Метод определения всхожести семян пшеницы на основе мембранных потенциалов

Надежда Николаевна Барышева; Сергей Петрович Пронин

Надежда Николаевна Барышева ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» https://orcid.org/0000-0003-1338-9740
Сергей Петрович Пронин ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» https://orcid.org/0000-0002-0202-9232

Ключевые слова: зерна пшеницы, метод, оценка качества, всхожесть, мембранный потенциал

Аннотация

Введение. Всхожесть семян пшеницы является важным показателем их качества, используется для расчета и корректировки нормы высева. При определении всхожести необходимо учитывать ее изменения на этапе хранения. Решением данной проблемы станет разработка метода, который позволит определять всхожесть на любой технологической стадии (на этапах уборки, хранения, высева). Целью статьи является исследование зависимости мембранного потенциала от качества семян, разработка метода определения всхожести семян пшеницы на основе мембранных потенциалов.
Материалы и методы. Проведенный авторами обзор научных работ, посвященных методам оценки качества семян пшеницы, свидетельствует о необходимости разработки высокочувствительных методов определения количественной характеристики всхожести с целью обеспечения скорости измерения и получения более точных результатов для дальнейшего использования. В результате проведенного обзора был разработан подход, который позволяет решить поставленную задачу посредством использования метода, основанного на исследовании мембранного потенциала зерен пшеницы.
Результаты исследования. В данной статье проведено исследование зависимости мембранного потенциала семян пшеницы от их всхожести. Полученные результаты экспериментальных исследований подтвердили, что значение потенциала может быть использовано для оценки качества семян. Определены требования и оптимальные условия проведения экспериментальных исследований.
Обсуждение и заключение. В результате исследования была установлена зависимость мембранного потенциала семян пшеницы от их всхожести, разработан метод определения всхожести семян пшеницы. Реализация данного метода позволит сельскохозяйственным предприятиям и фермерским хозяйствам проводить экспрессоценку всхожести семян пшеницы на любой технологической стадии (на этапах уборки, хранения, высева).

Биографии авторов

Надежда Николаевна Барышева, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

доцент кафедры информационных систем в экономике, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» (656038, Россия, Алтайский край, г. Барнаул, пр-т. Ленина, д. 46), кандидат технических наук, ResearcherID: C-9650-2019

Сергей Петрович Пронин, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

заведующий кафедрой информационных технологий, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» (656038, Россия, Алтайский край, г. Барнаул, пр-т. Ленина, д. 46), профессор, доктор технических наук

Литература

1. Bewley J. D., Black M. Physiology and Biochemistry of Seeds in Relation to Germination // Springer. 1982. Vol. 2. Pp. 3–9. DOI: http://doi.org/10.1007/978-3-642-68643-6

2. A Reliable Methodology for Determining Seed Viability by Using Hyperspectral Data from Two Sides of Wheat Seeds / T. Zhang [et al.] // Sensors. 2018. Vol. 18, Issue 3. 813 p. DOI: http:// doi.org/10.3390/s18030813

3. Yang L., Wen B. Seed Quality. In: Encyclopedia of Applied Plant Sciences. 2nd ed. Amsterdam: Elsevier, 2017. Vol. 1. Pp. 553–563. DOI: http://doi.org/10.1016/B978-0-12-394807-6.00205-7

4. Colville L. Seed Storage. In: Encyclopedia of Applied Plant Sciences. 2nd ed. Amsterdam: Elsevier, 2017. Vol. 1. Pp. 335–339. DOI: http://doi.org/10.1016/B978-0-12-394807-6.00080-0

5. Okon E., Etta H. E., Zuba V. Influence of Furolan-Treated Seeds on Sowing Characteristics of Winter Wheat Cultivars // Russian Agricultural Sciences. 2016. Vol. 42, Issue 1. Pp. 1–4. DOI: http:// doi.org/10.3103/S1068367416010250

6. Improved Assessment of Viability and Germination of Cattleya (Orchidaceae) Seeds Following Storage / S. T. Hosomi [et al.] // In Vitro Cellular and Developmental Biology-Plant. 2012. Vol. 48. Pp. 127–136. DOI: http://doi.org/10.1007/s11627-011-9404-1

7. Santos M. A. O., Novembre A. D. L. C., Marcos-Filho J. Tetrazolium Test to Assess Viability and Vigour of Tomato Seeds // Seed Science and Technology. 2007. Vol. 35, no. 1. Pp. 213–223. DOI: http:// doi.org/10.15258/sst.2007.35.1.19

8. A Continental-Scale Study of Seed Lifespan in Experimental Storage Examining Seed, Plant, and Environmental Traits Associated with Longevity / D. J. Merritt [et al.] // Biodiversity and Conservation. 2014. Vol. 23, Issue 5. Pp. 1081–1104. DOI: http://doi.org/10.1007/s10531-014-0641-6

9. Downes K. S. Plant Germplasm Conservation in Australia: Strategies and Guidelines for Developing, Managing and Utilising Ex Situ Collections // Austral Ecology. 2011. Vol. 36, Issue 7. Pp. 42–43. DOI: http://doi.org/10.1111/j.1442-9993.2011.02274.x

10. Anisur R., Byoung-Kwan Ch. Assessment of Seed Quality Using Non-Destructive Measurement Techniques: A Review // Seed Science Research. 2016. Vol. 26, Issue 4. Pp. 285–305. DOI: http:// doi.org/10.1017/S0960258516000234

11. Using Hyperspectral Imaging to Determine Germination of Native Australian Plant Seeds / Sh. R. Turner [et al.] // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2015. Vol. 145. Pp. 19–24. DOI: http://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2015.02.015

12. Measurement Techniques and Application of Electrical Properties for Nondestructive Quality Evaluation of Foods – A Review / Sh. N. Jha [et al.] // Journal of Food Science and Technology. 2011. Vol. 48, Issue 4. Pp. 387–411. DOI: http://doi.org/10.1007/s13197-011-0263-x

13. Sibaoka T. Physiology of Rapid Movements in Higher Plants // Annual Review of Plant Physiology. 1969. Vol. 20. Pp. 165–184. URL: http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/ annurev.pp.20.060169.001121 (дата обращения: 01.06.2019).

14. Pickard B. G. Action Potentials in Higher Plants // Botanical Review. 1973. Vol. 39, no. 2. Pp. 172–201. URL: http://www.jstor.org/stable/4353850?seq=1#page_scan_tab_contents (дата обраще- ния: 01.06.2019).

15. Fromm J., Lautner S. Electrical Signals and Their Physiological Significance in Plants // Plant Cell Environ. 2007. Vol. 30, Issue 3. Pp. 249–257. DOI: http://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2006.01614.x

16. Pyatygin S. S., Opritov V. A., Vodeneev V. A. Signaling Role of Action Potential in Higher Plants // Russian Journal of Plant Physiology. 2008. Vol. 55, Issue 2. Pp. 285–291. DOI: http:// doi.org/10.1134/S1021443708020179

17. Egli D. B. Species Differences in Seed Growth Characteristics // Field Crops Research. 1981. Vol. 4. Pp. 1–12. DOI: http://doi.org/10.1016/0378-4290(81)90049-6

18. Baskin C. C., Baskin J. M. Seeds: Ecology, Biogeography and Evolution of Dormancy and Germination. Elsevier, 2001. 666 p. URL: http://books.google.ru/books/about/Seeds.html?id=uGJL_ Ys6wlQC&redir_esc=y (дата обращения: 01.06.2019).

19. Baranowski P., Mazurek W., Pastuszka-Wozniak J. Supervised Classification of Bruised Apples with Respect to the Time after Bruising on the Basis of Hyperspectral Imaging Data // Postharvest Biology and Technology. 2013. Vol. 86. Pp. 249–258. DOI: http://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2013.07.005

20. Kamruzzaman M., ElMasry G., Sun D.-W., Allen P. Non-Destructive Assessment of Instrumental and Sensory Tenderness of Lamb Meat Using NIR Hyperspectral Imaging // Food Chemistry. 2013. Vol. 141, Issue 1. Pp. 389–396. DOI: http://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.02.094

21. Liu D., Sun D.-W., Zeng X.-A. Recent Advances in Wavelength Selection Techniques for Hyperspectral Image Processing in the Food Industry // Food and Bioprocess Technology. 2014. Vol. 7, Issue 2. Pp. 307–323. DOI: http://doi.org/10.1007/s11947-013-1193-6

22. Chen P., Sun Z. A Review of Non-Destructive Methods for Quality Evaluation and Sorting of Agricultural Products // Journal of Agricultural Engineering Research. 1991. Vol. 49. Pp. 85–98. DOI: http://doi.org/10.1016/0021-8634(91)80030-I

23. Воденеев В. А., Катичева Л. А., Cуxов В. C. Электрические сигналы у высших растений: механизмы генерации и распространения // Биофизика. 2016. Том 61. C. 598–606. URL: https://www.eposlink.com/ru/catalog/library/elibrary/book/biofizika-2260/publication/113936/ (дата обращения: 01.06.2019).

24. Пятыгин С. С., Опритов В. А., Воденеев В. А. Сигнальная роль потенциала действия у высших растений // Физиология растений. 2008. Т. 55, № 2. С. 312–319. URL: http://www.rusplant. ru/index.php?page=Posts.ListPost&number=2&year=2008&cat=4&PHPSESSID=lcowrsvifjo (дата обращения: 01.06.2019).