СПОСОБ ПРОДЛЕНИЯ ПЕРИОДА ЕСТЕСТВЕННОГО ПОКОЯ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ И ТОРМОЖЕНИЯ ИХ ПРОРАСТАНИЯ Российский патент 2014 года по МПК A01F25/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способу продления периода естественного покоя клубней картофеля при его хранении и торможения прорастания клубней.

Картофель (Solanum tuberosum) - одна из наиболее распространенных с/х культур, имеет все более возрастающую значимость как ценная техническая культура (источник крахмала, спирта и др.) и является незаменимой по калорийности пищевой культурой. Множество исследований посвящено исследованию биологических особенностей картофеля. В настоящее время актуальным является исследование физиологических жизненных циклов картофеля, в частности периода естественного покоя клубней, с целью разработки методов его продления.

Чем дольше клубни картофеля находятся в состоянии естественного покоя, тем меньше потери при хранении. Одной из главных причин потерь является пробуждение почек и рост побегов, в результате чего запасенные вещества клубня расходуются на их образование. При естественном покое, который еще называют глубоким, клубень не прорастает даже при наличии благоприятных условий. Продолжительность естественного покоя клубней определяется несколькими факторами: сортовыми особенностями картофеля, метеорологическими условиями в течение вегетации растений и др.

Свежеубранные клубни находятся в состоянии глубокого покоя, но через некоторое время их прорастание можно сдержать только искусственным путем, для чего используют ингибиторы роста, например гидразид малеиновой кислоты (Н.Н. Мельников и др. Химические средства защиты растений. Справочник. М.: Химия, 1980, с.75). Однако не все известные ингибиторы роста являются экологически безопасными, в частности, у гидразида малеиновой кислоты была обнаружена мутагенная активность.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ торможения прорастания клубней картофеля, описанный в патенте RU 2239320, A01N 55/10, A01N 27/00, 10.11.2004 (прототип). Авторы предлагают в качестве средства для торможения прорастания клубней картофеля при хранении следующий состав, мас.%: медицинский скипидар - 10; тетраэтоксисилан - 45; оксиалкиленоорганосилоксановый блок-сополимер - 45. Клубни картофеля, хранящиеся в овощехранилище при температуре 2-4°C, обрабатывают 5%-ным водным раствором указанного состава и наблюдают за прорастанием клубней.

Способ-прототип достаточно эффективно тормозит прорастание клубней картофеля и снижает массу проростков, но все три компонента состава несут существенную нагрузку на экологию среды, кроме того, отличаются сложностью получения и высокой стоимостью. Следует также отметить, что условия внешней среды при хранении картофеля могут как стимулировать, так и подавлять ростовые процессы. Чем ниже температура, тем медленнее протекают обменные процессы в тканях картофеля, где происходит деление клеток (в меристемах), и это подавляет пробуждение ростовых почек в глазках. При температуре 2-3°C развитие ростовых процессов в клубнях заторможено настолько, что внешне не проявляется в течение длительного времени, то есть торможение прорастания клубней картофеля, наблюдаемое при испытании способа-прототипа, в большой степени обусловлено низкой температурой хранения картофеля, и способ-прототип не продлевает период естественного покоя клубней.

Повышение температуры стимулирует прорастание клубней. При температуре 5-8°C прорастание клубней еще умеренное, но при дальнейшем повышении температуры резко ускоряется. Как уже упоминалось, пока клубни пребывают в состоянии глубокого естественного покоя, они не прорастают даже при наличии благоприятных условий для прорастания, и их можно хранить при температуре 10-12°C.

Задачей изобретения является разработка способа продления периода естественного покоя клубней картофеля, который обеспечит торможение прорастания клубней даже при наличии благоприятных условий для прорастания и будет экологически безопасным.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом торможения прорастания клубней картофеля путем обработки картофеля водным раствором биологически активных веществ, согласно которому клубни картофеля сначала обрабатывают водным раствором пероксида водорода в концентрации 1·10^-2-5·10^-2 М (0,34-1,70 г/л), подсушивают и затем обрабатывают 10-15%-ным водным раствором окисленного крахмалсодержащего продукта, полученного окислением отходов рисового производства в натриевом щелочном растворе в присутствии катализатора, имеющим pH 9.0-11.0, что обеспечивает продление периода естественного покоя клубней картофеля.

В предлагаемом способе продления периода естественного покоя клубней картофеля и торможения их прорастания применяют последовательную двухэтапную обработку клубней водными растворами двух биологически активных веществ: сначала водным раствором ПВ с последующим подсушиванием, затем водным раствором окисленного крахмалсодержащего продукта - натриевой формы окисленного рисового крахмала (ОРК).

ПВ, в отличие от большинства известных ингибиторов роста растений, которые токсичны и неблагоприятно сказываются на экологической обстановке, является нетоксичным и экологически безопасным веществом, к тому же широкодоступен и отличается низкой стоимостью. ОРК также нетоксичен и экологически безопасен, легко разлагается в почве на полезные для растений соединения, помимо биологической активности защищает клубни от повреждений, так как обладает прекрасными клеящими свойствами и высокой адгезией к поверхности клубней. В заявленном способе используют 10-15%-ный водный раствор ОРК, который готовят разбавлением водного раствора исходного водорастворимого продукта, получаемого окислением крахмалсодержащего рисового сырья кислородом или воздухом в растворе гидроксида натрия в присутствии катализатора по известному способу, описанному в патенте RU 2017750, C08B 30/18, C09J 103/02, 15.08.1994.

Предлагаемый способ был испытан на двух сортах картофеля: «Удача» (сорт получен во ВНИИКХ, раннеспелый, устойчив к типичным вирусным болезням) и «Кураж» (выведен в Голландии, среднеранний, устойчив к вирусным заболеваниям, засухоустойчив). Для эксперимента отбирали клубни, калиброванные по величине поперечного диаметра 30-40 мм, выдержанные после выкопки в хранилище. Клубни промывали водой и подсушивали. Опытные образцы обрабатывали водным раствором ПВ в концентрации 1·10^-2-5·10^-2 M (0,34-1,70 г/л), подсушивали и затем обрабатывали 10-15%-ным (100-150 г/л) водным раствором ОРК с pH 9,0-11,0. Контролем служили клубни картофеля, обработанные только водой. Далее опытные и контрольные образцы закладывали в темные камеры с температурой 8-10°C.

Тестирование проводили через 80-120 суток после начала эксперимента. Оценивали количество проросших клубней, тургор клубня, сохранность кожицы, подсчитывали количество проросших почек в глазках, учитывали величину ростков. Кроме того, в контрольных и опытных образцах методом ПМР исследовали изменение времени спин-спиновой релаксации Т₂ внутриклеточной воды и определяли количественное соотношение свободной и связанной внутриклеточной воды. Для ПМР-исследований из центра клубня вырезали образцы весом 0,4 г и помещали их в закрытую ампулу с диаметром 10 мм. Измерение времени спин-спиновой релаксации Т₂ проводили на приборе МИНИ-СПЕК PC 120 с рабочей частотой по протонам 20 МГц.

Пример 1.

Клубни картофеля сорта «Удача» обрабатывали водным раствором ПВ в концентрации 1·10^-2 М (3,4·10^-1 г/л), подсушивали и далее обрабатывали 15%-ным (150 г/л) водным раствором ОРК с pH 10,0. Обработанные и контрольные клубни помещали в темную камеру с температурой +8°C. На 80-е сутки инкубации проводили подсчет количества проросших клубней картофеля с наклюнувшимися глазками. В контроле проросших клубней было 90%, в опыте - 19%.

Методом ПМР измеряли время спин-спиновой релаксации T₂ в контрольных и опытных образцах и определяли процентное соотношение количеств свободной и связанной внутриклеточной воды. В опытных образцах значение T₂ превышало контроль на 41%. Это свидетельствует о большей подвижности протонов внутриклеточной воды в опытных образцах и ослаблении взаимодействия внутриклеточной воды с неводными клеточными структурами, в результате растет количество свободной внутриклеточной воды, что характерно для клубней в состоянии глубокого естественного покоя.

Пример 2 (контрольный).

Клубни картофеля сорта «Удача» обрабатывали аналогично примеру 1, но ПВ использовали в концентрации 5·10^-3 М (1,7·10^-1 г/л). На 80-е сутки инкубации провели подсчет количества проросших клубней с наклюнувшимися глазками. В контроле проросших клубней было 90%, в опыте - 76%.

В опытных образцах значение спин-спиновой релаксации T₂ превышало контроль на 8%.

Пример 3 (контрольный).

Клубни картофеля сорта «Удача» обрабатывали аналогично примеру 1, но ПВ использовали в концентрации 1·10^-1 М (3,4 г/л). На 80-е сутки инкубации провели подсчет количества проросших клубней с наклюнувшимися глазками. В контроле проросших клубней было 90%, в опыте - 24%.

В опытных образцах значение спин-спиновой релаксации T₂ превышало контроль на 36%.

Пример 4.

Клубни картофеля сорта «Удача» обрабатывали аналогично примеру 1. Обработанные и контрольные клубни помещали в темную камеру с температурой +10°C. На 120-е сутки инкубации проводили подсчет количества проросших клубней картофеля с наклюнувшимися глазками. В контроле проросших клубней было 98%, в опыте - 27%.

В опытных образцах значение спин-спиновой релаксации Т₂ превышало контроль на 30%.

Пример 5.

Клубни картофеля сорта «Удача» обрабатывали аналогично примеру 1, но водный раствор ОРК с pH 11,0 использовали в концентрации 10% (100 г/л). Обработанные и контрольные клубни помещали в темную камеру с температурой +10°C. На 90-е сутки инкубации проводили подсчет количества проросших клубней картофеля с наклюнувшимися глазками. В контроле проросших клубней было 96%, в опыте - 20%.

В опытных образцах значение спин-спиновой релаксации T₂ превышало контроль на 40%.

Пример 6.

Клубни картофеля сорта «Кураж» обрабатывали водным раствором ПВ в концентрации 5·10^-2 М (1,7·10^-1 г/л), подсушивали и далее обрабатывали водным раствором ОРК в концентрации 10% (100 г/л) с pH=9, помещали в темную камеру с температурой +8°C. На 91-е сутки вели учет проросших клубней. В контроле проросло 80%, в опыте - 18% клубней картофеля.

Пример 7 (контрольный).

Клубни картофеля сорта «Удача» обрабатывали аналогично примеру 1, но водный раствор ОРК с pH 10,0 использовали в концентрации 16% (160 г/л). Обработанные и контрольные клубни помещали в темную камеру с температурой +10°C. На 90-е сутки инкубации проводили подсчет количества проросших клубней картофеля с наклюнувшимися глазками. В контроле проросших клубней было 96%, в опыте - 20%.

Пример 8 (контрольный).

Клубни картофеля сорта «Удача» обрабатывали аналогично примеру 1, но водный раствор ОРК с pH 10,0 использовали в концентрации 9% (90 г/л). Обработанные и контрольные клубни помещали в темную камеру с температурой +10°C. На 90-е сутки инкубации проводили подсчет количества проросших клубней картофеля с наклюнувшимися глазками. В контроле проросших клубней было 96%, в опыте - 25%.

Исследование влияния концентрации ПВ на эффективность продления периода естественного покоя клубней картофеля и торможения их прорастания показало (см. контрольные примеры 2 и 3), что концентрация ПВ, используемая в предлагаемом способе, не должна быть меньше 1·10^-2 М (0,34 г/л), а увеличение концентрации до 1·10^-1 М (3,4 г/л) не приводит к повышению эффективности способа.

Исследование влияния концентрации ОРК за рамками заявленного интервала показало (контрольные примеры 7 и 8), что использование ОРК в концентрации выше 15% не приводит к повышению эффективности предлагаемого способа, а концентрация ниже 10% менее эффективна. Использование водного раствора ОКК с pH<9 приводит к снижению эффективности способа, а повышение pH до 11,5-12 приводит к потере клубнями способности к прорастанию (для продовольственного картофеля это может быть полезно, но для семенного - вредно).

Таким образом, как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ обеспечивает продление периода естественного покоя клубней картофеля, и клубни не прорастают в условиях, благоприятных для прорастания. Способ экологически безопасен.

Способ торможения прорастания клубней картофеля заключается в том, что клубни обрабатывают водным раствором пероксида водорода в концентрации 1·10^-2-5·10^-2 М (0,34-1,70 г/л), подсушивают и затем обрабатывают 10-15%-ным водным раствором окисленного крахмалсодержащего продукта. Водный раствор крахмалсодержащего продукта, имеющий рН 9.0-11.0, получают окислением отходов рисового производства в натриевом щелочном растворе в присутствии катализатора. Способ обеспечивает продление периода естественного покоя клубней картофеля при его хранении. 8 пр.

Способ торможения прорастания клубней картофеля путем обработки картофеля водным раствором биологически активных веществ, отличающийся тем, что клубни картофеля сначала обрабатывают водным раствором пероксида водорода в концентрации 1·10^-2-5·10^-2 М (0,34-1,70 г/л), подсушивают и затем обрабатывают 10-15%-ным водным раствором окисленного крахмалсодержащего продукта, полученного окислением отходов рисового производства в натриевом щелочном растворе в присутствии катализатора, имеющим рН 9.0-11.0, что обеспечивает продление периода естественного покоя клубней картофеля.