СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ Российский патент 1995 года по МПК A01G7/04 A01C1/00 A01H1/06 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к воздействию в магнитном и электромагнитном полях на биологические объекты растения, микроорганизмы, животные и растительные клетки в различных стадиях онтогенеза.

Цель изобретения направленное изменение наследственных признаков биологического объекта, выражающееся в получении новых морфологических и иных признаков за счет направленного раздражения (возбуждения) генных структур в различных стадиях онтогенеза.

Известен способ воздействия на биологический объект магнитным полем, включающий воздействие на объект и/или его элемент магнитным полем и дополнительным полевым фактором, вектора направленности которых не коллинеарны. Недостатком указанного способа является ограниченный спектр изменчивости при одноразовой обработке биологического объекта на одной из стадий онтогенеза: либо семян, либо проростков или в другой стадии онтогенеза, причем ограничение наступает как по энергетическим показателям импульсов, так и по количественным показателям, как правило, летальностью исхода, кроме того использование магнитных полей не импульсной природы затрагивает генные структуры биологического объекта слабо.

Поставленная цель достигается использованием в качестве дополнительного фактора импульсного магнитного поля, при этом оба воздействия осуществляют импульсно с амплитудой полей 0,02-1,5 Тл с длительностью импульсов 50-100 мкс, причем в любой паре соседних импульсов, вектора которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, второй импульс следует за первым со сдвигом, равным 0,1-50 мкс, при этом амплитуды соотносятся как 1-1,2-2,5.

П р и м е р 1. А. Семена двух контрастных по генотипу сортов неосыпающегося гороха Труженик и Усач интенсивный подвергались в лабораторных условиях магнитоимпульсной обработке кратковре- менными разнонаправленными магнитными импульсами в количестве от 1 до 20. Это достигалось соответствующей ориентацией двух магнитных индукторов (ферритовых тороидов) с синхронизацией запускающих импульсов. Энергия импульса разряда конденсатора 0,1 кДж, магнитная индукция в рабочей зоне 0,26 и 0,72 Тесла. Длительность обработки 40 мкс.

Анализ растений в М₁ показал, что основными изменениями являются изменения репродуктивных органов, в частности наблюдались изменения бобов, появились растения с бобами с очень мелкими измененными семенами. У сорта "Труженик" появились бобы с семенами в диаметре 1.3,5 мм, а у сорта "Усач интенсивный" мелкие семена с диаметром 1,3.1,9 мм с различного вида полосами (спиралевидные, темнозеленые и др.). Анализ ультраструктуры семян таких растений показал наличие измененных в них крахмальных зерен, подтверждающих факт изменения наследственной природы растений, так как семена М₁ являются носителями информации изменений в М₂. В табл.1 представлены результаты анализа продуктивности растений, подтверждающие факт появления глубоких изменений в репродуктивных органах растений под воздействием указанной обработки семян перед посевом.

Б. Часть всходов обработанных ранее семян подвергались воздействию аналогичного импульсного магнитного поля на точки роста и все дальнейшие стадии онтогенеза подвергнуты анализу. В результате выделены растения с принципиально новыми признаками по многоплодности и с семенами, близкими по характеристике с овощным направлением ("мозговые"), чем подтверждена принципиальная возможность получения расширения спектра изменчивости растений. Применение этого приема в завершающей стадии перед опылением позволило частично преодолеть барьер скрещиваемости отдаленных форм.

П р и м е р 2. Семена сои сортов "Белоснежка" и "Терезинская 24" подвергались в лабораторных условиях магнитно-импульсной обработке кратковременными разнонаправленными магнитными импульсами в количестве от 1 до 50. Обработанные семена высевались партиями по 1000 шт. в 2-кратной повторности. На стадии прорастания точки роста растений (7-дневные проростки) подвергались повторному воздействию кратковременных разнонаправленных магнитных импульсов в полевых условиях партиями по 500 шт. в каждой делянке посева. Оба вида обработки проводились одним и тем же устройством и выдерживались все параметры импульсов. Растения, полученные от обработки, по сравнению с контрольными были более развитыми по начальной фазе развития, быстрее развивались до образования цветоносов, а далее нивелировались с контролем. Существенных изменений по форме и урожайности не было получено. Анализ развития растений сои с повторной обработкой по проросткам выявил существенное их отличие как от одноразовообработанных, так и от контрольных растений. Обработанные растения по проросткам при всех количествах импульсов, но особенно, в интервале от 1 до 20 импульсов более дружно развивались, зацвели на 5.7 дней раньше контроля, созрели на 8.13 дней раньше. Отдельные биотипы растений приобрели более компактную форму с измененной архитектоникой, в частности, у сорта "Белоснежка" получены растения с измененным габитусом, центральные и боковые побеги растений одновременно зацветающие, в отличие от контрольных, штамбовый тип куста, более низкорослый, по высоте уступающий на 11.23 см контрольным растениям. У этого сорта выделился ряд растений с детерминантным типом роста стебля, повышенной продуктивностью. Количество полноцветных бобов у ряда таких растений составило от 59 до 64, что в среднем на 25% больше, чем у контрольных. В М₁ анализировалась частота встречаемости разных признаков у растений после обработки. Этот признак рассчитывался по распределению Пуассона для небольшого количества событий по формуле
Р_х= , где Р вероятность значения х; х число редких событий, происшедших в каждой большой группе (х 0,1,2,3 и т.д.); а среднее число редких событий на каждую большую группу; х произведение чисел от 1 до х (факториал); е основание натурального логарифма; е 2,718.

Результаты анализа представлены в табл.2.

П р и м е р 3. Воздействию импульсного магнитного поля подвергалась сперма крупного рогатого скота в процессе искусственного осеменения. Лабораторными наблюдениями под микроскопом поведения сперматозоидов после разморожения спермодоз были подобраны режимы магнитно-импульсной обработки в пределах 5 импульсов с индукцией (1/0,5) х 10^-4 Тесла (энергия импульса около 0,32 Джоуля), которые вызывали изменение подвижности от 3-4 баллов в контроле до 6-7 баллов и продолжительностью подвижности до 7 ч при 3-х часовой продолжительности в контроле.

Обработанными таким образом спермадозами проводили искусственное осеменение коров в различной стадии половой охоты. По сравнению с контролем получено повышение осеменяемости с 65 до 82% практически вне зависимости от стадии охоты.

Часть животных после осеменения была подвергнута воздействию аналогичного магнито-импульсного поля в области репродуктивного органа (матки с введенной спермой). Такая обработка дала повышение процента осеменения (до 89%) с прогнозируемой активизацией иммунной системы нового поколения животных.

Таким образом, использование предлагаемого способа воздействия на биологические объекты магнитным полем упрощает технологию обработки наряду с расширением спектра действия (семена, проростки, точки роста, сперма, репродуктивные органы и др. биологические объекты). При этом возрастает повторяемость направленных изменений наследственного аппарата изучаемых биологических объектов.

Использование: в сельском хозяйстве, а именно в области физического воздействия на биологические объекты растения, микроорганизмы, животные и растительные клетки в различных стадиях оптогенеза. Сущность: биологический объект подвергается воздействию чередующихся магнитных импульсов малой скважности и разнонаправленности. Энергию импульсных магнитных полей, синхронность и длительность устанавливают генераторами импульсов, а пространственную направленность - расположением индукторов. Магнитная индукция полей имеет амплитуду 0,02 1,5 Тл с длительностью импульсов 50 100 мкс со сдвигом одного импульса относительно другого от 0,1 до 50 мкс. 1 табл.

СПОСОБ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ, включающий воздействие на объект и/или его элемент магнитным полем и дополнительным полевым фактором, векторы направленности которых неколлинеарны, отличающийся тем, что в качестве дополнительного полевого фактора используют импульсное магнитное поле, при этом оба воздействия осуществляют импульсно с амплитудой магнитной индукции полей 0,02 1,5 Тл и длительностью импульсов 50 100 мкс, причем в любой паре соседних импульсов, векторы которых расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, второй импульс следует за первым со сдвигом, равным 0,1 50 мкс, при этом их амплитуды соотносятся как 1-1,12: 2,5.