عنوان پایان‌نامه
تعیین خواص فیزیکی کالوس زیره سبز به وسیله ماشین بینایی و اعتبار سنجی نتایج حاصله
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-مکانیک ماشینهای کشاورزی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 902;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68489
- تاریخ دفاع
- ۱۷ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- علی منصوری
- استاد راهنما
- سید محمدمهدی مرتضویان, علی فدوی
- چکیده
- کشت کالوس یکی از روش¬های ریز ازدیادی جهت تولید متابولیت¬های ثانویه در بیوراکتورها می¬باشد. در مطالعات بیولوژیکی اررزیابی آزمایش¬ها بر مبنای کنترل¬های مشاهده¬ای، که روشی است وابسته به فرد و غیر کمی در اغلب حالات ارزیابی تخریبی برای بررسی تیمارها استفاده می¬شود که سرعت عملکرد میکروارگانیزم¬ها را افزایش و از کیفیت محصول می¬کاهد. برای داشتن مشاهده غیر تماسی، سرعت بالا، بزگنمایی تصاویر، عملکرد پیوسته، تکرار آزمایش به ماشین بینایی نیاز می¬باشد که در این شرایط محاسبات دقیق در شرایط آزمایشگاهی را فراهم می¬کند. در این تحقیق از سامانه ماشین¬بینایی به منظور ارزیابی سنتیک رشد و تعیین خواص فیزیکی کالوس زیره سبز در شرایط غیر تماسی استفاده گردید. آزمایش بصورت فاکتوریل شامل دو فاکتور اندازه ریزنمونه (در سه سطح 3، 5 و 7 میلی¬متر) و نحوه استقرار ریزنمونه (در دو سطح افقی و عمودی) بر روی محیط کشت در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که با افزایش طول ریزنمونه¬ها مقادیر فاکتور¬های سطح تصویر شده (AC)، محیط (PC)، وزن¬تر (FW)، حجم (VC)، طول بزرگ محور (a)، لنگی (E)، قطر در راستای عرضی (FD) و ضریب منظر (Ar) کالوس¬ها به صورت نسبی افزایش می¬یابد. حالت استقرار ریزنمونه¬ها تاثیر معناداری بر مقادیر ضریب منظر (Ar)، لنگی (E)، ضریب مستطیلی سطح (Rr)، ضریب کشیدگی (Er) و مقدار نسبت AUC/VC داشت (P?0.05). نتایج حاصل از مدل¬سازی ریاضی سنتیک رشد کالوس زیره سبز بر اساس تغییرات سطح تصویر شده¬ی کالوس نشان داد که پارامتر tLag (زمان تغییر فاز رشدی کالوس ) برای حالت استقرار افقی ریزنمونه¬ها (48/450 ساعت) نسبت به حالت استقرار عمودی (49/363 ساعت) دارای مقدار بیشتری بود. با افزایش طول ریزنمونه در هر دو حالت استقرار مقدار این زمان افزایش یافت. در فاز اولیه رشدی ( 18 الی 20 روز اولیه) تغییرات نرخ رشد کالوس محسوس نبود اما در فاز دوم رشد، تغییرات نرخ رشد دارای روند افزایشی بود. نتایج حاصل از مدل¬سازی FW با استفاده از AC و چگالی وزنی (WD) نشان داد پارامتر WD دقت عملکردی بالاتری در اکثر تیمار¬های آزمایش نسبت به پارامتر AC داشت. نتایج حاصل از ارزیابی تاثیر سطوح شوری 120، 160 و 200 میلی¬مولار بر کالوس¬زایی بر روی تیمار 5 میلیمتر افقی نشان داد که شوری تاثیر زیادی در کاهش عملکرد کالوس¬زایی داشته به طوری که در سطوح شوری 160 و 200 میلی¬مولار کالوسی تشکیل نشد. نتایج حاصل از ارزیابی توزیع فراوانی AC، VC و FW نشان داد که تابع توزیع فراوانی Generalized Extrame Value (GEV) عملکرد مطلوب¬تری نسبت به دو تابع Log-normal و Weibull در مدل¬سازی توزیع اندازه مقادیر AC، VC و FW در هر دوحالت استقرار افقی و عمودی داشت. نتایج حاصل از مدل-سازی VC و FW توسط شبکه¬های عصبی مصنوعی نشان داد که شبکه عصبی با یک لایه پنهان با ساختار NN 18-10-2 در مقایسه با شبکه عصبی با دو لایه پنهان با ساختار NN 18-19-16-2 عملکرد بهتری در تخمین مقادیر VC و FW داشت. واژه¬های کلیدی: زیره سبز، کالوس، ماشین¬بینایی، چگالی وزنی، سنتیک رشد، شبکه¬های عصبی مصنوعی
- Abstract
- Callus culture is one of the micropropagation method in order to develop and produce secondary metabolites in bioreactors. In plant biology studies, the experimental evaluation processes normally include visual inspection based on clear criteria which are subjective and non-quantative. In most cases the destructive evaluation used to inspection of treatments which increase the speed of microorganism operations and reduce the quality of products. The non-destructive visualization, high speed, high magnification, around-the-clock operation, and/or repeatability of measurements require machine vision system, which provides a far more accuracy to calculate subtle visible in vitro data. In this study the application of machine vision system was used to analysis the growth kinetic and physical properties of Cuminum cyminum L. calluses under non contacting condition. The experiment was arranged as factorial including explant length (three levels, 3, 5 and 7 mm) and the position of explants (two levels, horizontal and vertical) in a randomized complete-block design (RCBD) with 4 replicates. Results shown the mean value of projected area (AC), perimeter (PC), fresh weight (FW), volume (VC), major axis length (a), eccentricity (E), feret diameter (FD) and aspect ratio (Ar) increased linearly with increase of the explant length. Horizontal (Hp) or vertical position (Vp) of cultured explants had a significant effect on Ar, E, rectangularity ratio (Rr), elongation ratio (Er) and AUC/VC (P?0.05). The kinetic modeling results that have been done based the image of callus showed the mean value of tLag (start point of phase change) in Hp (450.48 h) was bigger than Vp (363.49 h). It's increased linearly with increase of the explant length for both Hp and Vp. The growth rate of calli was not considerable during first stage of growth( 18th to 20th first days) on the other hand the second growth stage was increasingly.The results of FW modeling showed that the weighted density factor (WD) was more accurate in point of prediction performance relative to AC. The response of explant callogenesis (5 mm, Hp) to three salt levels (120, 160 and 200 mmol) were studied. The salt level of 160 and 200 mmol had a high effect on reduce callogensis of explants (no calluses were produced). The probability distribution of AC, FW and VC were modeled by using the Weibull, Log-normal and generalized extreme value (GEV) models. The GEV distribution model had the best prediction performance relative to others for both Hp and Vp. The multilayer perceptron artificial neural network (MLP ANN) with one hidden layer (NN 18-10-2) had a better performance to determine VC and FW relative to MLP ANN with two hidden layer (NN 18-19-16-2).
