ЛАЗЕРНЫЙ АНАЛИЗ МИКРОСТРУКТУРЫ РАСТИТЕЛЬНЫХ ТКАНЕЙ

Разработан новый метод экспресс-диагно-стики функционального состояния растений.

Принцип диагностики заключается в количе-ственной оценке структурной организации раститель-ной ткани средствами когерентной лазерной оптики.

Установлено, что действие различных биотиче-ских и абиотических факторов приводит к изменению амплитудно-фазовых характеристик зондирующего из-лучения, рассеянного исследуемым объектом. По ве-личине этих параметров можно судить о функциональ-ной активности растительного организма.

Область применения: экспериментальная биология, биотехнология, генетика и селекция, растениеводство, экология

Для реализации метода создано семейство приборов, предназначенных для эксплуа-тации, как в лабораторных, так и в поле-вых условиях. Техническое устройство защищено патентом. Разработано специ-альное программное обеспечение, полно-стью автоматизирующее процесс измере-ний.

Достоинства метода:

− неразрушающий характер измере-ний с минимальным влиянием на исследуемый объект

− возможность анализа как фотосин-тезирующих, так и не фотосинте-зирующих тканей

− регистрация динамики исследуе-мых процессов

− чувствительность метода превос-ходит известные аналоги

− недорогая аппаратурная база− простота эксплуатации

Budagovsky@mail.ru т. (07545) 5-20-60

Метод защищён 3 патентами РоссииЭкспонировался на 2-х международных выставках

На базе метода лазерного анализа микроструктуры (ЛАМ) совместно ВНИ-ИГиСПР, ВНИИС (Мичуринск), ФИАН (Москва), ВНИИЦиСК (Сочи), Рейн-ским университетом (Германия) разработаны способы диагностики:− товарного качества плодов и овощей; − генетической специфичности рас-

тений; − минерального питания растений; − вирусных заболеваний; − грибных заболеваний;− устойчивости к стрессорным

абиотическим факторам:гербицидам,фунгицидам,экстремальным температурам,переувлажнению почвы,

− экологического состояния агроце-нозов,

− плодородия почвы.

Технические характеристики лазерного анализатора микроструктуры

Длина волны зондирующего излучения 633 или 650 нмДлина когерентности зондирующего излучения более 500 мкмРегистрируемые фазовые неоднородности более 0,3 мкмМинимальный размер объекта 3 ммДлительность одного измерения 1 сПериодичность автоматической регистрации данных от 1 до 10000 сКоличество повторных измерений неограниченноДлительность непрерывной работыот внешней сетиот аккумуляторов (без ПК)

не ограничена25 часов

Размеры прибора (без ПК) 80×140×250 ммВес прибора (без ПК) 1,2 кг

Интерфейс компьютерной программы, управляющей процессом измерений и регистрацией по-лученных данных

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ МЕТОДА ЛАМ

ДИАГНОСТИКА ТОВАРНОГО КАЧЕСТВА ПЛОДОВ

БА

0

20

40

60

80

100

500 800 1100 1400 1700 2000

Длина волны, нм

Коэ

фф

ицие

нт о

траж

ения

, %

здоровые плодыповреждённые плоды

0

10

20

30

40

50

60

ябло

ки

груш

и

слив

ы

апель

сины

томат

ы

морко

вь

Ког

ерен

тнос

ть и

злуч

ения

, %

здоровые плоды повреждённые плоды

Диагностика товарного качества плодов спектрозональным методом по интенсивности излуче-ния, отражённого от здоровой и повреждённой тканей (А) − различия не более 15 % и методом ЛАМ по степени когерентности рассеянного лазерного излучения (Б) − различия 300…700 %

ДИАГНОСТИКА СКОРОСПЕЛОСТИ ФЕЙХОА

0,0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

Позднеспелые Раннеспелые

Со

де

рж

ан

ие

пи

гме

нто

в, м

г/г

хлорофилл каротиноиды

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Позднеспелые Раннеспелые

При

вед

енна

я ко

гере

нтно

сть

Диагностика скороспелости сортовых форм фейхоа физиологическим методом по концентра-ции пигментов в листьях (А) − различия не более 30 % и методом ЛАМ по приведенной коге-рентности (отношение когерентности к интенсивности) лазерного излучения, рассеянного ли-стовыми пластинками (Б) − двух-трёх кратные различия

ДИАГНОСТИКА МИКРОЭЛЕМЕНТНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ

БА

БА

0,2

1,0

1,8

2,6

3,4

Контр

оль

Мед

ь

Жел

езо

СмесьЦин

к

Мар

ганец

Сод

ерж

ание

пиг

мен

тов,

мг/

дм

^2

Хлорофилл Каротиноиды

0,2

0,4

0,6

0,8

1

Контр

оль

Мед

ь

Жел

езо

СмесьЦин

к

Мар

ганец

При

вед

енна

я ко

гере

нтно

сть

Диагностика микроэлементного питания чая физиологическим методом по концентрации пиг-ментов в листьях (А) − различия не более 20 % и методом ЛАМ по приведенной когерентно-сти лазерного излучения, рассеянного листовыми пластинками (Б) − различия до 300 %. Каж-дая группа растений обрабатывалась одним из микроэлементов

ДИАГНОСТИКА ГРИБНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ РАСТЕНИЙ

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

Вода Фунгицид Са

Фот

осин

тети

ческ

ая а

ктив

ност

ь

здоровые растенияинфицированные растения

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Вода Фунгицид Са

При

вед

енна

я ко

гере

нтно

сть

здоровые растенияинфицированные растения

Оценка фитосанитарного состояния агроценоза салата (сорт San Felex) обработанного фунги-цидом Превикур и хлоридом кальция методом флуоресценции хлорофилла по фотосинтетиче-ской активности листьев (А) − различия между здоровыми и инфицированными растениями не более 40 % и методом ЛАМ по приведенной когерентности лазерного излучения, рассеянного листовыми пластинками (Б) − различия более 200 %

А Б

ДИНАМИКА ПАТОГЕНЕЗА

1

2

4

3

13

17

21

25

29

33

37

41

90 120 150 180 210

Интенсивность излучения

Ко

гер

ентн

ость

изл

уче

ни

я, %

Изменение параметров лазерного излучения, рассеянного листовыми пластинками шпината (сорт San Felex), в разной степени пораженных Perenospora sp. 1 – здоровые листья; 2 – начало развитие инфекции (латентная фаза); 3 – слабое поражение, появление видимых глазом симп-томов заражения; 4 – сильное поражение в очаге локализации инфекции

РАЗРАБОТЧИКИ МЕТОДА И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Будаговский А.В. ВНИИГиСПР им. И.В.Мичурина Будаговская О.Н. ВНИИС им. И.В.Мичурина Будаговский И.А. ФИАН им. П.Н.Лебедева

(445-75) 5-20-60 (445-75) 96-2-76 (495) 132-64-35

Budagovsky@mail.ru