Изучение динамики набухания семян фасоли сорта «Сакса» (Phaseolus vulgaris L. )

БИОЛОГИЯ

C.B. Ушанов, Е.З. Усубова

ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ НАБУХАНИЯ СЕМЯН ФАСОЛИ СОРТА «САКСА»

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.