Сакса» (Phaseolus vulgaris L

С.В. Ушанов, Е.З. Усубова
ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИКИ НАБУХАНИЯ СЕМЯН ФАСОЛИ СОРТА
«САКСА» (Phaseolus vulgaris L.) МЕТОДАМИ МАТЕМАТИКОСТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ДАННЫХ
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, 1978, Pietrzak,
2002]. Овчаров выделяет разные пути поступления воды в зависимости от
особенностей строения семени [Овчаров, 1976].
Цель исследования: построить модель 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 определѐнные промежутки времени каждое семя
взвешивали. Перед взвешиванием избыток воды с
поверхности семян удаляли фильтровальной бумагой.
Рис. 1. Строение семени фасоли
Массу определяли с помощью электронных весов с ценой наименьшего
деления 0,01 г.
Процесс набухания семян фасоли сорта «Сакса» можно представить в
виде следующей функции:
Y0, если t ≤ τ
Y (t) =
Y0 + ∆ Y (1 – e – k (t - τ)), если t > τ ;
где Y (t) – масса семени в конкретный момент времени набухания (г);
Y0 – начальная масса семени (г);
∆ Y - изменение массы семени (г);
t – время набухания семян (ч);
k –коэффициент, определяющий скорость набухания (1/ч);
τ – время непроницаемости семени для воды (ч).
Модель характеризуется некоторыми статистическими показателями,
рассчитанными методом наименьших квадратов (таблица 1).
Таблица 1
Статистические характеристики модели
τ
(ч)
Yo
(г)
ΔY
(г)
3,4
0,36
0,46 0,0829
K
(1/ч)
f
Т=1/k
(ч)
S
(г)
9
12,1
0,018
2
R
Дисперсия
Остато Воспроизвод
чная
имости
0,9859 0,0097
0,0078
* R2 – коэффициент детерминации, S – стандартная ошибка модели, f – число
степеней свободы, Т – постоянное время процесса.
Анализ экспериментальных данных показал однородность дисперсии в
отдельных экспериментах, а также адекватность модели экспериментальным
данным при 5 % уровне значимости. Fрас = 1,2 < Fпр = 1,9.
Построен график, отражающий динамику набухания семян фасоли
сорта «Сакса» (Рис.2.).
Рис.2. Зависимость массы набухающих семян фасоли от времени
контакта с водой (абсолютные значения).
График динамики набухания семян фасоли представляет собой
зависимость массы набухающих семян от времени контакта с водой. Процесс
набухания семян состоит из стадии, характеризующейся тем, что вода в семя
фасоли не поступает (период непроницаемости семени) и периода активного
поступления воды, заканчивающегося выходом на плато, когда поступление
воды в семя прекращается (Ymax). 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 (таблица 2).
Таблица 2
Корреляционная матрица
τ
Yo
ΔY
k
τ
1,000
0,136
-0,095
-0,061
Из таблицы
Yo
0,136
1,000
0,429
-0,166
ΔY
-0,095
0,429
1,000
-0,546
k
-0,061
-0,166
-0,546
1,000
видно, что присутствует 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.
Список литературы
1. Овчаров К.Е. Физиология формирования и прорастания семян / К.Е.
Овчаров. – М. : Колос, 1976. – 256 с.
2. Bewley J.D.Physiology and biochemistry of seeds in relation to
germination / J.D. Bewley, V.Black // Springer-Verl.1978.-Vol.1. –306 p.
3. Pietrzak L.N. Observation on water distribution in soybean seed during
hydration processes using nuclear magnetic resonance imaging / L.N. Pietrzak,
F.Fregeaureid, B. Chatson // Canadian Journal of Plant Science. -2002. - Vol.82.P. 513-519.