5,58 5,39 3,7 3 4,67 3,4 4 38,5 6 47,1 0

37 15 8,22 8,56 3,60 6,95 6,31 4,5 0 5,25 4,0 9 38,5 6 45,1 7

38 31 7,94 8,40 3,82 6,76 5,85 4,4 4 5,15 4,1 2 39,2 0 46,1 4

39 15 9,01 9,74 4,47 7,84 7,22 5,0 6 6,32 4,6 8 37,1 2 42,8 5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

40 30 9,11 9,67 4,81 7,96 7,25 5,1 0 6,48 4,7 5 37,1 2 42,8 5

41 20 13,8 1 12,54 7,29 11,5 8 10,0 1 6,6 9 7,63 6,1 2 39,0 4 43,9 0

42 40 12,7 8 12,02 7,60 10,5 5 10,5 5 6,1 0 7,47 5,4 2 38,2 6 47,3 7

43 21 8,07 7,54 4,22 6,68 5,97 3,9 3 3,50 3,4 6 38,3 5 45,2 4

44 21 10,6 9 9,61 4,09 8,48 7,74 5,0 5 5,73 4,7 2 43,4 1 50,8 5

45 15 8,51 8,60 3,67 6,71 6,40 4,3 0 4,60 4,1 2 43,5 0 45,1 1

46 31 9,44 8,73 3,88 7,47 6,23 4,4 1 5,22 4,1 8 40,9 2 51,3 8

этало 3,7 2,9 40,9 47,7

н 60 8,17 7,68 5,12 6,46 5,62 2 3,26 4 9 1

Примечание: лиана 1 - Даманка-1, 2008; лиана 2 - Даманка-2, 2008; лиана 3 -Даманка-3, 2008; лиана 4 - Даманка-4, 2009; лиана 5 - Даманка-5, 2009; лиана 6 -Даманка-6, 2009; лиана 7 - Абинская-0, 2008; лиана 8 - Абинская-1, 2009; лиана 9 -Абинская-2, 2009; лиана 10 - Абинская-3, 2009; лиана 11 - Абинская-4, 2009; лиана 12 - Абинская-5, 2009; лиана 13 - Абинская-6, 2009; лиана 14 - Абинская-7, 2009; лиана 15 - Абинская-8, 2010; лиана 16 - Абинская-9, 2010; лиана 17 - Абинская-10, 2010; лиана 18 - Абинская-11, 2010; лиана 19 - Абинская-12, 2010; лиана 20 -Абинская-13, 2010; лиана 21 - Абинская-14, 2010; лиана 22 - Абинская-15, 2010; лиана 23 - Абинская-16, 2010; лиана 24 - Майкоп-1, 2005; лиана 25 - Майкоп-2, 2005; лиана 26 - Майкоп-3, 2006; лиана 27 - Майкоп-4, 2009; лиана 28 - Майкоп-5, 2009; лиана 29 - Майкоп-6, 2009; лиана 30 - Майкоп-7, 2009; лиана 31 - Майкоп-8, 2009; лиана 32 - Майкоп-9, 2009; лиана 33 - Майкоп-10, 2010; лиана 34 - Майкоп-11, 2010; лиана 35 - Майкоп-12, 2010; лиана 36 - Майкоп-13, 2010; лиана 37 - Майкоп-14, 2010; лиана 38 - Майкоп-15, 2010; лиана 39 - Майкоп-16, 2010; лиана 40 - Майкоп-

17, 2010; лиана 41 - Горячий Ключ-0, 2006; лиана 42 - Горячий Ключ-1, 2009; лиана 43 - Хоста-1, 2005; лиана 44 - Хоста-2, 2005; лиана 45 - Хоста-3, 2005; лиана 46 -Дагестан-А, 2006; в качестве эталонных яяр. Vitis уШ/вга $Шв$М$ Ошв1. взято 60 листьев из трех государственных гербариев: 21 лист Главного ботанического сада (И.Т.Васильченко и др.), 21 лист Государственного Никитского ботанического сада (В.Н.Голубев, В.Косых и др.) и 18 листьев Кубанского государственного аграрного университета (И.С.Косенко, С.С.Чукуриди и др.).

Таблица 5. - Дифференциация лиан винограда по комплексу _______первого блока 10 морфологических признаков.______

Ранжированные расстояния

43 10 25 2 45 46 22 29

19 16 23 27 32 14 37 30

21 35 38 5 12 34 36 33

39 42 9 1 15 17 40 6

3 20 31 11 26 44 41 18

4 8 13 7 24 28

Показатель типичности d0

1.021 1.113 1.133 1.218 1.249 1.344 1.412 1.430

1.439 1.446 1.463 1.482 1.498 1.499 1.531 1.536

1.552 1.587 1.587 1.648 1.649 1.668 1.668 1.671

1.671 1.671 1.682 1.690 1.725 1.742 1.814 1.827

1.862 1.883 1.909 1.915 1.920 1.935 1.980 2.044

2.091 2.248 2.313 2.370 2.521 2.692

Согласно результатам вычислений показателя типичности ё0 (табл.

5), наиболее высокую схожесть с 60 эталонными гербарными листьями Vitis vinifera Ошв!. по первому блоку 10 морфологических

признаков (065-1, 065-2, 092, 601, 602, 603, 605, 606, 607 и 608) показали лианы 43 (Хоста-1, ё0 = 1,021), 10 (Абинская-3, ё0 = 1,113), 25 (Майкоп-2, ё0 = 1,133), 02 (Даманка-2, ё0 = 1,218), 45 (Хоста-3, ё0 = 1,249), 46 (Дагестан-А, ё0 = 1,344) и самыми нетипичными - лианы 28 (Майкоп-5, ё0 = 2,692), 24 (Майкоп-1, ё0 = 2,521), 07 (Абинская-0, ё0 = 2,370), 13 (Абинская-6, ё0 = 2,313), 08 (Абинская-1, ё0 = 2,248), 04 (Даманка-4, ё0 = 2,091) и т.д. Причем, по первому блоку признаков названные последние лианы более чем в два с лишним раза превосходят показатели типичности первых.

Вычисления показателя типичности ё0 по второму блоку морфометрических признаков приведены в таблице 6.

Таблица 6. - Дифференциация лиан винограда по комплексу второго блока 10 морфологических признаков.

Ранжированные расстояния

31 42 25 32 30 29 27 9

5 6 10 1 16 20 18 26

3 45 22 41 23 4 12 33

39 8 21 15 35 38 19 43

44 40 11 34 36 46 37 2

17 13 14 7 24 28

Показатель типичности d0

0.800 1.181 1.209 1.217 1.221 1.246 1.280 1.321

1.333 1.380 1.386 1.391 1.410 1.469 1.527 1.533

1.537 1.540 1.596 1.632 1.634 1.652 1.666 1.668

1.668 1.696 1.706 1.711 1.712 1.712 1.713 1.769

1.772 1.798 1.811 1.865 1.865 1.883 1.905 1.922

1.941 2.244 2.266 2.392 2.463 2.550

При сравнении результатов интерактивных измерений листьев этих

же лиан по второму блоку десяти (604, 609-615, 618-619) признаков (табл.

6) удается установить, что наиболее идентичными с гербарными образцами листьев оказались лианы 31 (Майкоп-8, ё0 = 0,800), 42 (Горячий Ключ-1, ё0 = 1,181), 25 (Майкоп-2, ё0 = 1,209), 32 (Майкоп-9, ё0 = 1,217) и другие, в меньшей мере похожими - лианы 28 (Майкоп-5, ё0 = 2,550), 24 (Майкоп-1, ё0 = 2,463), 07 (Абинская-0, ё0 = 2,392), 14 (Абинская-7, ё0 =

2,266), 13 (Абинская-6, ё0 = 2,244), 17 (Абинская-10, ё0 = 1,941) и т.д. Отсюда, по второму блоку следующих 10 признаков показатель типичности ё0 последних лиан превосходит первые в три раза.

Выводы и рекомендации Выборки листьев ручного и интерактивного способов измерений между собой существенно не различались: для выяснения ботанического вопроса о принадлежности лиан к одному эко- или биотипу их следует объединять.

Четких различий по морфометрическим признакам листьев между тремя даманскими лианами, как в 2008, так и в 2009 году, не обнаружено.

Решение ботанического вопроса об отнесении даманских лиан, как и других изучаемых, к ампелографическому таксону 88р. УЫш ут/вга зйжъМъ Ошв1. проведено при использовании многомерного метода анализа ё0. В результате самыми близкими к трехгербарным эталонным листьям по комплексу 20 морфометрических признаков оказались лианы 25 (Майкоп-

2) и 29 (Майкоп-6), менее идентичными - лианы 28 (Майкоп-5), 24 (Майкоп-1), 07 (Абинская-0) и 13 (Абинская-6).

Список использованной литературы

1. Адибеков О.В., Трошин Л.П. Определение значимости статистических критериев от двух и более переменных методом тасования // Мат. обеспечение и компьютерный сервис в селекции растений. - Тверь, 1991. - С. 3.

2. Голодрига П.Я., Трошин Л.П., Петров А.П. О связи уровня паратипической изменчивости с величиной среднего значения некоторых признаков у винограда // Цитология и генетика. - 1974. - № 3. - С. 248-252.

3. Лазаревский М.А. Методы ботанического описания и агробиологического изучения сортов винограда // Ампелография СССР. - М.: Пищепромиздат, 1946. - Т. 1. - С. 347-400.

4. Раджабов А.К., Трошин Л.П. Ампелография // Виноградарство. - М.: Изд-во МСХА, 1998. - [Разд. IV]. - С. 492-506.

5. Трошин Л.П., Адибеков О.В., Федоров Ю.К. Применение ЭВМ в ампелографии и селекции винограда // Перспективы генетики и селекции винограда на иммунитет / АН УССР. УОГиС им. Н.И.Вавилова. ВНИИВиПП "Магарач". - Киев, 1988. - С. 5361.

6. Трошин Л.П. Ампелография и селекция винограда. - Краснодар: РИЦ

«Вольные мастера», 1999. - 138 с.: цв. вкладка.

7. Трошин Л.П., Животовский Л.А. Методические рекомендации по клоновой селекции винограда на продуктивность / ВНИИВиПП "Магарач". Ин-т общей генетики им. Н.И.Вавилова. - Ялта, 1987. - 36 с.

8. Трошин Л.П. Оценка и отбор селекционного материала винограда. - Ялта, 1990. -

160 с.

9. Турок Й., Маградзе Д., Трошин Л.П. Сохранение генофонда евразийского винограда

- первостепенная проблема европейских ампелографов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2006. - № 01 (17). - Шифр Информрегистра: 0420600012\0018. - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2006/01/pdf/19.pdf.

10. Федоров Ю.К., Трошин Л.П., Адибеков О.В. Програмное обеспечение ЭВМ для анализа селекционной информации // Методы отбора по комплексам признаков в селекции растений. - Ялта, 1989. - С.123.

11. Энциклопедия виноградарства. - Кишинёв: МСЭ,1986-1987. - Т. 1-3.

12. Codes des caracteres descriptifs des varietes et especes de Vitis. - OIV, 2001. Website http ://www.oiv. int/fr/.

13. Ortiz Jesus Maria et al. Molecular and morphological characterization of a Vitis gene bank for the establishment of a base collection // Genetic Resources and Crop Evolution. -2004. - 51: 403-409.

14. Website http ://www. colorpilot.ru/datapilot. html.

15. Website http://www.colorpilot.com/datapilot.html.

16. Website http://kubsau.ru/adm279in/kaf_pubs/index.php?mess=1.

17. Website http://maps.mail.ru/.

18. Website http://siams.com/products/mesoplant/siams_mesoplant.htm.

19. Website http://siams.com/products/photolab/siams_photolab.htm.

20. Website http://www.vitis.ru/pubs.asp?r=1&s=dpub&d=desc.

21. Website http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=ru&langpair=en%7Cru &rurl=translate .google. ru&u=http://onlinelibrary.wiley.com/book/10.1002/978047052235 6%3Bjsessionid%3DBB8BD6546C80178E9FFD670B1D8583AE.d02t02&usg=ALkJrhjH CQzYWhxB -vMd9pN qFQyqjXcFaQ.

Introduction

Present science of classification, systematization and description of vine genotype according to phenotype comes to third new level of ampelography -interactive ampelography that use up-to-date achievements of multimedia technics and computing aids for processing and analysis of collected information. So long as grown leaf is attached the major importance among many descriptive characteristics as an integral fragment of sort’s «passport». We propose to use an invention of firm SIAMS, particularly the analyser SIAMS

MesoPlant [18] for taking digital information from leaves.

SIAMS Mesoplant has a modular structure and consists of a digital darkroom SIAMS Photolab (instrumental platform) and a set of ready-made solutions [19]. In this case it is used the solution «Parameters of plant leaves».

Obtained information on 20 linear and angular parameters of leaf, according to codes of descriptor of International vine and wine organisation [12], is entered the Excel table and analyzed with biometrical methods [2, 14-15, 2021].

As it is known, applied part of botanic - ampelography, 350-year of which is celebrated by viticulturists of all the world this year, is divided into two parts [4, 6, 11, 20]:

- general with tasks: study systematic of grape family Vitaceae (Lindley) Juss; research the issues of origin; heredity and spreading of its components; establishing patterns of variability of characteristics and properties of the genera, subgenus, species, subspecies, ecologi-geographical groups and subgroups, populations, varieties, clones and vine forms representatives under the influence of biotic, abiotic and anthropogenic environmental factors; working out of methodologies and technics of ampelographical researches;

- particular with tasks: description of botanic genotypes - varieties, clones and forms of vine, their ampelographical, phenological, agrobiological, uvological, biochemical, physiological, technical and economic characteristics (http://www.vitis.ru/pubs.asp?r=1&s=dpub&d=desc).

Scientists have identified the third part of ampelography -ampelometric, included special measurements of quantitative indexes studied parts of grape plant and/or its sort features with defining the degree of their variation on the bases of biometric methods [16]. And with appearance of the digital darkroom SIAMS Photolab [19] it is eliminated difficulties with gaining, reading and analysis of ampelographyc information.

So during identification of interested genotype, leaves are scanned, image data is put into computer then automatically it is measured their linear and angular parameters (leaf area and perimeter, footstalk length, lamina length and width, alpha angels, beta, gamma and other features). Finding data is written into electronic worksheet (example Microsoft Excel or Open office Calc), processed with biometric analysis method and compared to earlier received computer data of etalons or cyntypes.

Interactive ampelography (engl. interactive — communication with each other) - a new perspective direction of ampelometry, suggested by author, in which these specimen and their names are identified on the bases of system effect arising in Internet-system because of nonlocal experts communication, supplied with necessary instruments, and users who have information about phonotypical and genotypic features of grape specimen. It is expected to set up international Internet-community of experts, researches and users of interactive ampelography, for this purpose planning September symposium is consider its founder and participants to be active contributors. On initial stage of development of this community, it is supposed off-line communication between its participants by different means of internet (e-mail, ICQ, Skype, web-forum or social nets etc.). In perspective it is planned to create intellectual ampelographical portal with data bases of common use and based on them international automatic on-line consulting ampelographical service, created, supported and developed by experts, developers and researches of international ampelographical Internet-community. It is supposed, that information received from experts and users will be processed real-time, the degree of its formalization and readiness for using will increase to the level of knowledge (new or earlier known to science). Consequently, interactive system provides advantages as in ampelography development so in its using, increase operability and validity of their decisions.

Possibility of using resources of international Internet-community of experts, researches and users of interactive ampelography will create and activate qualitative new conditions and in study process of students, bachelors and masters, postgraduate students and doctorates, preparing new high qualified staff of researches, theoretics and practitioner in ampelography.

Material and methods

The material for research is plant specimens of grape genotypes on phenotype referred to different taxons of family Vitaceae Juss. [11].

In spite of readiness the systematic of Grape family by the instrumentality of molecular-genetic methods, it is still not fully explored the area of leaves morphometry, rather convenient for practical use of recognized specimens and related to different syntypes and taxons.

For this purpose firstly, it is attracted well-known descriptor OIV [12].

In this paper gathering of information from grown leaves by scanner is made according to stated below 20 descriptive features, coded by numbers 0651, 065-2, 093, 601-619 (picture 1-2) [3, 12-13 with our additions], and according to program SIAMS Photolab [19] put into Excel-table.

К

Picture. 1. Leaf of vine:

A — mid rib; B, B1 — upper pair of main ribs; C, C1 — lower pair of main ribs; E — mid (terminal) lobe; r — upper lateral lobe; — lower lateral lobe; E — upper lateral hilum; M — lower lateral hilum; 3 — footstalk vallecula; a, a1, ft, ft — nervation angles; k — serration on the lobes; n — serration; m — additional serration [3].

Picture. 2. Linear and angular parameters of grown leaf [13, with our additions]:

SIAMS Photolab is a digital darkroom developed by company SIAMS -with electronic worksheet for work with images of flatbed scan. The product intends for images processing per chain of operations produced by user, making decisions on images processing and analysis. It contains instruments for visualization and frame grabber, calibration of entry system, instruments for interactive measuring of linear sizes and planimetric characteristics of the object, creation of adjoining eyeshot panorama, making of focused image on series of unfocused, making of image atlases, batch processing of images, and also instrumental templates for working out user’s own analysis methodic [19].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

SIAMS Photolab contains a number of major modules, some of them are given below:

- module "Worksheet" make own chain of images processing operations,

- measure parameters of selected objects on the images per module "Measuring objects",

- on the bases of module "Measuring angles and lengths" measure angles and lengths of polylines on the image.

The operating instruction is attached to the digital darkroom.

Our task: according to results of measuring of ampelographical quantitative features of leaves of wild lianas Damanka-1, Damanka-2 and Damanka-3 (further - and other North-Caucasus [9]), since olden time it have been growing diffused around the village Damanka of Krimskiy district Krasnodar region, it is defined their morphological identity with morphotypicalness ssp. Vitis vinifera silvestris Gmel. (picture 3, table 1).

Picture 3. Location of village Damanka of Krimskiy district Krasnodar region [17].

Table 1. - Fragment of initial data of interactive measurements of 20 leaves parameters one of three damansk lianas, 2009.

(measurements are made by student A. Milovanov).

Features

065- 1 065- 2 092 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 618 619