Способ активации проращивания семян пшеницы герматронолом при светодиодном освещении Российский патент 2022 года по МПК A01N59/16 A01N33/02 A01C1/06 A01P21/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к повышению всхожести семян пшеницы в растениеводстве, селекционных работах и расширению области применения в технологиях получения пророщенной пшеницы и микрозелени для здорового питания.

В России введен государственный стандарт определения всхожести семян сельскохозяйственных растений, где рассматривают условия проращивания семян и, как правило, в темноте с учетом факторов температуры и времени для оценки энергии проращивания и всхожести семян (ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. - М., Стандартинформ, 2011). Для семян, отзывчивых по проращиванию к свету, рассматривается в стандарте только естественное освещение. В соответствии с указанным ГОСТ, для семян мягкой и твердой пшеницы нормировано определять их всхожесть на 7 и 8 сутки, соответственно после посева при комнатной температуре (20°С).

Стандарты для проращивания семян при искусственном освещении на данный момент не существуют. Для каждого растения конкретно исследуются вопросы влияния искусственного освещения в различных его составляющих по спектрам электромагнитного излучения, интенсивности и времени воздействия на разных этапах вегетации и фотосинтеза при разработке элементов технологий для защищенного грунта (патент № 2601055, опубликован 27.10.2014, Бюл.№30, МПК А01С1/00, А01С1/02).

Близким к предлагаемому решению аналогом является способ активации проращивания семян пшеницы с их обработкой водным раствором 0,01% гидротермального нанокремнезема в течение 2 часов с последующим посевом и проращиванием в стандартных условиях по температуре и увлажнению семян в течение 7 дней при воздействии узкополосного освещения светодиодами в режиме низкой интенсивности на уровне подложки с семенами (Патент РФ № 2734081, опубл.12.10.2020, Бюл.№ 29, приоритет 12.06.2020 г.).

Однако, данный аналог рассматривает применение регулятора роста кремниевой природы с заданной концентрацией только золя кремнезема и с источником света в дальней красной области монохроматического излучения светодиодного светильника при проращивания семян пшеницы.

Известно, что влияние света на этапе прорастания семян мало связано с интенсивностью фотосинтеза, т.к. фотосинтетический аппарат – листья растений, еще не сформированы.

Наиболее близким техническим решением является предложенный Казаковым В.Н.; Чернышевым Е.А.; Мироновым В.Ф. с соавторами «Способ стимулирования развития культурных растений герматранолом» (патент РФ № 2073439, опубликованный 20.02.1997 г.) путем обработки семян растений пшеницы, огурца, петрушки водным растворами соединения германия с тотэтаноламином формулы N(CH₂CH₂O)₃GeOH в концентрации от 50 до 300 мг/л только для пшеницы и отличных от этих значений концентраций при использовании обработки семян других сельскохозяйственных культур. При этом, замачивание семян пшеницы перед посевом авторы проводили в течение 3 часов в растворах заявленного биологически активного вещества германотрола в диапазоне 50-600 мг/л, что соответствует 0,005- 0,060 %. Авторы при описании своего технического решения приводят данные по проращиванию пшеницы в лабораторных условиях на модели проверки устойчивости проростков пшеницы к стрессу при проращивании при температуре ниже комнатной, а именно 14° С и не приводят данные характеристик освещенности семян в процессе испытаний, хотя в примерах по другим сельскохозяйственным культурам указывают об испытаниях в теплицах, подразумевая их искусственное освещение без указания на его характеристики и фотопериодичность подсветки для защищенного грунта.

Технический результат - расширение возможностей использования германийорганического соединения герматронола и светодиодного освещения в варианте монохроматического спектра области зеленого света в комбинации с обработкой перед проращиванием семян водным раствором герматронола определенной концентрации путем замачивания для повышения всхожести и качества проростков семян по высоте и продуктивности.

Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от прототипа, семена пшеницы до высева выдерживают в течение 2 часов в приготовленном водном растворе герматронола концентрации 0,0001 % после чего проводят посев в стандартных условиях по температуре и увлажнении семян с применением в качестве источника света моноспектрального освещения светодиодами зеленого света (СД ЗС) с длиной волны 525 нм и низкой интенсивности пучка фотонов в 1,44 мкмоль м^-2 с^-1 на уровне подложки с семенами.

Способ осуществляют следующим образом:

Для экспериментальной проверки способа в качестве зерновой культуры использовали озимую пшеницу сорта Немчиновская 24 (оригинатор сорта ФИЦ «Немчиновка», Московская область)).

Для обработки семян пшеницы использовали соединение германия с триэтаноламином – герматронол со структурой подобной силатранам где в качестве радикала, связанным с атомом германия выступает гидроксил. Навеску сухого порошка герматронола растворяли в дистиллированной воде для приготовления рабочей концентрации 0,0001 мас.% для проведения испытаний предложенного способа. Обработку семян проводили, замачивая их в рабочем растворе в течение 2-х часов.

Проращивание семян проводили согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями, а именно: вместо фильтровальной бумаги использовали подложку из минеральной ваты в виде пластин 20*20 см (400 см²). Количество семян по 100 шт. на каждый вариант, повторность трехкратная. Полив проводили дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. Проращивание проводили при температуре 23-24° С. В качестве контроля использовали проращивание семян пшеницы в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84, которые перед посевом предварительно выдерживали в дистиллированной воде в течение 2 часов, а в опытных вариантах проводили проращивание в течение 7 суток но с использованием монохроматического спектра светового излучения с низкой интенсивностью фотонов. Для этого использовали светодиодный источник зеленого света (СД ЗС) длиной волны 525 нм в режиме интенсивности генерируемого потока фотонов в 1,44 мкмоль м^-2 с^-1 на уровне подложки с семенами.

На 7-й день проращивания семян пшеницы определяли всхожесть опытном и контрольном вариантах и измеряли высоту ростков, их массу в 3-х повторностях. Определяли среднее арифметическое по всхожести и измеренным метрическим показателям высоты и массы образцов.

Результаты испытаний реализации способа по параметрам проращивания семян приведены в таблице 1 и 2.

Таблица 1. Всхожесть (7-е сутки, %) семян пшеницы озимой сорта Немчиновская 24 для вариантов контроля и в предлагаемом способе

Вариант опыта Всхожесть, % Увеличение всхожести, % Проращивание семян в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84 - контроль 90 - Обработка семян водным раствором 0,0001% герматронола при освещении
СД ЗС (525 нм) и интенсивности светового потока 1,44 мкмоль м^-2 с^-1 91 +1,1

Таблица 2. Показатели качества ростков пшеницы озимой сорта Немчиновская 24 при проращивании для вариантов контроля и предлагаемого способа

Вариант опыта Высота ростков, см Увеличение высоты ростков относительно контроля, % Средняя масса 100 ростков пшеницы, г Увеличение массы ростков относительно контроля, % Проращивание семян в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84 - контроль 11,2 - 9,18 - Обработка семян водным раствором 0,0001% герматронола при освещении
СД ЗС (525 нм) и интенсивности светового потока
1,44 мкмоль м^-2 с^-1 14,6 30,4 10,24 11,5

Полученные данные позволяют заключить, что проведение проращивания семян пшеницы озимой сорта Немчиновская 24 с предварительной предпосевной обработкой водным раствором 0,0001% германотрола в течение 2 часов с последующим проращиванием в варианте низкоэнергетического монохроматического освещения светодиодами зеленого света с длиной волны 525 нм, позволяет повысить всхожесть на 1,1 % и увеличить высоту проростков и среднюю массу 100 семян на 30,4 % и 11,5 %, соответственно.

Это может найти применение в селекционных работах по отбору высокопродуктивных форм, отзывчивых на избирательное действие светодиодного освещения и биологически активное соединение германия – герматронола, а также в технологиях получения пророщенных семян и микрозелени для здорового питания. Существенным моментом, как для пророщенных семян, так и для первичной микрозелени и их использования для питания является наличие пигментов первичного фотосинтеза – хлорофилла для опытного варианта предложенного способа по сравнению с контролем. В контроле пророщенные семена представляют собой этиолированные бесцветные ростки, а в опытном варианте проростки имеют зеленый цвет, что характерно для хлорофиллсодержащих растений при активном фотосинтезе.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ активации проращивания семян пшеницы герматранолом при светодиодном освещении, причем семена обрабатывают водным раствором 0,0001% герматранола в течение 2 часов с последующим посевом и проращиванием в стандартных условиях по температуре и увлажнении семян в течение 7 дней при воздействии узкополосного освещения светодиодами зеленого света СД ЗС с длиной волны 525 нм в режиме низкой интенсивности в 1,44 мкмоль м^-2⋅с^-1 на уровне подложки с семенами. Изобретение позволяет повысить всхожесть, качество проростков семян пшеницы. 2 табл.

Способ активации проращивания семян пшеницы герматранолом при светодиодном освещении, отличающийся тем, что семена обрабатывают водным раствором 0,0001% герматранола в течение 2 часов с последующим посевом и проращиванием в стандартных условиях по температуре и увлажнении семян в течение 7 дней при воздействии узкополосного освещения светодиодами зеленого света СД ЗС с длиной волны 525 нм в режиме низкой интенсивности в 1,44 мкмоль м^-2⋅с^-1 на уровне подложки с семенами.