بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهاي مرسوم در شناسایی ارقام جدید، بهرهگیري از نشانگرهاي مولکولی میباشد که به نوبه خود مستلزم صرف هزینه و آزمایشگاه مناسب است. بر این اساس روشهاي مبتنی بر نشانگرهاي مورفولوژیکی میتواند در صورت مختص به گونه بودن مفید باشند. در مرکبات، شکل بذر و ویژگیهاي ریختشناختی آن میتواند به عنوان صفتی ارزشمند در شناسایی ارقام مورد استفاده واقع گردد. در این پژوهش از 9 گونه و رقم مرکبات استفاده شد که عبارتند از:
گریپفروت، سیتروملو، کامکووات، لیموشیرین، لیمو ترش، نارنگی انشو، نارنگی یونسی، نارنج سهبرگ، پرتقال سیاورز. از هر گونه و رقم تعداد 30 عدد بذر تهیه و عکسبرداري شد. برخی دادههاي کمی اعم از طول، عرض، محیط، مساحت و نسبت عرض به طول در بذور مذکور به صورت دقیق محاسبه شد و رابطه پارامترهاي مد نظر با دادههاي حاصل از تابع الیپتیکال فوریه مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی حاصل از همبستگی دادهها نشان داد که بیشترین میزان همبستگی بین دادههاي حاصل از تابع الیپتیکال فوریه با نسبت عرض به طول میباشد.
.1 مقدمه
مرکبات یک دسته مهم از تیره سداب - Aurantioideae - میباشند که به صورت گسترده در مناطق نیمه گرمسیري جهان کشت میشود.[2] تولید مرکبات در ایران نزدیک به هشتاد و هفت هزار تن برآورد شده است - سال - 2010 که رتبه دوازدهم دنیا را به خود اختصاص داده است . - FAO - در دهههاي گذشته گامهاي بلندي در صنعت مرکبات براي افزایش تولید و عملکرد برداشته شده است. بدون شک توسعه پایدار صنعت مرکبات وابسته به عرضه مداوم و بهبود ارقام جدید است که نیازمند اصلاح و معرفی ارقام جدید میباشد
ایران یکی از کشورهاي مهم تولیدکننده مرکبات بشمار میآید و شناسایی، عرضه و معرفی ارقام جدید میتواند نقش مهمی در توسعه پایدار صنعت مرکبات در کشور داشته باشد. در این راستا شناسایی دقیق و مطمئن ژنوتیپها و ذخایر ژنتیکی بسیار ضروري خواهد بود.
یکی از روشهاي مهم در شناسایی جانداران، بهرهگیري از تکنیکهاي مولکولی، بویژه نشانگرهاي مولکولی میباشد که به نوبه خود مستلزم آزمایشگاه مناسب و صرف هزینه بالایی است. روشهاي مبتنی بر نشانگرهاي مورفولوژیکی میتواند در صورت گونه اختصاصی بودن - species specific - آنها، مفید باشند. بسیاري از جنبههاي شناسایی گیاهان، ساختار و ریختشناسی گیاه میباشد که آنها را گیاهشناسان در تحقیقات مورفولوژیکی مورد استفاده قرار میدهند. مفیدترین ویژگی این روش این است که معمولا تصویري دو بعدي از اندام گیاهی میدهد
یکی از صفات مهمی که بهعنوان شاخص ارزیابی و تفکیکی گونه و رقم در مرکبات مورد استفاده قرار میگیرد، مورفومتري شکل بذر است. در مرکبات، شکل بذر و ویژگیهاي ریخت شناختی آن میتواند بهعنوان صفتی ارزشمند در شناسایی ارقام مورد استفاده واقع گردد
بذر مرکبات گونه- اختصاصی بوده و کمتر به عوامل درونی و بیرونی وابستگی نشان میدهند و به دو بخش انتگومان بیرونی - Testa - و انتگومان درونی - Teghman - تقسیم میشود که ریختشناسی تستا با توجه به داشتن بخش تخت - بال بذر - وشکل هندسی ویژه، مورد توجه است .[34] با اینحال، کمتر پژوهشی بر اساس روشهاي آنالیز تصویري براي استفاده از مورفومتري بذر مرکبات بهعنوان نشانگر مورفولوژیکی براي شناسایی گونه و رقم انجام گرفته است.
امروزه آنالیز تصویر کاربردهاي وسیعی در کشاورزي دارد که میتوان به برداشت میوه توسط ماشینهاي برداشت مجهز به چشم الکترونیک از طریق آنالیز تصویر میوههاي نارس و رسیده [42]، درجهبندي سیب با روش تصویربرداري دیجیتالی و پردازش تصاویر [21]، تعیین نوع قند خرما - گلوکز، فروکتوز، ساکارز - از روي شدت رنگ میوه خرما [12]، تعیین غلظت کلروفیل [4]، تعیین مقدار سرمازدگی در انبار [15] و ارزیابی بیماريهاي قارچی و آسیبهاي بافتی ناشی از آن [40]، اشاره نمود. هدف از آنالیز تصویر در این پژوهش توسعه یک سیستم شناسایی آماري براساس تکنیک آنالیز تصویر که قادر به شناسایی و طبقه بندي برخی از واریته هاي مرکبات و مقایسه بین ارقامی باشد.
.2 مواد و روشها نمونهبرداري و آمادهسازي نمونهها:
این آزمایش در آزمایشگاه ارگانوژنزگروه باغبانی، واقع در ساختمان شماره 2 دانشکده کشاورزي دانشگاه تبریز اجرا شد نمونههاي بذر مرکبات ازایستگاه کترا وابسته به مرکز تحقیقات مرکبات ایران تهیه شد. در این پژوهش از 9 گونه مرکبات استفاده شد که عبارتند بودند از: -1 گریپفروت -2 سیتروملو -3 کامکووات ناگامی -4 لیموشیرین -5 لیموترش -6 نارنگی انشو -7 نارنگی یونسی -8 نارنج سه برگ -9 پرتقال سیاورز، که از هر گونه تعداد 30 عدد بذر تهیه گردید.
عکسبرداري نمونهها:
عکسبرداري از نمونهها در یک پس زمینه سیاه شامل خمیر سیلیکونی سیاه رنگ و از انتگومان بیرونی نمونههاي بذري انجام گرفت. سپس با بهرهگیري از نور بدون سایه و هممحور در زیر استرئومیکروسکوپ نیکون با دوربین 12 مگاپیکسل عکسبرداري شد. نمونه ها توسط نرم افزار مخصوص عکسبرداري با کامپیوتر در اندازه 768×1024 در قالببندي TIFF عکسبرداري شد.
آنالیز تصویر:
عکسهاي گرفته شده از نمونهها توسط نرم افزار Irfan View ورژن 4/33 و ImageJ ویرایش شدند. خروجی این نرم افزارها عکسهاي سیاه و سفید میباشد. این عکسها توسط نرم افزار Shape مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. سپس براي بدست آوردن اندازه دقیق طول، عرض، محیط و مساحت شکل بذور از نرم افزار Digimizer استفاده شد. با استفاده از نرم افزار Shape، تصاویر بذور به صورت کدهاي زنجیرهاي در آمدند. این کدهاي زنجیرهاي در واقع جهتگیري نقاط مشخص شده روي شکل مورد نظر را نشان میدهند و به صورت یک بارکد مخصوص شکل بذر عمل میکنند. در مراحل بعدي این کدهاي زنجیرهاي مورد آنالیز و مقایسه قرار گرفتند.
با بهره گیري از نرم افزار Shape کدهاي زنجیرهاي به هارمونیکها - نقاط همسو با بیضوي استاندارد فوریه - تبدیل شدند، که تعداد هارمونیکها در این پژوهش 20 مورد بود. لازم به ذکر است که تعداد هارمونیکها بسته به نوع شکل فرق میکند و در شکلهاي بسیار پیچیده تعداد هارمونیکها زیاد میباشد. نرم افزارهاي استاندارد آنالیز تصویر با استفاده از کمترین تعداد هارمونیکها کارائی بهتري را دارند. در نهایت نرمافزار Shape به ازاي هر عکس 20 هارمونیک با 4 ضریب ایجاد نمود که در مراحل بعدي مورد تجریه و تحلیل قرار گرفتند. ارزیابی همبستگی بین دادههاي مورفومتري و توصیفگر فوریه بیضوي - Elliptic Fourier Descriptor - در نرمافزار SPSS16 انجام گرفت. نرم افزار Shape در واقع بر اساس EFDS طراحی شده است و بیانگر یک بیضوي استاندارد است که کل شکل بذور بر اساس آن ارزیابی میشود تا نقاط همسو پیدا گردد.
.3 نتایج وبحث
با استفاده از نرم افزار Digimizerطول، عرض، محیط، مساحت و نسبت عرض به طول بذور مورد بررسی به صورت کاملاً دقیق اندازه گیري شد، سپس میانگین هر شاخص براي هر گونه ثبت شد
با استفاده از نرم افزار Shape براي هر عکس بذر، تعداد 20 هارمونیک با 4 ضریب استخراج شد که براي هر گونه میانگین هارمونیها قابل محاسبه بود. در مجموع 80 داده و متغیر از آنالیز تصویري براي هر گونه بدست آمد.در این پژوهش فراوانی دادهها - نزدیک به 25000 هارمونی بدست آمده از آنالیز تصویري - امکان نشان دادن آنها بهصورت یکجا وجود نداشت و از این نظر تنها میانگین هارمونی گریپ فروت در جدول 2 آورده شده است.
جدول -1 میانگین طول، عرض، محیط، مساحت و نسبت عرض به طول بذور مورد بررسی
جدول -2 میانگین هارمونیکهاي بدست آمده از نرم افزار Shape براي گریپفروت
