Details

В данной работе с помощью современных оптометрических и рентгенографических методов исследования установлена зависимость внешних и внутренних показателей качества семян сои от продолжительности фотопериода. Цель исследования – определение с помощью оптометрических и рентгенографических методов качество семян сои культурной (Glycine max (L.) Merr.), сформированных при различных фотопериодах (18 и 14 часов) в условиях интенсивной светокультуры фитополигона ФГБНУ «АФИ». Задачи исследования: 1. Изучить и проанализировать литературные данные о влиянии фотопериода на рост, развитие и качество семян сои культурной как короткодневного растения. 2. Освоить и применить комплексную методику оценки качества семян, включающую цифровое сканирование с морфометрическим анализом в ПО «ВидеоТесТ-Морфология 5.2» и микрофокусную рентгенографию на установке ПРДУ-02 с визуальным и автоматическим дешифрированием. 3. Провести сравнительный оптометрический анализ внешних морфометрических параметров семян (площадь проекции, округлость, тон поверхности, показатели RGB-каналов и насыщенность цвета) в зависимости от продолжительности фотопериода (14 ч и 18 ч). 4. Выполнить рентгенографический анализ внутренних структур семян и выявить частоту и характер скрытых дефектов (в частности, затемнения по краям рентген-проекции) при различных фотопериодах. 5. Сформулировать выводы о наиболее благоприятном фотопериоде для формирования биологически полноценных семян сои в условиях интенсивной светокультуры. Объекты исследования – семена шести сортов сои культурной (Славия, Ирбис, Баргузин, Гном, Вилана, Олимпия), выращенные в контролируемых условиях фитополигона ФГБНУ «АФИ» при фотопериодах 18 ч (контроль) и 14 ч. Методы исследования: комплексная методика, включающая цифровое сканирование на планшетном сканере EPSON Perfection V39 II с последующим морфометрическим анализом в ПО «ВидеоТесТ-Морфология 5.2» (площадь проекции, округлость, тон поверхности, затемнения по краям, красный по модели RGB, синий по модели RGB, зеленый по модели RGB, насыщенность цвета) и микрофокусную рентгенографию на установке ПРДУ-02 (коэффициент увеличения 3,0×, эталон — графитовый стержень 2 мм) с визуальным и автоматическим дешифрированием (нормированная средняя яркость проекции, частота дефекта «затемнения по краям рентген-проекции»). Статистическая обработка — MS Excel, t-критерий Стьюдента (p < 0,05). Установлено, что при коротком фотопериоде (14 ч) площадь проекции семян в среднем в 1,3 раза больше, чем при длинном фотопериоде (18 ч); тон поверхности семян значимо выше (в 1,2 раза), чем при длинном фотопериоде. Форма семян (округлость) практически не зависит от фотопериода. Частота скрытого дефекта «затемнения по краям» в 1,2 раза выше, чем при 14 ч. Полученные данные согласуются с фотопериодической реакцией короткодневных растений. Данные, полученные в результате экспериментальных исследований, позволяют сделать вывод о том, что для формирования биологически полноценных семян сои культурной в условиях интенсивной светокультуры наиболее благоприятным является короткий фотопериод 14 часов, обеспечивающий значительное увеличение крупности семян. Комплексная оптометрическая и рентгенографическая оценка впервые позволила получить объективные количественные данные о фотопериод-зависимом качестве семян сои (Glycine max (L.) Merr.). Область применения результатов: оптимизация режимов интенсивной светокультуры сои в защищённом грунте, отбор перспективных генотипов для селекции, разработка технологий «умного» сельского хозяйства и производства высококачественного семенного материала. При написании обзора литературы использовали следующие базы данных: eLibrary.Ru и ResearchGate. Для морфометрии изображений биологических препаратов использовали программное обеспечение «Аргус-Bio». Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли с использованием офисного приложения Microsoft Excel.

Aim of the study: to study the effect of photoperiod duration on external (size, shape, color) and internal (hidden structural defects) seed quality parameters of soybean using modern optometric and X-ray methods. The objectives of the study: 1. To review and analyze literary data on the influence of photoperiod on the growth, development, and seed quality of soybean (Glycine max (L.) Merr.) as a short-day plant. 2. To master and apply a comprehensive methodology for assessing seed quality, including digital scanning with morphometric analysis in «VideoTest-Morphology 5.2» software and microfocus X-ray radiography on the PRDU-02 unit with visual and automatic image decoding. 3. To conduct a comparative optometric analysis of external morphometric parameters of seeds (projection area, roundness, surface tone, RGB-channel values, and color saturation) depending on the photoperiod duration (14 h and 18 h). 4. To perform X-ray analysis of the internal structure of seeds and determine the frequency and nature of hidden defects (particularly edge darkening on X-ray projection) under different photoperiods. 5. To formulate conclusions about the most favorable photoperiod for the formation of biologically complete soybean seeds under intensive light culture conditions. The objects of the study: seeds of six soybean cultivars (Slaviya, Irbis, Barguzin, Gnom, Vilana, Olimpiya) grown in the phytopoligon of FSBSI AFI under 18 h (control) and 14 h photoperiods. Methods of the study: a comprehensive approach including digital scanning on EPSON Perfection V39 II scanner followed by morphometric analysis in «VideoTest-Morphology 5.2» software (projection area, roundness, surface tone) and microfocus X-ray radiography on PRDU-02 unit (magnification 3.0×, graphite reference rod 2 mm) with visual and automatic decoding (normalized average projection brightness, frequency of «edge darkening» defect). Statistical processing — MS Excel, Student’s t-test (p < 0.05). It was found that under a short photoperiod (14 h), the seed projection area was on average 1.3 times larger than under a long photoperiod (18 h), while the surface tone was significantly higher (by 1.2 times) under the long photoperiod. Seed roundness was almost independent of photoperiod. The frequency of the hidden defect «edge darkening on X-ray projection» was 1.2 times higher at 14 h. The results are consistent with the photoperiodic response characteristic of short-day plants. Based on the experimental data, it was concluded that the short 14-hour photoperiod is the most favorable for the formation of biologically full-value soybean seeds under intensive light culture conditions, providing a significant increase in seed size. The combined use of optometric and X-ray methods allowed, for the first time, to obtain objective quantitative data on the photoperiod-dependent seed quality of soybean (Glycine max (L.) Merr.). Practical application of the results: optimization of light regimes in intensive soybean light culture in protected facilities, selection of promising genotypes for breeding, and development of «smart» agriculture technologies for high-quality seed production. Literature review was performed using the eLibrary.Ru and ResearchGate databases. Morphometric image analysis was conducted with «Argus-Bio» software. Statistical data processing was performed in Microsoft Excel.