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

  • 15/12/2017

    Академик Андрей Дегерменджи: жизнь в астероиде позволит снять целый комплекс проблем

    ​Андрей Георгиевич Дегерменджи - советский и российский ученый-биофизик, академик РАН (2011). Директор Института биофизики СО РАН с 1996 года - об исследованиях красноярских ученых  и системе жизнеобеспечения в экстремальных условиях .
    1460
  • 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.
    2167
  • 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.
    803
  • 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.
    1523
  • 03/02/2017

    Академику Андрею Дегерменджи исполняется 70 лет

    ​Андрей Георгиевич Дегерменджи родился 3 февраля 1947 года в Красноярске. В 1970 году окончил Красноярский государственный университет. Работал младшим научным сотрудником в Институте физики им. Л.В. Киренского СО АН СССР.
    1638
  • 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.
    1151
  • 09/02/2017

    Красноярские ученые получили биолюминесцентные белки для тестирования лекарств

    Научный коллектив Института биофизики Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» (ФИЦ КНЦ СО РАН) получил биолюминесцентные белки, которые будут использоваться при тестировании лекарственных препаратов нового поколения.
    1570
  • 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.
    1804
  • 06/07/2018

    Академику Иосифу Исаевичу Гительзону - 90 лет!

    ​Иосиф Исаевич Гительзон родился 6 июля 1928 года в Самаре.В 1951 году окончил (заочно) Биологический факультет МГУ, в 1952 году окончил лечебный факультет Красноярского медицинского института — учился одновременно в двух вузах.
    1243
  • 11/04/2018

    Академик Валентин Пармон: «Мы должны создавать перспективы на 30-40 лет вперед»

     На форуме «Городские технологии-2018» председатель Сибирского отделения академик Валентин Николаевич Пармон обозначил направления развития сотрудничества СО РАН и его партнеров для решения задач городского хозяйства.
    1719