Названа характеристика зерна, влияющая на всхожесть и хранение

Ведущий научный сотрудник Курчатовского геномного центра ФИЦ «Институт цитологи и генетики СО РАН» Дмитрий Афонников и научный сотрудник ИЦиГ СО РАН Евгений Комышев совместно с коллегами из Института генетики и изучения сельскохозяйственных растений (г. Гатерслебен, Германия) с помощью метода анализа цифровых изображений изучили морфологические характеристики зерна и окраски его оболочки для 44 рекомбинантных инбредных линий (РИЛ) мягкой пшеницы, которые выращивались в четыре разных сезона: 2003, 2004, 2009 и 2014 гг. Для 19 РИЛ тех же сезонов специалисты оценили всхожесть. Подобное исследование зерна, хранившегося в генетическом банке в течение нескольких лет, ранее никем не проводилось.

 
Как поясняют ученые, оболочка обеспечивает защиту зерна от внешних воздействий, поэтому ее сохранность и функции тесно связаны с такими характеристиками как всхожесть, жизнеспособность, устойчивость к длительному хранению. Важную роль при этом играют растительные пигменты: они выполняют защитные функции на молекулярном уровне. Известно, например, что зерна пшеницы с красной окраской более устойчивы к преждевременному прорастанию, но менее восприимчивы к набуханию от влаги, что влияет на их прорастание.

«В мировой научной практике уже разрабатываются дистанционные методы определения “здоровья” семян (поражение заболеваниями, механические повреждения и так далее). Однако в указанных случаях заметное невооруженным взглядом изменение цвета зерен и связи его с всхожестью изучали либо в условиях искусственного старения (нагрев), либо при хранении не более года. Совместно с ИЦиГ СО РАН и доктором Андреасом Бернером из Института генетики сельскохозяйственных растений мы посмотрели, как изменения окраски зерна будут проявляться при длительном сроке хранения в генбанке (когда зерна хранятся при отрицательных температурах и низкой влажности в герметичной упаковке)» -  поясняет Дмитрий Афонников - Ведущий научный сотрудник Курчатовского геномного центра ФИЦ ИЦиГ СО РАН.

По результатам дисперсионного и корреляционного анализа ученые выявили, что продолжительность хранения существенно не влияет на изменчивость признаков размера и формы семян, но ощутимо воздействует на признаки окраски: примерно 80 % признаков (44 из 48) значимо меняются в процессе длительного хранения. При этом, чем больше срок хранения, тем более красный цвет имеют зерна. В отличие от экспериментов по искусственному старению, в которых оболочка зерен темнеет, ученые установили, что при хранении в условиях генбанка она становилась более светлой. 

«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». - говорит Дмитрий Афонников.