Учёные Сибирского федерального университета и Института леса им. В. Н. Сукачёва СО РАН разработали программное обеспечение с открытым исходным кодом AutoCellRow (ACR), позволяющее быстро и точно анализировать клетки древесных тканей на основании снимков высокого разрешения микросрезов годичных колец. 

Новая программа автоматически определяет параметры клеток в годичных древесных кольцах — их количество, размер и пространственное расположение; помогает узнать радиальный и тангенсальный диаметры, площадь люмена и толщину стенки клетки. Воспользоваться программным обеспечением может любой специалист, изучающий динамику развития древесных растений. Доступ к продукту на сайте СФУ открытый и бесплатный. Основные итоги исследования опубликованы в журнале Dendrochronologia. 

Количественная анатомия древесины — это стремительно развивающаяся область дендроэкологии, посвящённая исследованию клеточного строения древесины, описанию структурных особенностей отдельных типов клеток и их сочетаний, а также микроскопическому изучению процессов, происходящих в живых клетках. Чтобы исследовать клеточную структуру древесины, её образцы после обработки специальными химическими реагентами нарезают слоями в несколько микрон с помощью прибора микротома, оборудованного острейшими лезвиями. Затем эти «срезы» окрашивают специальным красителем и изучают под микроскопом. Именно такие «фотографии» помогают анализировать клеточные структуры древесных колец и получать информацию о функционировании деревьев.

Необходимость в анатомических измерениях древесины хвойных видов у красноярских учёных возникла достаточно давно, однако изначально мы пользовались программами от канадских и американских разработчиков. В том числе, были попытки перейти на американскую программу Image Pro Plus с „надстройкой“ ROXAS, разработанной нашими коллегами из Швейцарского федерального института леса, снега и ландшафта (WSL). Эти попытки были не очень успешными. Ввиду возникшей необходимости импортозамещения, на базе СФУ был создан совершенно самостоятельный продукт, для работы которого не требуется участие зарубежных партнёров и привлечённые дополнительные финансовые ресурсы. Замечу, что наше программное обеспечение самое быстрое в мире на данный момент. Его тестировали на пяти видах хвойных деревьев, произрастающих в полузасушливых районах Южной Сибири. Полученные измерения в сравнивали с измерениями, полученными на ROXAS. Точность измерений в обоих случаях идентична, — отметил заведующий кафедрой математических методов и информационных технологий Владимир Шишов.
Большую роль в разработке программы сыграла группа исследователей Института космических и информационных технологий СФУ.

"Наши студенты под руководством заведующего кафедрой информационных систем Петра Дьячука разработали программный код на основе быстрых методов теории распознавания образов, который после тестировали специалисты-практики под руководством Альберто Арсака. Испытания показали, что начинающие программисты с работой справились отлично", — сообщил доцент кафедры информационных систем СФУ Сергей Виденин.
Исследователи подчёркивают: их продукт предназначен для широкого круга специалистов, изучающих физиологию древесных растений, в частности, экологов, которым анатомические измерения нужны для понимания климатических изменений и эмиссии CO2.

Учитывая просто гигантское количество измерений, с которыми работают эти специалисты, эта программа существенно облегчит им жизнь. Для нас принципиально, что всю «рутинную» работу выполняет машина, а не человек, это соответствует духу постиндустриальной эпохи. Также программой могут воспользоваться аспиранты, студенты или даже абитуриенты любого вуза, интересующиеся экологией и биологией древесных растений— заявил Владимир Шишов.
Особенностью новой программы является её «непривередливость» к загружаемым снимкам. Если для европейского ROXAS подходят только цветные фото высокого качества, то отечественная разработка готова взаимодействовать практически с любыми, в том числе, чёрно-белыми изображениями древесных срезов.

У хвойных специфичная структура древесины, отличающаяся от структуры листопадных деревьев. Разработанная нашей группой программа позволяет делать измерения как по всему сегменту годичного кольца, так и по отдельным рядам клеток. Это оригинальная и, самое главное, российская разработка, ни в чём не уступающая лучшим мировым аналогам, а где-то и превосходящая их. В целом же, высокий результат исследования и эффективный инструмент, каким является новое программное обеспечение, появились благодаря слаженной работе четырёх научных подразделений Сибирского федерального университета. Коллеги из Хакасского филиала СФУ под руководством Елены Бабушкиной подготовили необходимые срезы древесины и фотографии, специалисты по математическому моделированию и информационным технологиям формализовали задачу и разработали надёжный код, а исследователи из лаборатории комплексных исследований динамики лесов под руководством Альберто Арсака доказали на практике неоспоримые преимущества нового продукта, — резюмировал научный руководитель СФУ, академик Евгений Ваганов.
Работа поддержана Российским научным фондом.

Источники

Сибирские ученые создали программу по изучению анатомии хвойных деревьев
Kyivweekly.com, 29/05/2020
В РФ создали самую быструю программу для изучения анатомии хвойных деревьев
Ньюс.ру (news.ru), 29/05/2020
В РФ создали самую быструю программу для изучения анатомии хвойных деревьев
Seldon.News (news.myseldon.com), 29/05/2020
Красноярские ученые создали программу для изучения хвойных деревьев
Newtvnews.ru, 29/05/2020
Сибирские ученые создали программу по изучению анатомии хвойных деревьев
News2world.net, 29/05/2020
Красноярские ученые создали программу для изучения хвойных деревьев
Известия (iz.ru), 29/05/2020
Сибирские ученые создали программу по изучению анатомии хвойных деревьев
3news.ru, 29/05/2020
Сибирские ученые создали программу по изучению анатомии хвойных деревьев
РИА Новости, 29/05/2020
Сибирские ученые создали программу по изучению анатомии хвойных деревьев
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 29/05/2020
Научное ипортозамещение: ученые СФУ создали новую программу для изучения анатомии деревьев
Научно-инновационный портал СФУ (research.sfu-kras.ru), 29/05/2020
Научное ипортозамещение: ученые СФУ создали новую программу для изучения анатомии деревьев
Сибирский федеральный университет (sfu-kras.ru), 29/05/2020
Сибирские ученые создали программу по изучению анатомии хвойных деревьев
Новости России и Мира (novostidny.ru), 31/05/2020
Сибирские ученые создали программу по изучению анатомии хвойных деревьев
Polpred.com, 29/05/2020
Научное импортозамещение: ученые СФУ создали новую программу для изучения анатомии деревьев
Сибирский Фед. университет Торгово-экономический институт (economics.sfu-kras.ru), 29/05/2020
Российские ученые разработали программу для изучения хвойных деревьев
RT (russian.rt.com), 29/05/2020
В РФ создали самую быструю программу для изучения анатомии хвойных деревьев
Krasnoyarsk.4geo.ru, 29/05/2020
Красноярские ученые создали программу для изучения хвойных деревьев
The world news (theworldnews.net), 29/05/2020
В РФ создали самую быструю программу для изучения анатомии хвойных деревьев
Рамблер/новости (news.rambler.ru), 29/05/2020

Похожие новости

  • 21/01/2019

    Ученые исследовали биологическую активность углеродных наноструктур

    ​​Ученые Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета исследовали биологическую активность углеродных наноструктур искусственного и естественного происхождения.
    1977
  • 16/09/2019

    Ученые расшифровали геном сибирских опят

    ​Ученые Сибирского федерального университета первыми в мире прочли и изучили митохондриальные геномы четырех видов опят, распространенных в сибирских бореальных лесах, и ядерный геном одного из них. Сравнительный анализ геномов поможет понять их эволюцию и функционирование, а в перспективе с помощью генной инженерии и геномного редактирования снизить "вредность" грибов.
    1028
  • 28/04/2017

    В Красноярском крае создаётся система коммерциализации перспективных биомедицинских разработок

    ​В рамках Красноярского экономического форума состоялась трехсторонняя встреча руководителя Федерального медико-биологического агентства России (ФМБА) Владимира Уйбы, главы Федерального агентства научных организаций (ФАНО) Михаила Котюкова и вице-премьера Правительства Красноярского края Натальи Рязанцевой.
    2023
  • 05/10/2018

    Бокоплав-кузнечик выживает в «горячей» воде за счет неверного жиросжигания

    Устойчивость к высокой температуре во многом зависит от способности обходиться без кислорода.​Ученые из Иркутского государственного университета, Белорусского государственного университета, Байкальского исследовательского центра, Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета узнали, как бокоплав-кузнечик Gammarus lacustris реагирует на постепенный рост температуры окружающей воды и какими биохимическими приспособлениями он пользуется, чтобы выжить.
    2227
  • 01/11/2017

    СФУ и Университет Барселоны запустили учебную программу по экомониторингу

    ​Институт экологии и географии Сибирского федерального университета (ИЭиГ СФУ) запустил новую магистерскую программу по подготовке специалистов в области экологии и природопользования "Экологический мониторинг" с двуязычным русско-английским учебным модулем, разработанным совместно с преподавателями Университета Барселоны, сообщили РИА Новости в пресс-службе СФУ.
    1607
  • 03/02/2017

    Как продвигается научно-образовательный проект «Космическая одиссея»

    Напомним, несколько десятков молодых красноярцев - студенты аэрокосмического университета, работники предприятий космической отрасли - с осени прошлого года проходят теоретическую и физическую подготовку, испытания по специальной программе.
    2140
  • 19/06/2019

    О скрытых способностях лесных экосистем

    ​Может ли ускоренный рост деревьев смягчить парниковый эффект за счет увеличения запасов углерода в стволах деревьев –  изучил международный коллектив исследователей в  университете Кембриджа.
    722
  • 14/12/2018

    Красноярские ученые оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки

    ​Экологи из Сибирского федерального университета (СФУ) оценили эффективность различных методик отбора образцов древесины для датировки и изучения климата прошлого. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда (1, 1).
    1777
  • 23/08/2019

    Ученые разрабатывают светящиеся белки для поиска раковых клеток в организме

    ​Международная группа исследователей, в которую вошли представители Сибирского федерального университета (СФУ, Красноярск), разрабатывает специальные белки, способные в составе медицинских препаратов определять в организме раковые клетки и сигнализировать о них свечением под лучами ультрафиолетовой лампы или лазера.
    1283
  • 22/03/2017

    Алтайский государственный университет – участник Сибирской сети по изучению изменений окружающей среды

    В начале 2017 года Алтайский государственный университет подписал Соглашение о создании консорциума – Сибирской сети по изучению изменений окружающей среды (SecNET), среди участников которого – 10 ведущих научных и образовательных центров Сибири: Национальный исследовательский Томский государственный университет, Югорский государственный университет, Институт водных и экологических систем СО РАН, Институт биологических систем криолитозоны СО РАН (Якутск), Северо-Восточный федеральный университета им.
    2291