СПОСОБ АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ К НЕСТЕРИЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ Российский патент 2008 года по МПК A01H4/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам размножения растений. Изобретение может быть использовано в виноградарстве для оздоровления растений от вирусной инфекции, сосущих вредителей, таких как филлоксера и виноградный зудень, возбудителей, входящих в группу вредных хронических организмов; производства базового и сертифицированного посадочного материала, в исследованиях по физиологии винограда. Служит охране окружающей среды.

Известен способ адаптации растений, размноженных в культуре тканей, к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, покрытие их прозрачным пластиковым материалом и содержание в контролируемых условиях внешней среды с последующим снятием покрытия.

Недостатком этого способа являются недостаточно высокие качество и выход саженцев (Н.И.Гузун, А.И.Литвак и др. Микроклонирование винограда. В кн.: Культура клеток растений и биотехнология. - Кишинев. 1983, с.117-118).

Известен способ адаптации растений к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в контролируемых условиях с последующим открытием (Н.П.Дорошенко, И.А.Кострикин, В.Г.Ячменева. «Способ адаптации растений к нестерильным условиям», патент №1792269) - прототип.

Недостатком этого способа является развитие грибной инфекции на поверхности субстрата, заражение которого происходит во время переноса растений из условий in vitro в нестерильные условия. В результате этого развитие растений ухудшается, и сохранившиеся растения остаются ослабленными как во время выгонки, так и при дальнейшей адаптации в условиях открытого грунта. Кроме этого, чтобы сохранить растения, необходимо проводить обязательную работу по удалению инфекции с поверхности субстрата, что требует дополнительных трудозатрат.

Целью изобретения является снижение инфицирования субстрата, улучшение выхода и качества адаптированных растений.

Это достигается тем, что в способе адаптации растений к нестерильным условиям, включающем отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в контролируемых условиях с последующим открытием, в субстрат добавляют глауконит, а также препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, внекорневую подкормку растений во время выгонки осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10^-8-10^-12.

Новым в заявляемом способе является то, что субстрат обогащается глауконитом, препаратами линогумат и экстрасол. Препарат экстрасол впервые применяется в биотехнологии при микроклональном размножении оздоровленных (безвирусных) растений. Известно применение его для обработки семян и вегетирующих растений озимой пшеницы, кукурузы, хлопчатника, свеклы, табака, картофеля, винограда и др. Впервые для адаптации к нестерильным условиям меристемных (безвирусных) растений применяется и препарат лигногумат. Новизна также заключается в том, что изменяется форма индивидуальных камер, способ снижения влажности воздуха, подкормка прошедших адаптацию растений раствором питательных элементов по Чеснокову-Базыриной, которую добавляют препарат эмистим.

Предложенный способ отличается тем, что направлен на повышение устойчивости растений к стрессовым факторам при переносе их из пробирок в нестерильные условия. Первый стрессор - возможность инфицирования. Как показал опыт, обработка растений и пакетов 1%-ным раствором марганцовокислого калия оказалась недостаточной. В начале адаптации при высокой влажности воздуха на предварительно проавтоклавированном субстрате начинают бурно развиваться плесневые грибы, которые ослабляют и могут поражать высаженные в него пробирочные растения. Это требует дополнительных затрат ручного труда по борьбе с плесенью.

Микробиологический препарат нового поколения экстрасол-55 подавляет развитие болезнетворных микроорганизмов, таких как: фитофтороз, фузариоз, бактериоз, парша, мучнистая роса, церкоспороз, пероноспороз, черная ножка, кила, корневые гнили, серая гниль и другие. Обладает способностью фиксировать атмосферный азот, синтезировать гормоны роста и витамины, переводить в доступные формы соединения фосфора и микроэлементы, безвреден для человека, животных, насекомых, окружающей среды. Для изготовления препаратов группы экстрасол используют бактерии из родов Pseudomonas, Bacillus, Azomonas, Agrobacterium, Flavobacterium, Arthrobacter. Им присуща высокая динамичность роста и способность поселяться на корнях или в ризосфере культивируемых растений, вытесняя тем самым микроорганизмы - ингибиторы роста растений.

Препарат добавляют в стерильный субстрат перед высадкой в него оздоровленных in vitro растений винограда.

Обработку растений раствором индолилуксусной кислоты (ИУК) заменяют внесением в состав субстрата препарата лигногумат.

Лигногумат-биопрепарат, содержащий до 90% гуминовых веществ, содержит макро- и микроэлементы, преимущественно в хелатной форме. Является одновременно и удобрением, и стимулятором роста и развития растений, повышает качество и экологичность продукции благодаря своему натуральному составу. Стимулирует развитие как надземной, так и подземной части растения, в связи с чем может использоваться для повышения укореняемости черенков в виноградарстве.

В состав субстрата вместо обычного песка вводят глауконит Нижнее-Журавского проявления, обладающего богатым минеральным составом, сорбционными и буферными свойствами, способностью повышать усвояемость элементов питания растениями, а также подавлять развитие болезней.

Существенным является то, что экстрасол добавляют в концентрации 1,0-10 мл/л, а калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%. При наличии только одного из компонентов в итоге получается меньший положительный эффект по сравнению с использованием 2-х компонентов. Это объясняется тем, что лигногумат относится к новому поколению высокоэффективных удобрений, в которых совмещены уникальные качества гуминовых препаратов и минеральных удобрений. Применение экстрасола позволяет повысить эффективность усвоения этих минеральных компонентов растениями, так как в процессе жизнедеятельности бактерии, входящие в состав экстрасола, вырабатывают вещества, которые нормализуют физиологию и биохимию растительной клетки, увеличивают интенсивность фотосинтеза и дыхания и, что особенно важно при адаптации, регулируют транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления. Большая или меньшая концентрация экстрасола, а также количество лигногумата значительно влияет на конечный результат: уменьшается стимулирующее действие препаратов, и даже может наблюдаться ингибирование ростовых процессов.

Также существенным является улучшение воздушно-газового режима в процессе адаптации, так как пробирочные растения, высаженные в торфоперегнойные горшочки, помещают в индивидуальные камеры из полиэтиленовых пакетов размером 20×40 см по два горшочка и открывают таким образом, что обеспечивает постепенное снижение влажности воздуха.

Введение в состав питательной смеси. Чеснокова-Базыриной для подкормок эмистима связано с тем, что этот препарат повышает устойчивость растений к бактериям, вирусам, грибам и другим патогенам, а также к неблагоприятным условиям среды, отличается слабой гибберелловой и цитокининовой активностью, положительно влияет на процессы роста и развития растений, ускоряет процесс ризогенеза.

Суть изобретения будет понятна из нижеследующего описания примера конкретного осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Отбирают клонально размноженные пробирочные растения винограда. Растения должны иметь 3-5 листьев, не менее 2-3 корней длиной не менее 1,5-3 см.

Затем приготавливают и стерилизуют субстрат. Торф, глауконит, почву просеивают через сито диаметром 5 мм, берут в равных частях по объему (1:1:1), тщательно перемешивают и помещают в эмалированные подносы. Подготовленные субстраты и пустые торфоперегнойные горшочки устанавливают в котле стерилизатора ГК 100-3 и проводят стерилизацию в течение 15-20 минут при давлении 0,1-0,15 м ПА и температуре 115-120°С. По окончании стерилизации и после того, как субстрат остынет, в него добавляют растворенные в воде препараты лигногумат в концентрации 0,01-0,2% и экстрасол в количестве 1,0-10,0 мл/л и заливают 1% раствором марганцовокислого калия на 30-40 минут, чтобы почва хорошо пропиталась. По истечении этого времени почва к работе готова.

Берут полиэтиленовые пакеты размером 20×40 см, моют в дистиллированной воде с добавлением марганца. Когда все приготовлено, приступают к пересадке растений. Растения извлекают из пробирки при помощи пинцета, отмывают от агар-агара и помещают в ванночку с предварительно подготовленным 1% раствором марганцовокислого калия.

Из ванночки растения переносят в торфоперегнойный горшочек, где в субстрате другим пинцетом сделано углубление, расправляют корни, засыпают и слегка придавливают, чтобы растение приняло вертикальное положение. Два торфоперегнойных горшочка с растениями помещают в полиэтиленовый пакет. Закрывают аккуратно пакет, многократно подворачивая пленку и скрепляя ее двумя скрепками. В каждый торфоперегнойный горшочек помещают этикетку с надписью сорта, партии растений, даты посадки. Полученную индивидуальную камеру устанавливают на стеллажи ускоренного выращивания растений. Через 7 дней пакеты открывают, но не снимают. В течение последующей недели края пакетов постепенно подкатывают до верхней части торфоперегнойных горшочков до тех пор, пока влажность воздуха в пакетах не сравняется с влажностью воздуха на СУВРе.

На СУВРе растения находятся при температуре 25-27°С, освещенности 8-10 тыс.лк, световом периоде 16 часов. После открытия пакетов ультрафиолетовое излучение искусственного света беспрепятственно воздействует на открытые растения. В результате этого создается комфортная температура окружающей среды, улучшаются ростовые процессы. При появлении нового настоящего листа процесс адаптации считается законченным. Однако необходимо растения подрастить, чтобы подготовить их к высаживанию в теплицу или в открытый грунт, то есть осуществить его «выгонку». Для этого, кроме поливов и рыхлении поверхности почвы, производят подкормки растений.

В ходе осуществления предложенного способа адаптации к нестерильным условиям в растении происходят следующие физиологические процессы.

При переносе растений, размноженных в культуре ткани (in vitro), в нестерильные условия они испытывают стрессовые реакции, направленные на защиту клеточных структур и устранение неблагоприятных изменений в клетках, то есть наблюдается явление адаптационного синдрома.

Процесс адаптации растения направлен на то, чтобы избежать водного стресса при переносе растения из пробирки с питательной средой (со 100% влажностью) во влажный субстрат, также для сохранения стерильности посадочного материала и для улучшения дальнейшего развития и роста окрепших (при адаптации) и здоровых саженцев.

Применение препарата экстрасол оказывает положительное влияние на прохождение этапа адаптации, которое выразилось в подавлении развития мицелия плесневых грибов полезными микроорганизмами, входящими в его состав. Благодаря этому субстрат меньше нуждается в обработках от плесени. Также улучшается внешний вид растений. Листья имели более зеленую окраску листьев и побегов, меньше теряли тургор при снижении влажности воздуха. Все это способствует улучшению ростовых процессов: у адаптированных растений увеличивается высота и число листьев. Как видно из таблицы 1, наилучший результат был получен при использовании препарата в концентрации 10 мл/л.

Предпосылкой для использования лигногумата при адаптации пробирочных растений явилась его физиологическая активность: способность изменять проницаемость клеточных мембран, повышать активность ферментов, стимулировать процессы дыхания, синтеза белков и углеводов, а также увеличивать содержание хлорофилла и продуктивность фотосинтеза.

Это подтвердилось в процессе адаптации. В результате введения лигногумата в состав субстрата улучшилось приживаемость растений. Растения лучше адаптировались к понижению влажности воздуха, выглядели более сильными, имели ярко зеленую окраску. Положительное влияние лигногумата проявилось также в увеличении числа и площади листьев, высоты растений. Особенно четко это заметно в вариантах с добавлением лигногумата в концентрации 0,1-0,2%.

Замена речного песка на глауконитовый в составе субстрата после 20 дней позволила по развитию опередить растение (без глауконита) по всем показателям. Особенно это было заметно при высадке их в полевые условия. В конце вегетации прирост и вызревание увеличились у этих растений более чем на 20,0%. То есть у растений улучшились адаптационные возможности к условиям открытого грунта.

Препарат эмистим способствует оптимизации метаболических процессов, усилению функций иммунитета у растений, активизации защитных механизмов против многих патогенов. Гиббереллиновая и цитокининовая активность препарата положительно влияет на процессы роста растений. Однако применение эмистима для подкормки адаптированных растений не оказало положительного влияния на развитие растений и даже несколько их угнетало. Подкормка растений раствором Чеснокова-Базыриной способствовала улучшению роста, увеличению диаметра и облиственности растений. Добавление к этому раствору эмистима существенно улучшило показатели развития растений (табл.4).

Из приведенных данных видно, что предложенный способ адаптации повышает выход саженцев и улучшает их качество. Установлено, что препарат экстрасол ингибирует развитие мицелия плесневых грибов и при его применении количество плесени на поверхности субстрата уменьшается почти в два раза. При снижении развития плесневых грибов четко заметно улучшение состояния растений как по внешнему виду, так и по показателям роста растений, образования листьев и величине их площади. Выход растений увеличивается, снижаются затраты по удалению плесени с поверхности субстрата в процессе адаптации. Улучшение качества растений отмечено и при добавлении в субстрат калийного лигногумата. Положительный эффект улучшается при использовании двух компонентов. Это объясняется тем, что лигногумат относится к новому поколению высокоэффективных удобрений, в которых совмещены уникальные качества гуминовых препаратов и минеральных удобрений. Применение экстрасола позволяет повысить эффективность усвоения этих минеральных компонентов растениями, так как в процессе жизнедеятельности бактерии, входящие в состав экстрасола, вырабатывают вещества, которые нормализуют физиологию и биохимию растительной клетки, увеличивают интенсивность фотосинтеза и дыхания и, что особенно важно при адаптации, регулируют транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления. Значительное улучшение качества растений происходит при внекорневой подкормке адаптированных растений раствором Чеснокова-Базыриной с добавлением препарата эмистим. Замена песка речного на глауконит способствовала улучшению адаптивного потенциала растений в условиях открытого грунта. То есть получаются пребазовые саженцы с более высокими биологическими свойствами, с высокоактивным и надежным фотосинтетическим аппаратом, что, в конечном счете, может благоприятно сказываться на развитии растений и получении высококачественного базового, а затем и сертифицированного посадочного материала для закладки промышленных насаждений.

Таблица 1Применение препарата экстрасол-55 при адаптации растений винограда к нестерильным условиям, сорт Фиолетовый раннийВарианты, мл/лВысота растения, смЧисло листьев, шт.Площадь листа, см²Контроль (без экстрасола)7,04,74,617,25,54,457,45,43,9107,75,64,1

Некоторое снижение площади листьев наблюдалось в верхнем ярусе, связано с ускоренным их нарастанием и некоторым отставанием роста листовой пластинки. В среднем и нижнем ярусах площадь листьев значительно не отличалась от контроля.

Таблица 2Применение лигногумата калийного марки «AM» при адаптации растений винограда к нестерильным условиямКонцентрация лигногумата, %Возраст растений, дниВысота растения, смЧисло листьев, шт.Средняя площадь листа, см²Контроль155,23,62,60,015,03,52,50,15,03,72,80,25,33,82,8Контроль305,43,73,20,015,33,83,80,15,94,04,90,26,04,25,2Контроль506,34,14,20,016,34,25,30,16,44,35,70,26,44,56,1Таблица 3Применение глауконитового песка при адаптации растений винограда к нестерильным условиям, сорт Фиолетовый раннийВариантВозраст растений, дниВысота растения, смЧисло листьев, шт.Средняя площадь листа, см²Вызревание побега, смКонтроль209,15,310,2 Глауконит9,05,39,1 Контроль3211,15,615,5 Глауконит11,26,116,4 Контроль146 (открытый грунт, на винограднике)40,014-16,1Глауконит49,215,7-19,5

Таблица 4Влияние совместного применения препаратов экстрасол и лигногумат на развитие растений винограда, сорт Фиолетовый раннийВариантВозраст растений, дниВысота растений, смЛистьячисло, шт.площадь, см²Экстрасол, 10 мл/л307,75,64,1Лигногумат, 0,2%306,04,25,2Экстрасол, 10 мл/л + лигногумат 0,2%308,06,15,7Таблица 5Влияние подкормки эмистимом (10^-10%) на развитие адаптированных растений подвоя Кобер 5 ББВариантВозраст раст., месяцПоказатели развития растенийвысота, смчисло листьев, шт.диаметр, смКонтроль0,59,74,70,1Р-р Ч-Б11,57,70,2Эмистим7,89,30,1Р-р Ч-Б+Э13,17,00,1Контроль1,09,75,50,11Р-р Ч-Б16,27,60,15Эмистим9.67,30,1Р-р Ч-Б+Э18,37,00,15Контроль1,510,35,70,1Р-р Ч-Б17,28,00,2Эмистим10,07,70,1Р-р Ч-Б+Э22,58,50,17Контроль2,020,09,00,2Р-р Ч-Б52,012,50,3Эмистим24,37,70,2Р-р Ч-Б+Э69,714,00,4

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам размножения и оздоровления растений. Способ включает отбор растений-регенерантов, высадку растений в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в культивируемых условиях с последующим открытием. В субстрат добавляют глауконит и препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, а также калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, при этом внекорневую подкормку растений осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10^-8-10^-12. Предлагаемый способ позволит снизить инфицирование субстрата, улучшить выход и качество адаптированных растений. 5 табл.

Способ адаптации растений к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в культивируемых условиях с последующим открытием, отличающийся тем, что в субстрат добавляют глауконит, а также препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, а внекорневую подкормку растений во время выгонки осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10^-8-10^-12.