Способ расчёта площади поверхности корневой системы у меристемной культуры картофеля
METHOD OF CALCULATING SURFACE AREA OF ROOT SYSTEM IN POTATO MERISTEMATIC CULTURE

Техническое решение относится к области разведения растений из тканевых культур, а именно к способу расчета площади поверхности корневой системы у меристемной культуры картофеля и может быть использовано для оценки качества полученных экземпляров в его селекции, а так же посевного материала в картофелеводстве.
Картофель является одной из основных продовольственных культур в России. Традиционно данная культура размножается вегетативно - клубнями. Но этот способ имеет два основных недостатка. Первый состоит в относительно низком коэффициенте воспроизводства, что не позволяет быстро увеличивать площади посадки при изменении экономических условий или потребительского спроса. Кроме того, картофель весьма восприимчив к вирусным, бактериальным и грибным болезням. При этом труднее всего избавить посадочный материал от вирусов, способных привести к существенному снижению урожая. Доказано, что некоторые из них (PLRV и некоторые варианты PVY) снижают урожай клубней на 50-80%. Единственным известным на сегодня способом избавления посадочного материала картофеля от вирусов является меристемная культура.
Меристемная культура позволяет достаточно быстро получить точные генетические копии растений, не зараженные вирусными, грибными и бактериальными инфекциями, так как в качестве питания для нее в пробирке используется хорошо контролируемая искусственная среда. Корни меристемного растения картофеля представляют собой конусообразные отростки диаметром менее 1 мм и длиной 50-80 мм каждый.
Одним из основных морфологических критериев оценки, которые характеризуют качество полученных меристемной культуры картофеля является листовая площадь растения и площадь поверхности корневой системы. Для расчета листовой площади картофеля успешно применяют универсальные способы, которые используют для различных видов культур в том числе и меристемных. Наиболее важным показателем развития корневой системы является площадь ее поверхности.
Известен способ расчета объема корневой системы. [1]. После разделения корневой массы на фракции определяют объем корней. Если корни уже высохли, их необходимо выдержать в течение 1-2 ч в воде для восстановления ими первоначальной формы и для того, чтобы они при определении объема не впитывали воду. Корни извлекают из воды, отжимают в фильтровальной бумаге или марле и помещают в объемометр Д.А. Сабинина и И.И. Колосова состоящий из цилиндра, дно которого соединяется резиновой трубкой с пипеткой с отрезанным носиком и делениями на 0,01 мл. В цилиндр наливают воду в количестве, достаточном для погружения измеряемой корневой системы, а пипетку устанавливают на такой высоте, чтобы мениск воды показался у края градуированной части пипетки, обращенной к каучуковой трубке. Чувствительность прибора определяется углом наклона пипетки: чем ближе к горизонтальному направлению расположена пипетка, тем чувствительней прибор. При погружении в воду исследуемых корней уровень жидкости в цилиндре повысится, вызвав сдвиг мениска в пипетке. Вынимают корни из цилиндра и определяют их объем по количеству воды, которое нужно долить, чтобы вызвать такой же сдвиг мениска в пипетке. Во время всех операций положение пипетки в приборе должно оставаться постоянным, т.к. малейшее прикосновение к пипетке может изменить ее наклон, что приведет к грубой ошибке при определении. Измерения проводят не менее трех раз, вычислив среднюю величину. По окончании работы снять пипетку, промыть ее хромовой смесью, а затем водой. Вылить воду из цилиндра и вымыть его. Корни перенести в стакан с водой и сохранить для следующей работы.
Недостатком данного способа, принимая во внимание крайне небольшие размеры корневой системы меристемной культуры, является его низкая точность и возможность только косвенно судить о площади корневой системы, что делает его использование у них не эффективным.
бок
Известен способ расчета площади боковой поверхности конуса (S) [2], через число пи (π), радиус (R) и образующую (L):
бок
S=π×R×L, где π - математическая постоянная, равная 3,14, R - радиус основания конуса, L - образующая.
Недостатком данного способа, для расчета размеров площади поверхности корневой системы меристемной культуры является то, что у ней несколько корней с различными радиусами и размерами образующих, поэтому он не позволяет рассчитать размеры площади поверхности всей корневой системы.
корневой системы
Задачей технического решения является совершенствование способа расчета площади поверхности корневой системы (S) у меристемной культуры картофеля, направленного на увеличение точности оценки качества полученной меристемной культуры картофеля и снижения уровня его погрешности.
корневой системы
боккорневого отростка
корневого отростка
корневого отростка
бок.корневого отростка
корневого отростка
корневого отростка
Поставленная задача решается благодаря тому, что способ расчета площади поверхности корневой системы (S) у меристемной культуры картофеля включает в себя отдельный расчет площади боковой поверхности (S) каждого корневого отростка у оцениваемого экземпляра меристемной культуры картофеля, через число пи (π), радиус основания корневого отростка (R) и образующую корневого отростка (L) по формуле: S = π×R×L, с последующим суммированием полученных результатов.
корневой системы
боккорневого отростка
корневого отростка
корневого отростка
бок.корневого отростка
корневого отростка
корневого отростка
В предлагаемом способе расчета площади поверхности корневой системы (S) у меристемной культуры картофеля, предусмотрены следующие отличие от существующих, а именно проводится отдельный расчет площади боковой поверхности (S) каждого корневого отростка у оцениваемого экземпляра меристемной культуры картофеля, через число пи (π), радиус (R) и образующую (L) по формуле: S = π×R×L, с последующим суммированием полученных результатов.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, которую можно продемонстрировать на примере 1.
Пример 1.
Нами был проведен эксперимент по определению площади поверхности корневой системы у меристемной культуры Solanum tuberosum сорта «Жуковский ранний», селекции Всероссийского научно-исследовательского института картофельного хозяйства имени А.Г. Лорха. У тридцати единиц меристемной культуры Solanum tuberosum сорта «Жуковский ранний» проводился расчет объема корневой системы по способу Д.А. Сабинина и И.И. Колосова [1] и по предложенному нами способу определения площади поверхности корневой системы с фиксацией времени затраченного на одно измерение. В результате мы получили среднею продолжительность измерения одной единицы меристемной культуры по способу Д.А. Сабинина и И.И. Колосова [1] 52 минуты, а по предложенному нами способу определения площади поверхности корневой системы - 28 минут.
Предлагаемый нами способ «Способ расчета площади поверхности корневой системы у меристемной культуры картофеля» сокращает время определения площади поверхности корневой системы у меристемной культуры Solanum tuberosum большее чем в полтора раза, по сравнению с применяемым сегодня способом.
Нами предлагается следующий "Способ расчета площади поверхности корневой системы у меристемной культуры картофеля":
корневого отростка
корневого отростка
бок. корневого отростка
корневого отростка
корневого отростка
корневого отростка
корневого отростка
бок. корневого отростка
бок. корневого отростка
Проводятся морфометрические измерениярадиуса основания корневого отростка (R) и образующей корневого отростка (L) каждого корневого отростка у оцениваемого экземпляра меристемной культуры картофеля с помощью МОВ-1-16х (Микрометр окулярный винтовой). МОВ-1-16х является принадлежностью микроскопа и предназначается для линейного измерения величины изображения объектов, рассматриваемых в микроскоп. По формуле: S = π×R×L, где π - математическая постоянная, равная 3,14, R - радиус основания корневого отростка, L - образующая корневого отростка выполняется расчет площади боковой поверхности (S) каждого корневого отростка у оцениваемого экземпляра меристемной культуры картофеля. В последующем полученные результаты площади боковой поверхности (S) корневых отростков суммируется и получается площадь поверхности корневой системы у меристемной культуры картофеля.
Следует отметить, что предлагаемый нами способ не требует дорогостоящего оборудования и специальных компетенций у персонала, но позволяет выполнять расчет большей точностью и минимальной погрешностью.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа расчета площади поверхности корневой системы у меристемной культуры картофеля, обусловлена сокращением большее чем в полтора раза, по сравнению с применяемым сегодня способом, времени необходимого для ее определения.
Используемые обозначения:
бок
• S - площадь боковой поверхности конуса;
• π - математическая постоянная, равная 3,14:
• R - радиус основания конуса;
• L - образующая конуса;
бок. корневого отростка
2
• S - площадь боковой поверхности одного корневого отростка у оцениваемого экземпляра меристемной культуры картофеля, в мм;
корневого отростка
• R - радиус основания корневого отростка, в мм;
корневого отростка
• L - образующая корневого отростка, в мм.
корневой системы
2
• S - площадь поверхности корневой системы у меристемной культуры картофеля, в мм.
Источники информации
1. Сальников, А.И. Физиология и биохимия растений: практикум / А.И. Сальников, И.Л. Маслов, М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА - Пермь: Изд-во ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, 2014. - 300 с.
2. Никитин, Н.Н. Геометрия: учебник/ Н.Н. Никитин, Москва: Изд-во Просвещение, 1967. - 217 с.