Исследование провели Дмитрий Афонников, доцент факультета естественных наук НГУ, кандидат биологических наук и Евгений Комышев, ассистент Математического центра в Академгородке, совместно с Институтом цитологии и генетики СО РАН и Институтом генетики и изучения сельскохозяйственных растений (IPK) (г. Гатерслебен, Германия). До того подобных изучений семян не проводилось. Результаты исследования опубликованы в журнале Plants.

При помощи метода анализа цифровых изображений были изучены морфологические характеристики (корневая система, стебель, лист, колос, плод) зерна и окраски его оболочки для мягкой пшеницы, которая выращивалась в четыре разных сезона: 2003, 2004, 2009 и 2014 гг.

Оболочка защищает зерно от внешних факторов, поэтому ее сохранность связана со всхожестью (способность семян давать за установленный срок нормальные проростки или всходы), устойчивостью к длительному хранению и жизнеспособностью. Растительные пигменты, выполняющие защитные функции на молекулярном уровне, также играют важную роль. Например, зерна пшеницы с красной окраской более устойчивы к преждевременному прорастанию, а к набуханию от влаги менее восприимчивы, что влияет на прорастание.

Проведение дисперсионного и корреляционного анализов привело ученых к выводу о том, что продолжительность хранения не приводит к существенной изменчивости признаков размера и формы семян, зато ощутимо влияет на признаки окраски: при длительном хранении значительно меняется около 80% признаков. Чем дольше срок хранения, тем более красного цвета становятся зерна. Кроме того, ученые установили, что при хранении семян в условиях генетического банка (когда зерна хранятся при отрицательных температурах и низкой влажности в герметичной упаковке), их оболочка становилась светлее. Таким образом, исследования в данном направлении важны не только для производителей семян, но и для поддержания генетических коллекций.

«При воздействии условий среды, в том числе и длительного хранения, часть пигментов разлагается, их концентрация в оболочке меняется, что можно определить по изменению цвета зерен. Анализ цифровых изображений, который мы использовали в работе, позволяет уловить даже очень незначительные изменения в цвете оболочки зерен. В дальнейшем это может быть использовано для решения таких практических задач, как быстрая оценка физиологического состояния зерна (длительности его хранения) или предсказание его всхожести, — объяснил Дмитрий Афонников.

Автор: Диана Энгельгардт