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

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]. К.Е. 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.

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:

" Y 0, если t < т

Y ( t ) =

_ Yо + A Y (1 — e—k(t— т)), если t > т, где Y(t) - масса семени в конкретный момент времени набухания (г); Yо — начальная масса семени (г); AY — изменение массы семени (г); t — время набухания семян (ч); k — коэффициент, определяющий скорость набухания (1/ч); т — время непроницаемости семени для воды (ч).

Модель характеризуется некоторыми статистическими показателями, рассчитанными методом наименьших квадратов (табл. 1).

Таблица 1

Статистические характеристики модели

т(ч)	Y 0 (г)	A Y (г)	K (1/ч)	f	Т = 1/ k (ч)	S (г)	R 2	Дисперсия
								остаточная	воспроизводимости
3,4	0,36	0,46	0,0829	9	12,1	0,018	0,9859	0,0097	0,0078

Примечание. R ² — 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 %-ном уровне значимости: F рас = 1,2 <  F пр = 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 (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 (табл. 2).

Время контакта семян с водой, ч исимость массы набухающих семян фасоли и контакта с водой (абсолютные значения)

• Факт ---Расчет •••Утах

Таблица 2

Корреляционная матрица

	τ	Y 0	Δ Y	k
τ	1,000	0,136	–0,095	–0,061
Y 0	0,136	1,000	0,429	–0,166
Δ 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.