Идентификация ботанического происхождения пыльцевой обножки

Опубликовал: Petr_MS

Идентификация ботанического происхождения пыльцевой обножки по цветовому спектру

Пчелы собирают пыльцу в специальные приспособления на лапках — корзиночки. При этом они формируют из пыльцы небольшие гранулы, которые и называют обножкой.

Пыльцу-обножку с одного вида растения по аналогии с медом называют монофлорной. Технологию ее получения мы описали ранее [4, 7].

Химический состав пыльцевой обножки разнообразен настолько, насколько разнообразен круг растений, посещаемый пчелами для ее сбора. Апи- и фитотерапевтами установлены лечебные свойства пыльцы разных растений (табл. 1). Более обширные сведения по данному вопросу приведены в [6].

1. Фармакологические свойства пыльцы

Цель данной работы — идентифицировать ботаническое происхождение монофлорной пыльцы-обножки без микроскопического исследования с помощью спектрального анализа. Указанный способ более простой, быстрый и дешевый, поэтому пригоден для небольшого пчеловодного хозяйства.

Конечная цель этого направления исследований — создание эталонов-спектров. В компьютерной графике и полиграфии при подборе колеров используют цветовую систему (аддитивную цветовую модель) RGB (red, green, blue — красный, зеленый, синий соответственно). Параллельно с разложением цвета обножки проводят ее пыльцевой анализ: набирают статистический массив данных, находят параметры эталона-спектра (средние значения, дисперсия, доверительный интервал и т.д. ).

Для получения эталонного спектра необходимо строго соблюдать регламент операций (данный регламент будет использован и при подготовке к анализу пыльцы-обножки). Основные составляющие регламента: влажность, температура, условия хранения образцов, технология производства монофлорной пыльцы-обножки и т.д. Отклонение от регламента вызывает ошибки (артефакты).

Нами обнаружены артефакты, определившие порядок регламента. Рассмотрим некоторые из них.

Освещение. Первоначально гранулы пыльцы-обножки фотографировали в естественном состоянии при дневном освещении цифровой зеркальной фотокамерой Nikon. На данном этапе столкнулись со следующими артефактами:

♦ влияние поверхности гранул на спектр. Гранулы пыльцы-обножки имеют различную плотность, поверхность у них рыхлая, неровная. Оттенки меняются в зависимости от ориентации относительно света как при направленном, так и рассеянном источнике. Артефакт удалось устранить путем сплющивания гранул;

♦ размытость изображений гранул при увеличении. Артефакт исправили, используя макрообъектив.

Влажность. Цветовой спектр гранулы изменялся вместе с влажностью. (Увеличение влажности усиливает насыщенность цветового оттенка.) Поэтому спектральный анализ проводили на гранулах с заданной влажностью с большой степенью точности.

Пыльца других растений. Хотя мы и предполагали наличие флорспециализации пчел, тем не менее проверили однородность пыльцевых зерен. Помимо основной массы увидели посторонние зерна (2-5%). Они размещались на поверхности гранул и, по-видимому, прилипли во время касания с другими зернами — «замарались». Обнаружили пыльцу ветроопыляемых растений. Последний артефакт может привести к появлению аллергенов в обножке. Причина этого описана нами ранее [8].

Для исследования использовали пыльцу-обножку различных растений (образцы отбирали из пыльцеуловителя, установленного на летке улья), световой микроскоп «Инфарм-И», программное обеспечение CorelDRAW 11 и Microsoft Exel, цифровую зеркальную фотокамеру Nikon, атлас эталонных изображений пыльцевых зерен [6]. Гранулы пыльцы-обножки изучали в естественном (нормальном) и сплющенном состоянии. Эталоны сравнивали с изображениями пыльцевых зерен, приведенными другими авторами [1-3].

Ботаническое происхождение гранул определяли пыльцевым анализом. Его проводили по разработанной в Ижевском государственном техническом университете им. М.Т.Калашникова методике компьютерного пыльцевого анализа [5]. В результате удалось выявить семь видов монофлорной пыльцы-обножки (рис. 1). Анализ показал, что гранула обножки на 95-98% состоит из пыльцы растения одного вида. Гранулу 7 идентифицировать не удалось, поскольку отсутствовало эталонное изображение пыльцевого зерна. Гранула 10 оказалась смесью двух видов пыльцы.

Спектры гранул в естественном и сплющенном состоянии сравнивали с помощью программы CorelDRAW 11, которая позволяет определять цвета в системе RGB. Для статистической достоверности выявляли цвета на 25 разных участках площади гранулы, поэтому изображение пыльцы-обножки программным способом поделили на 25 квадратных участков (рис. 2).

Получив в программе 25 значений трех составляющих спектров для каждой нормальной и сплющенной гранулы, подсчитали их среднеарифметическое значение и нашли доверительный интервал по коэффициенту Стьюдента (табл. 2). Также определили коэффициент вариации Cv.

2. Средние значения спектров цвета в системе RGB для нормальной и сплющенной гранул пыльцы-обножки

Гранула	Красный				Зеленый				Синий
	Состояние
	нормальное		сплющенное		нормальное		сплющенное		нормальное		сплющенное
	Хср±∆Х	Cv, %	Хср±∆Х	Cv, %	Хср±∆Х	Cv, %	Хср±∆Х	Cv, %	Хср±∆Х	Cv, %	Хср±∆Х	Cv, %
1	171±23	6,7	193±10	2,6	130±2	7,6	152±10	6,7	48±18	18,2	65±12	9,2
2	200±8	1,9	201±8	1,9	144±8	2,7	147±6	1,9	47±9	8,8	52±9	8,20
3	171±20	5,8	186±15	3,8	104±2	9,5	120±22	5,8	21±11	25,4	30±18	28,7
4	199±28	6,8	200±15	3,7	96±42	21,1	93±15	6,8	25±16	31,8	19±14	35,2
5	195±25	6,2	198±17	4,1	130±20	7,3	131±16	6,2	72±12	8,5	76±12	8
6	200±33	8,1	161±16	4,7	169±29	8,2	119±14	8,1	74±12	7,7	30±14	22,6
7	112±33	14,3	129±25	9,3	82±26	15,4	93±20	14,3	50±12	14,7	57±13	11
8	115±38	16	124±49	19,4	60±25	20,1	60±40	16	33±15	21,6	28±18	31,2
9	99±34	16,4	123±39	15,4	62±24	19	78±32	16,4	33±15	21,8	41±17	19,8
10	62±26	20,5	46±23	24	50±20	19,2	39±20	25,4	45±15	16,4	37±15	19,3

В среднем коэффициент вариации уменьшается после сплющивания гранул. Однако в эксперименте по некоторым цветам (синий в гранулах 3, 4, 6, красный и синий в грануле 8, все в грануле 10) разброс значений спектра после сплющивания не уменьшился. Скорее всего это связано с тем, что усилие и степень сплющивания контролировались недостаточно точно. Кроме того, иногда гранула состояла из пыльцы двух видов, что обнаружилось в процессе сплющивания. Поэтому сплющивание как дополнительная процедура при выработке эталонных спектров необходима: во-первых, для уменьшения погрешности определения средних значений спектральных линий и, во-вторых, чтобы отбраковывать гранулы, содержащие пыльцу нескольких растений.

На рисунке 3 наглядно показано распределение спектра красного цвета нормальной и сплющенной гранул на 25 участках их площади. Разброс значений красного цвета сплющенной гранулы меньше по сравнению с естественной.

В результате эксперимента нами оценена возможность идентификации пыльцы-обножки по ботаническому происхождению с использованием эталонов спектров цвета в системе RGB. Для получения эталона необходимо учитывать следующие факторы: на разброс спектра влияет однородность освещения; «размытость» изображений гранул можно устранить с помощью макрообъектива; влажность пыльцы-обножки должна быть одинаковой; чтобы получить более равномерный оттенок изображения, гранулы нужно сплющивать с одинаковой степенью силы; обножку, состоящую из нескольких видов пыльцы, следует отбраковывать.

Определить спектр монофлорной пыльцы-обножки довольно сложно. Поэтому необходимо разработать программу для автоматизации распознавания доминирующего цвета гранул пыльцы-обножки и создать базу эталонных спектров в системе RGB.

Г.В.ЛОМАЕВ, А.В.ПЕТЫШИН
Ижевский государственный технический
университет им. М.Т.Калашникова
ж-л «Пчеловодство» №3, 2018 г.

Литература

1. Бурмистров А.Н., Никитина В.А. Медоносные растения и их пыльца. — М., 1990.

2. Дзюба О.Ф. Палиноиндикация качества окружающей среды. — СПб., 2006.

3. Курманов Р.Г., Ишбирдин А.Р. Пыльцевой атлас. — Уфа, 2013.

4. Ломаев Г.В., Водеников С.К., Ломаев И.Г., Артамонов В.А. Способ получения монофлорной пыльцы-обножки // Патент РФ 2488996.

5. Ломаев Г.В., Качалова Ю.Б., Бекмачев Д.А. Подготовка пыльцевых зерен для анализа с использованием РЭМ // Пчеловодство. — 2012. — № 9.

6. Ломаев Г.В., Камалова Ю.Б., Емельянова М.С. Технология компьютерного пыльцевого анализа меда. — Ижевск, 2014.

7. Ломаев Г.В., Петышин А.В. Технология получения монофлорной пыльцы-обножки // Пчеловодство. — 2014. — №3.

8. Ломаев Г.В., Петышин А.В. Причины аллергии на мед// Пчеловодство. — 2017. — №1.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Общайтесь со мной:

Хотите получать новые статьи на почту? Введите свой Email