Ученые ЛЭТИ разработали томограф для проведения высокоточной оценки качества семян в Крыму

Серьезной проблемой для современного растениеводства является качество посевного материала, поскольку скрытые повреждения семян могут приводить к снижению урожайности. В связи с этим большой практический интерес представляют технологии для оценки качества семян перед посевом или перед закладкой на хранение.

Причем современный уровень развития сельского хозяйства требует использования автоматизированных и точных методов оценки качества семян, позволяющих получить максимальное количество информации в сжатые сроки. В ответ на этот запрос ученые Никитского ботанического сада запустили пилотный проект по организации первой в Крыму и на юге России лаборатории рентгенографического анализа семян растений.

«По просьбе ялтинских исследователей специально для развития нового направления изучения внутренней структуры и качественных характеристик семян и плодов мы поставили микрофокусный рентгеновский компьютерный томограф. Томограф позволяет получать объемные изображения высокого разрешения – минимальный размер распознаваемой детали структуры объекта томографии составляет единицы микрометра. С его помощью наши крымские коллеги будут проводить высокоточную диагностику дефектов семян, а также плодов, отдельных частей и органов растений важных для развития сельского хозяйства РФ».

Томограф состоит из источника рентгеновского излучения, установленного в специальную камеру, в которой размещаются образцы для проведения исследования. Обработка информации осуществляется при помощи программного обеспечения, также разработанного в ЛЭТИ. Оно позволяет визуализировать и реконструировать данные об исследуемых объектах. Установка собрана из компонентов отечественного производства.

Аппарат представляет особый интерес при сопоставлении томограммы семени с его ростовым потенциалом для прогноза полевой всхожести. При этом семена после рентгеновской съемки полностью сохраняют свою жизнеспособность; особенно это необходимо при оценке качества сортообразцов и гибридов из мировой коллекции ВИР (Всероссийского института растениеводства и региональных сортоучастков). 

По словам, заместителя директора по науке Никитского ботанического сада Оксаны Михайловны Шевчук, томограф производства ЛЭТИ открывает новые перспективы для изучения посевного материала для сотрудников лаборатории.

«Сейчас мы апробируем установку на семенах, которые используются в отечественном семеноводстве, различных сортов и, соответственно, размеров. На основании данных, собранных с помощью томографа, мы хотим разработать систему оценки и прогнозирования всхожести семян овощных культур».

По ее словам, сейчас исследователи ботсада только начинают осваивать новую технику. Для ускорения процесса обучения сотрудников в марте планируется стажировка ялтинских ученых в СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Разработка данного рентгеновского томографа является одной из частей важного проекта кафедры ЭПУ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» по созданию систем (приборов, программного обеспечения и методов использования) микрофокусной рентгенографии для высокоточной экспресс-диагностики объектов в целях повышения качества производимой продукции в России. Например, ранее аналогичный томограф поступил в региональный дизайн-центр микроэлектроники при НовГУ (г. Великий Новгород). Его предполагают использовать для контроля электронной компонентной базы и изделий микроэлектроники.

Кроме того, еще в 2021 году сотрудники кафедры ЭПУ совместно со специалистами из Агрофизического научно-исследовательского института (АФИ, Санкт-Петербург) создали новое поколение передвижных рентгенографических и рентгенотомографических комплексов по экспресс-диагностике семян, а также методики по их применению. Два комплекса разного назначения были переданы в АФИ для проведения исследований.

Также в 2022 году научная группа ЛЭТИ и Федерального научного центра овощеводства (Москва) разработали методику выявления дефектов в семенах овощных культур с помощью рентгенографии. В долговременной перспективе исследователи ЛЭТИ совместно с различными научными организациями планируют создать методики выявления дефектов семенного материала для всех экономически значимых видов растений. Проект соответствует научно-исследовательской политике СПбГЭТУ «ЛЭТИ» в рамках программы развития «Приоритет 2030».

Особо следует отметить, что группа ученых АФИ и СПбГЭТУ «ЛЭТИ», под руководством профессора Михаила Вадимовича Архипова, подготовили национальный стандарт ГОСТ Р59603-2021 «Семена сельскохозяйственных культур. Методы цифровой рентгенографии». Документ вступил в действие 1 января 2022. Он призван простимулировать развитие отечественной семенной базы, обеспечить устойчивый рост российского промышленного семеноводства и уменьшить зависимость российских сельхозпроизводителей от зарубежных поставщиков.