СРЕДСТВО ДЛЯ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ГОРОХА Российский патент 2009 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, а именно к средствам для предпосевной обработки семян, индуцирующей болезнеустойчивость гороха.

Предпосевная обработка семян осуществляется веществами, обладающими защитно-стимулирующим действием, повышающими иммунитет, способствующими увеличению ростовой активности растений, защите их от болезней и вредителей и в конечном итоге - повышению урожайности.

Известен широкий спектр ростовых веществ и средств защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. Значительная часть этих препаратов относится к категории химических соединений, загрязняющих окружающую среду и создающих опасность для здоровья человека и животных. Вместе с тем, требования экологии приводят к необходимости создания препаратов, относящихся к категории биопрепаратов, использование которых было бы эффективно в малых дозах (Озерецковская О.Л. Индуцирование устойчивости растений // Аграрная Россия. - 1999. - №1 (2). C.4-9). - [1].

Известно средство для предпосевной обработки семян Нарцисс ВР, содержащий хитозан (50%) и органические кислоты: янтарную кислоту (30%), глутаминовую кислоту (20%), которое является биопрепаратом. Норма расходования средства 1 л/т, средство рекомендовано для использования на рисе, пшенице, ячмене, подсолнечнике, огурцах (Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации за 2004 год. Издательство «Агрорус», ООО «Агро 48», Липецк, стр.318) - [2].

Недостатком известного средства является его малая эффективность при обработке гороха.

Задачей изобретения является повышение урожайности семян гороха.

Технический результат - увеличение устойчивости к болезням и вредителям.

Поставленная задача решается благодаря тому, что известное средство, содержащее органическую кислоту (салициловую), согласно изобретению дополнительно содержит липиды мицелия гриба Fusarium oxysporum и источник магния при следующем соотношении компонентов: мас.%:

Салициловая кислота - 0,00001 Липиды из мицелия гриба Fusarium oxysporum - 0,0001 Источник магния сульфат магния MgSO₄ - 0,00001 Вода - 99,99988

Салициловая кислота (С₇Н₈О₃) - белый кристаллический порошок, трудно растворимый в холодной воде.

Устойчивость растений к вирусам можно повысить, обрабатывая растения и салициловой кислотой. В ответ на обработку начинается синтез PR-белков (PR-1-белки, PR-2 белки или b-1,3-глюканазы, PR-3-белки). PR-1 белки токсичны для многих грибов. PR-2 белки - b-1,3-глюканазы - расщепляют глюканы клеточной стенки растений и некоторых грибов на более короткие фрагменты. Фрагменты глюканов также способны вызывать иммунную реакцию растительных клеток. PR-3 класс белков - хитиназы, которые расщепляют хитин клеточных стенок грибов. Салициловая кислота вызывает синтез ФАЛ (фенилаланин-аммиаклиазы) и тем самым усиливает собственный биосинтез. Кроме того, салициловая кислота может связываться с некоторыми Fe-содержащими белками (например, с каталазой). При взаимодействии с салицилатом активность каталазы падает, концентрация перекиси водорода и других активных форм кислорода растет. К этому же эффекту приводит взаимодействие салицилата с аскорбат-оксидазой. Повышение концентрации активных форм кислорода стимулирует образование новых порций салициловой кислоты, что приводит к усилению эффекта.

Липиды выделенные из мицелия гриба Fusarium oxysporum представляют собой вещество плотной консистенции при температуре 15-20°С белого цвета с сероватым оттенком, прозрачный в расплавленном состоянии, характеризуется растворимостью в органических растворителях.

При обработке растений липидами патогенных грибов Fusarium oxysporum в растениях возрастает фитоиммунный потенциал, их ткань становится способной быстрее и интенсивнее отвечать на инфицирование возбудителями заболеваний, в результате чего вдвое подавляется распространение инфекции.

Источник магния сульфат магния MgSO₄ представляет собой бесцветные ромбические кристаллы, легко растворимые в воде.

Магний является антистрессовым микроэлементом, стабилизирует структуру рибосомного аппарата клеток и выполняет роль «носителя фосфата», входя в молекулу фитина, который используется в энергетическом обмене и как источник фосфорной кислоты в период прорастания, усиливая устойчивость растений.

Методика выделения липидов из мицелия гриба Fusarium oxysporum

Мицелий гриба растирают в однородную массу при помощи SiO₂. Из однородной массы проводят экстракцию липидов 70% спиртом (C₂H₅OH) в соотношении 1 часть измельченного гриба и 10 частей спирта (1:10). Экстрагируют кипячением на водяной бане с обратным холодильником в течение 30 мин. По окончании экстракции разделяют спиртовой экстракт липидов и нерастворимый осадок гриба. Проводят повторную экстракцию на водяной бане в течение 30 мин с 70% спиртом (C₂H₅OH) в том же соотношении. Также разделяют спиртовой экстракт липидов и нерастворимый осадок гриба. Объединяют оба спиртовых экстракта липидов. Из объединенного экстракта выпаривают спирт при пониженном давлении. После прекращения кипения и выделения пузырьков, колба стоит на водяной бане 15 мин. Далее берут пробу из колбы и проводят качественную реакцию на присутствие этилового спирта: 1 мл испытуемого раствора, содержащий спирт, нагревают с 1 мл 1 н. раствора гидроокиси калия и несколькими каплями 0,1 н. раствора йода до 50°С. В присутствии этилового спирта выпадает желтый осадок йодоформа - CHCl₃. Такую же реакцию дают ацетальдегид и ацетон. Если реакция была отрицательная, то отгонку спирта прекращают.

Получившийся водный экстракт охлаждают до н.у., центрифугируют при 4000 об/мин в течение 15 мин. По окончании центрифугирования получается осадок липогликопротеинового комплекса. Далее проводят экстракцию липидов по Фолчу смесью СН₃ОН:CHCl₃:H₂O в соотношении 1:2:0,8 соответственно. При экстракции проводят интенсивное встряхивание в течение 1 часа. При этом система из прозрачной становится белой. Жидкость расслаивается 4 суток. Получается две фазы: водная и хлороформная. Нижняя хлороформная (она внизу) содержит раствор липидов, водная фаза далее не используется.

Раствор липидов в хлороформе испаряют при 30-40°С на роторном испарителе под вакуумом водоструйного насоса и заливают фосфатным буфером pH 7,0 в соотношении 1:1 (чтобы не произошло окисление двойных связей в непредельных кислотах).

Эффективность данного средства проверена на биологическую активность, осуществляемую с помощью измерения величины пероксидазной активности, являющейся экспресс-методом ускоренной оценки препаратов

Пероксидазная активность определяется методом окисления о-дианизидина в присутствии перекиси водорода в концентрации 10^-3 М и измерения экстинции раствора на фотоэлектроколориметре КФК-2 при длине волны 590 нм. Активность фермента вычисляется по найденной скорости реакции и выражается в относительных единицах на 1 г сырой ткани за 1 минуту. Испытываемые индукторы болезнеустойчивости отбираются по пероксидазозависимому иммунитету, определяемому по активности пероксидазы.

Пример 1-5.

Проводили испытания известного средства Нарцисс, компонентов предлагаемого средства (салициловая кислота 0,00001, липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 и MgSO₄ 0,00001 мас.%) и непосредственно предлагаемого средства. Для этого использовали здоровые и инфицированные Fusarium oxysporum семена гороха. Перед посевом семена замачивают в предлагаемом средстве на 2 часа.

Для испытания средства на биологическую активность определяли активность фермента пероксидазы. Показатели снимали у 5-дневных проростков гороха. Выявлено повышение активности пероксидазы у образцов устойчивого и неустойчивого сорта, как здоровых, так и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха, обработанных предлагаемым средством по сравнению с известным средством и по отдельности компонентами средства (табл.1). Такое повышение пероксидазной активности 5-дневных проростков указывает на формирование у них уже на раннем этапе развития индуцированного иммунитета.

Таблица 1 Влияние регуляторов на пероксидазную активность 5-дневных проростков гороха (у.е.). Варианты Устойчивый сорт Tigra Неустойчивый сорт Орловчанин Здоровые инфицированные Fusarium oxysporum здоровые инфицированные Fusarium oxysporum Нарцисс 1 л/т 410 412 299 302 Салициловая кислота - 0,00001 мас.% 386 450 292 430 MgSO₄ - 0,00001 мас.% 410 458 336 450 Липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 мас.% 407 478 380 432 Предлагаемое средство 518 570 402 491

Под влиянием предлагаемого средства отмечено значительное повышение содержания фитоалексинов в эндокарпе инфицированных растений гороха. В здоровых семенах, обработанных предлагаемым средством, этот показатель соответствует 46,8 мг/мл, в инфицированных повышается до 57,3-67,8 мг/мл. Это указывает на повышение иммунитета инфицированных растений по сравнению с контролем и по отдельности компонентами средства (табл.2).

Таблица 2 Содержание фитоалексинов в эндокарпе инфицированных растений гороха (мг/мл) Варианты Здоровые инфицированные Fusarium oxysporum Ascochyta pisi Ascochyta pinodes Нарцисс, 1 л/т 44.3 44,6 44,5 44,0 Салициловая кислота - 0,00001 мас.% 51.5 58.0 46,8 57.6 MgSO₄ - 0,00001 мас.% 52.0 69.0 59.2 58.2 Липиды Fusarium oxysporum-0,0001 мас.% 51,6 68.1 58,4 62.4 Предлагаемое средство 46.8 67.8 57.3 67.8

При замачивании семян гороха в предлагаемом средстве не происходит поражение Fusarium oxysporum в сравнении с известным средством Нарцисс и компонентами предлагаемого средства (табл.3).

Таблица 3 Влияние регуляторов на проявление заболевания гороха Fusarium oxysporum,% Варианты сорт Орпела Пораженных Степень развития Нарцисс, 1 л/т 24.0 12.0 Салициловая кислота - 0,00001 мас.% 20.0 10.0 MgSO₄ - 0,00001 мас.% 30.0 12.0 Липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 мас.% 12.0 7.0 Предлагаемое средство 0,0 0,0

Предлагаемое средство снижает поражаемость растений гороха болезнями и вредителями. Развитие корневой гнили снижается с 44,2 до 40,3% в сравнении с известным средством Нарцисс и компонентами предлагаемого средства. Развитие аскохитоза снижается с 68,0 до 56,5%. Снижается количество погрызов долгоносика на 1 растение с 17,4 до 13,7 шт. Поврежденность семян плодожоркой снижается с 32,9 до 16,9% (табл.4).

Таблица 4 Биологическая эффективность применения биопрепарата против болезней и вредителей гороха сорта Вега Варианты Корневая гниль, % развития Аскохитоз, % развития Кол-во погрызов Долгоносика на 1 раст., шт Поврежденность Семян плодожоркой, % Нарцисс, 1 л/т 44.2 68.0 17.4 32.9 Салициловая кислота - 0,00001 мас.% 42.1 62.3 13.9 20.8 MgSO₄ - 0,00001 мас.% 41.0 58.2 14.0 20.4 Липиды Fusarium oxysporum-0,0001 мас.% 40.8 56.2 13.1 16.4 Предлагаемое средство 40.3 56.5 13.7 16.9

В полевых условиях выявлено под влиянием предлагаемого средства повышение энергии прорастания семян с 87,5 до 89,0%, количества бобов на одном растении с 2,12 до 2,45 шт., количество семян с 6,15 до 6,79 шт., вес семян с 1 растения с 31,60 до 49,0 г, урожайность с 11,6 до 13,3% в сравнении с известным средством (табл.5).

Таблица 5 Влияние биопрепарата на посевные качества и урожай гороха сорта Вега Варианты Энергия прораст. % Всхожесть, % Кол-во бобов на 1 раст., шт. Кол-во семян, шт. Вес семян с 1 раст., г Урожайность Лаборат. полевая ц/га Нарцисс, 1 л/т 87,5 91,3 91,5 2,12 6,15 31,6 11,6 Салициловая кислота - 0,00001 мас.% 88,1 85,2 84,7 2,20 5,85 34,7 10,9 MgSO₄ - 0,00001 мас.% 88,4 85,2 84,6 2,15 4,99 36,8 11,2 Липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 мас.% 89,0 86,1 84,5 2,30 5,95 47,6 12,8 Предлагаемое средство 89,0 85,3 84,9 2,45 6,79 49,0 13,3

Преимущество предлагаемого средства обусловлено способностью индуцировать болезнеустойчивость растений гороха на ранних этапах развития растений. Это позволяет предотвратить массовое распространение болезней и вредителей.

Механизм действия предлагаемого средства заключается в том, что происходит активизация синтеза ферментов, которые приводят к усиленному образованию фитоалексинов, вызывающих формирование целого комплекса защитных реакций.

Таким образом, использование предлагаемого средства позволяет увеличить ростовые показатели, устойчивость к болезням и вредителям, что ведет к повышению урожайности.

Предлагаемое новое средство экологически безопасно, низко по себестоимости, что предполагает его использование в технологии выращивания гороха без дополнительных затрат на химические средства защиты.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, в частности к средствам для предпосевной обработки семян. Средство содержит липиды из мицелия гриба Fusarium oxysporum, салициловую кислоту и источник магния, воду. Средство комплексно влияет на растения гороха, повышая всхожесть, урожайность, устойчивость к болезням при замачивании семян в растворе, содержащем 2 г средства на 100 л воды. 5 табл.

Средство для предпосевной обработки семян гороха, содержащее органическую кислоту, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит липиды мицелия гриба Fusarium oxysporum и источник магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Салициловая кислота 0,00001 Липиды из мицелия гриба Fusarium oxysporum 0,0001 Источник магния (сульфат магния MgSO₄) 0,00001 Вода 99,99988