МИНЕРАЛООРГАНИЧЕСКИЙ СУБСТРАТ, ОБЛАДАЮЩИЙ СВОЙСТВОМ БИОЛОГИЧЕСКОГО СТИМУЛЯТОРА Российский патент 1994 года по МПК A01H4/00 C12N5/04 A01G7/00 C12P21/06 

Изобретение относится к биотехнологии, сельскому хозяйству и медицине, в частности к стимуляции биологических процессов при выращивании растений в культуре тканей и защищенном грунте.

Из известных в настоящее время более 5 тысяч веществ с высокой физиологической активностью, влияющих на жизнедеятельность клеточных культур и развитие растений, на практике применяется не более 50-60%.

Наиболее известны следующие группы биостимуляторов растений: ауксины, цитакинины, гиббереллины, абсцизины, этилен и его аналоги [1].

Ближайшим аналогом заявленного стимулятора является белковый гидролизат, полученный из отходов мехового и кожевенного производства [2]. Данный стимулятор обладает узким спектром действия и недостаточной активностью.

Целью изобретения является получение и использование нового препарата системного действия, обладающего не только широким спектром стимулирующего действия, но и лучше известных веществ стимулирующего каллусообразование, регенерацию и жизнедеятельность растительного материала (тканей, клеток, проростков, фертильных растений).

На основе заявленного стимулятора возможны перспективные разработки и освоение новых технологий повышения урожайности и устойчивости различных культурных растений и сельскохозяйственных культур.

Широкий диапазон свойств МОС может быть использован для разработки новых технологий ускоренного выращивания полезных микроорганизмов в различных отраслях народного хозяйства (пищевой промышленности, кормопроизводстве, медицине).

МОС может использоваться для повышения продуктивности сельскохозяйственных животных, а также при разработке новых, нетрадиционных методов лечения животных и даже человека.

Заявленный биостимулятор можно охарактеризовать следующими признаками.

Существует две разновидности МОС-природный, который добывают при бурении скальных пород, и антропогенный, полученный из биологического сырья. Обе разновидности МОС имеют фактически идентичный состав и обладают одинаковым стимулирующим действием.

Пределы содержания основных компонентов, входящих в состав биостимулятора МОС, %: Аминокислоты (общие) 65-67 Жиры 18-20 Углеводы 8-11 Липиды 2-2,5 Органические и неорганические соли 0,5-2 Макроэлементы 0,2-2 Микроэлементы 0,0005-0,009
Типовой аминокислотный и элементарный состав МОС. Аминокислоты (свободные), % : Аспарагиновая 7,32 Треонин 0,69 Серин 1,38 Глутаминовая 3,88 Валин 1,73 Пролин 5,22 Метионин 0,89 Аланин 2,39 Лейцин 1,13 Изолейцин 0,56 Гистидин 22,16 Фениланин 0,61 Аргинин 1,56 Лизин 1,28 Макроэлементы, мг/г: Кальций 5,72 Калий 7,13 Сера 24,09 Фосфор 19,15 Хлор 2,0 Микроэлементы, мкг/г: Железо 67,79 Цинк 33,22 Медь 8,50 Марганец 5,35
Способ получения МОС.

Получение МОС осуществляют по безотходной технологии из непищевого сырья и биоматериала. Технологический процесс состоит из следующих основных стадий:
измельчение исходного сырья (протеиносодержащих отходов продукции животноводства);
кислотный гидролиз исходного сырья в 5-20%-ной серной кислоте в течение 5-15 ч при температуре 90-110^оС;
фильтрация кислотного гидролизата;
щелочной гидролиз остатка, не растворившегося в кислоте, оксидом кальция при 95-105^оС в течение 3-5 ч;
смешивание и перемешивание кислотного и щелочного гидролизатов;
коррекция pH (при необходимости);
фильтрация;
сублимационная сушка конечного раствора (МОС);
фасовка готового продукта.

Широкий спектр стимулирующего действия МОС был изучен на различных биологических объектах. Результаты представлены в приведенных ниже примерах, показывающих стимулирующий эффект заявленного препарата.

П р и м е р 1. Опытная партия МОС изготовлена в Московском институте прикладной биотехнологии.

Изучено влияние МОС на процессы каллусообразования и регенерации у злаковых растений. МОС добавляли в питательные среды Линсмайера и Скуга (при культивировании ткани пшеницы) и Гамборга B₅ (при культивировании ткани ячменя). В качестве контроля исследовали выращивание тканей данных культур в присутствии традиционных стимуляторов (6-БАП, кинетина, а также ИУК - при изучении влияния на регенерацию). Результаты исследования приведены в табл.1. В данной табл.1 представлено влияние МОС на данные биологические процессы при добавлении его в питательную среду и концентрации 10^-6-10^-8% . При этом следует отметить, что при использовании МОС в других количествах положительный эффект наблюдается в меньшей степени.

Как видно из табл.1, добавление в питательные среды в качестве стимулятора МЛС приводит к существенному увеличению частоты каллусообразования и регенерации.

П р и м е р 2. Изучение влияния МОС на укоренение черенков в гидропонной системе. Изучение проводилось в камерах искусственного климата. Субстратом для выращивания служил керамзит с автоматической подпиткой питательной смесью один раз в сутки.

Режим работы камер: температура: днем 22-24^оС, ночью 20-21^оС, освещенность 1500 лк. Стерилизация осуществлялась пероксидом водорода в количестве 3 мл 3%-ного раствора на 1 л питательного раствора Кноппа.

При достижении необходимых для дальнейшей работы размеров растения срезались над поверхностью керамзита и пересаживались в сосуды с раствором МОС различной концентрации. В качестве контроля использовалась вода или растворы питательной смеси.

Десятидневные проростки фасоли высаживались в растворы МОС концентрациями от 5 ˙ 10^-4 до 5 ˙ 10^-9%. Контролем служила вода. Результаты фиксировались через 10 сут. При этом установлено, что высокие концентрации биостимулятора в растворе оказывают ингибирующее действие. Значительное увеличение числа корней отмечено при концентрации МОС 5 ˙ 10^-7%.

П р и м е р 3. Общие режимы камеры и др. аналогичны таковым в примере 2. В различные сосуды с растворами МОС концентрации от 10^-4 до 10^-12% помещают 18-дневные проростки фасоли. Контролем служил раствор Кноппа. Учет результатов проведен через 7 сут. Как и в предыдущем примере отмечено ингибирующее действие высоких концентраций МОС. Наибольший стимулирующий эффект отмечен при концентрации МОС 10^-7%. У растений, выращиваемых при данной концентрации, отмечено образование многочисленных зачаточных корней, тогда как в контрольном варианте был заметен только у одного растения единичный бугорок на конце стебля. Количество МОС в растворе, составляющее 10^-6-10^-8%, привело к значительному превышению способности к упрощению растений по сравнению с контролем.

П р и м е р 4. Общие режимы аналогичны примерам 2-3. Исследовано влияние МОС на укоренение черенков томата. В качестве контроля использована вода. Учет влияния МОС был проведен через 10 сут. после помещения черенков в раствор стимулятора. В качестве исследуемых параметров изучались масса корней и площадь листьев. Результаты представлены в табл.2.

П р и м е р 5. Аналогично примеру 4 исследовано влияние МОС на укоренение черенков огурца. Результаты исследований представлены в табл.3.

Таким образом, огурцы также оказались более чувствительными к низким концентрациям биостимулятора. Лучшими были варианты 4 и 5 с концентрациями МОС 10^-7 и 10^-8% соответственно.

Оптимальными концентрациями для укоренения черенков можно считать 10^-8% (для томатов) и 5 ˙ 10^-7% (для фасоли). Более взрослые растения для приживаемости требуют большей концентрации биостимулятора.

П р и м е р 6. Проверка влияния минералоорганического субстрата (МОС) на пушных зверей в различных фазах жизненного цикла на протяжении двух лет.

Опытная партия МОС изготовлена в Московском институте прикладной биотехнологии. Экспериментальной базой служили хорьководческая и соболеводческая фермы племзверсовхоза "Пушкинский" Зверопрома РСФСР.

Испытание МОС на токсичность показало отсутствие токсических эффектов и его полную безвредность для животных.

Три опытных группы хорьков по 100 голов в каждой получали МОС по декадному графику в течение 5 месяцев из расчета от 50 до 150 мг на 1 кг живой массы.

Три опытных группы самцов соболя по 60 голов каждая получали МОС в течение 4 месяцев в дозировках от 30 до 50 мг/кг.

Параметры опытных животных сопоставлялись с параметрами контрольных, содержавшихся в идентичных условиях, но не получавших МОС.

В результате экспериментов выявлено положительное действие МОС на живой организм. Добавки МОС способствуют росту хорьков. Добавление МОС в период выращивания хорьков снижает количество самок без приплода. Длина и площадь шкурок опытных животных на несколько процентов превысили контроль. Процент шкурок, оцененных высшим бонитировочным баллом, также был выше у опытных хорьков. Визуальная оценка качества подтверждает гистологический анализ, согласно которому количество остевых и пуховых волос больше у хорьков, получавших МОС. По числу волос на 1 мм² шкурки опытных животных превзошли контроль в 1,5 раза. Более высокая степень зрелости меха подтверждена микроскопическими исследованиями, показавшими, что у опытных хорьков кожевая ткань толще, а глубина залегания фолликулов меньше, чем у контрольных.

Испытано действие добавок МОС на заболевание самцов соболя, сопровождающееся выпадением пениса. Профилактическое и лечебное действие добавок проявилось в снижении заболеваемости самцов на 33-55%. Общее количество койтусов и число самок, покрытых самцами опытных групп, превысило аналогичные показатели в контроле.

Учитывая результаты экспериментальной проверки, можно заключить что МОС может стать новым средством, способствующим улучшению количественных и качественных показателей в звероводстве.

Данный пример подтвержден актом экспериментальной проверки.

П р и м е р 7. В отделении острых термических поражений проведено предварительное изучение минералоорганического субстрата с больными с тяжелыми ожогами, поступившими из очага катастрофы в Башкирии. МОС применен у 24 больных с ожогами от 25 до 70% поверхности тела в возрасте от 28 до 56 лет. Препарат больные получали ежедневно в течение 7 дней натощак по 0,5 г в 100 мл воды. Наблюдения показали отсутствие каких-либо побочных реакций и осложнений в период получения препарата больными. В процессе лечения через 2-3 дня отмечали улучшение общего самочувствия за счет снижения раздражительности, плаксивости, появления интереса к жизни, улучшения сна и аппетита. Перевязки у этих больных протекали более спокойно, и, начиная с конца второй - начала третьей недели, они не требовали общего обезболивания.

Полученные предварительные результаты свидетельствуют о перспективности применения МОС у больных, получивших тяжелые ожоги в экстремальных ситуациях технологических катастроф.

В процессе лечения израсходовано 70,0 г препарата МОС.

Данный пример подтверждается отзывом руководителя отделения острых термических поражений Московского НИИ скорой помощи им. Н.В.Склифасовского.

Итак, получен биостимулятор системного действия. Показан широкий спектр его широкого применения в биологии, биотехнологии, ветеринарии и медицине. На использование лечебных препаратов, полученных на основе МОС, имеется разрешение Минздрава СССР.

Кроме того, при производстве МОС решается целый ряд экологических проблем - для его получения идут отходы биосырья, обычно загрязняющие среду, сам МОС является экологически чистым продуктом, отходы, образующиеся при получении МОС, являются уникальным экологически чистым удобрением, сбалансированным по набору макро- и микроэлементов.

Использование: биотехнология, животноводство, медицина, растениеводство. Сущность изобретения: получен минералоорганический субстрат, представляющий собой белковый гидролизат, обладающий свойством биологического стимулятора системного действия в различных отраслях биологии, медицины, ветеринарии. 5 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. МИНЕРАЛООРГАНИЧЕСКИЙ СУБСТРАТ, ОБЛАДАЮЩИЙ СВОЙСТВОМ БИОЛОГИЧЕСКОГО СТИМУЛЯТОРА, представляющий собой белковый гидролизат, полученный в результате щелочного и кислотного гидролиза пептидосодержащих отходов продукции животноводства, отличающийся тем, что он имеет следующий состав, мас.%:
Аминокислоты 65 - 67
в том числе, аминокислоты свободные:
Аспарагиновая 7,32
Треонин 0,69
Серин 1,38
Глутаминовая 3,88
Валин 1,73
Пролин 5,22
Метионин 0,89
Аланин 2,39
Лейцин 1,13
Изолейцин 0,56
Гистидин 22,16
Фениланин 0,61
Аргигин 1,56
Лизин 1,28
Жиры 18 - 20
Липиды, не являющиеся жирами 2 - 2,5
Углеводы 8 - 11
Органические и неорганические соли 0,5 - 2
Макроэлементы 0,2 - 2
в том числе, мг/г:
Кальций 5,72
Калий 7,13
Сера 24,09
Фосфор 19,15
Хлор 2,0
Микроэлементы 0,0005 - 0,009
в том числе, мкг/г:
Железо 67,79
Цинк 33,22
Медь 8,50
Марганец 5,35
2. Субстрат по п. 1, отличающийся тем, что он является стимулятором каллусообразования и регенерации растений в культуре in vitro. 3. Субстрат по п. 1, отличающийся тем, что он является стимулятором корнеобразования при гидропонном выращивании растений. 4. Субстрат по п. 1, отличающийся тем, что он является стимулирующей кормовой добавкой, повышающей продуктивность сельскохозяйственных животных. 5.Субстрат по п.1, отличающийся тем, что он является сырьем для получения лечебных ветеринарных препаратов. 6.Субстрат по п.1, отличающийся тем, что он является сырьем для получения лечебных медицинских препаратов.