СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ RHODIOLA ROSEA L. Российский патент 2024 года по МПК A01N65/03 A01P21/00 A01H6/32 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству, может найти применение при получении растений золотой корень (Rhodiola rosea L.) с повышенной урожайностью без применения химических средств защиты или стимулирования растений.

Известен способ выращивания Rhodiola rosea L. (родиола розовая, золотой корень) [1]. Известный способ заключается в применении притенения и полива вегетативно размноженных растений Rhodiola rosea, при выращивании в культуре. Для притенения используются специальные щиты, которые устанавливают на делянках горизонтально или под углом 45°С. Щиты необходимо держать на делянках в течение всего лета, убирать лишь на время полива. В конце июля - августе, когда растения окрепнут, щиты можно постепенно снимать: сначала на время ненастной погоды, затем вечером и утром, и наконец, убрать с делянок совсем.

Недостатками известного способа, является наличие ряда трудоемких и энергозатратных приемов возделывания растения, связанных с притенением. Кроме того, способ не предусматривает увеличение каких-либо показателей сырьевой продуктивности, а направлен лишь на успешное выживание особей вида в не естественных для него условиях равнины.

Известен способ выращивания родиолы розовой описанный в патенте RU 2597244 C2 [2]. Он основан на проведении посева и выращивание полос из касатика пикульки для защиты родиолы розовой от неблагоприятных условий с проективным покрытием 40-60%, с внесением влагоудерживающего частично разбухшего гидрогеля. По заявлению авторов, способ способствует увеличению массы корней на 39,4% с 0,88 г до 2,22 г у особей первого года культивирования, размноженных вегетативным способом.

Недостатком данного способа является использование инородного агента (гидрогеля) что приводит к удорожанию агротехнологии, его использование не всегда целесообразно, в районах с достаточным увлажнением почв необходимо искать иные пути увеличения подземной массы Rhodiola rosea.

Известно, что водоросли являются ценным органическим удобрением и могут применяться в качестве биостимуляторов роста растений. В последние годы экстракты морских водорослей все шире используются в сельском хозяйстве для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Эффект достигается за счет стимуляции процессов роста и развития растений, а также за счет улучшения качества конечной продукции. Как показывают опыты, эффект зависит от концентрации экстракта. Отмечено, что растения, обработанные экстрактом A. nodosum, всегда превосходили по всем параметрам урожая контроль, выращиваемый обычным способом. Кроме того, внесение экстракта A. nodosum из расчета 1,5 кг/га значительно увеличило содержание антоцианов, фенолов и сухого вещества в ягодах винограда [3, 4, 5, 6].

Известна процедура получения биомассы родиолы розовой in vitro по патенту MD894 [7], способ согласно изобретению, включает культивирование каллуса из листьев стерильных побегов Rhodiola rosea на агаризованной среде Мурасиге-Скуга. питательная среда с добавлением 1,5 мг/л 6-бензиламинопурина, 0,5 мг/л α-нафтилуксусной кислоты и 0,1% стерильного водного раствора 5% сухих веществ, полученных из биомассы зеленой водоросли Spirogira sp. экстракцией этанолом.

Таким образом, известно применение экстракта водорослей при культивировании Rhodiola rosea in vitro. Однако не найдены сведения об использовании экстрактов водорослей для увеличения основного показателя сырьевой продуктивности (массы подземной части) Rhodiola rosea.

Техническая задача является разработка способа увеличения основного показателя сырьевой продуктивности (массы подземной части - корневища и корни) Rhodiola rosea c использованием экологически чистых стимуляторов, лишенных недостатков химических средств защиты или стимулирования растений, характеризующегося меньшей трудоемкостью и большей экономичностью.

Технический результат заключается в достоверном увеличении сырьевой продуктивности подземной части (корневищ с корнями) Rhodiola rosea не менее чем на 80% интенсификации метаболических процессов, без применения химических средств защиты или стимулирования растений.

Технический результат достигается за счет внекорневой обработки биостимулятором вегетирующих растений в течение периода активного роста с периодичностью 1 раз в 2 недели, в качестве биостимулятора используют водный экстракт Ascophyllum nodosum в концентрации 0,5%.

Определение оптимальных и технологичных режимов внекорневой обработки биостимулятором вегетирующих растений Rhodiola rosea.

В течение одного вегетационного сезона, проводили внекорневую обработку Rhodiola rosea L. водными растворами биостимуляторов - водный экстракт Ascophyllum nodosum в концентрации 0,5% и 0,3%, в разных схемах внесения 2 раза в 1 неделю и 1 раз в 2 недели для определения оптимальных и технологичных режимов обработки. В качестве водного экстракта Ascophyllum nodosum применяли удобрение ВИТАМАР экстракт морских водорослей (производство компании Neotech bio, Россия). Данный препарат экстракта Ascophyllum nodosum был выбран из-за доступности и невысокой стоимости.

Эксперимент-контроль проводили в те же сроки и в той же схеме внесения, что и с использованием экстракта Ascophyllum nodosum, в качестве контрольного раствора для внекорневых подкормок использовали дистиллированную воду.

Обработке подвергались особи Rhodiola rosea прегенеративного и генеративного периодов развития. Оценивали влияние биостимуляторов на двухлетних особях Rhodiola rosea с помощью показателей массы корней и корневищ, а также удельной поверхностной плотности листа (УППЛ). Схема эксперимента представлена в таблице 1.

Таблица 1. Схема эксперимента внекорневых подкормок Rh. rosea водным экстрактом Ascophyllum nodosum Схема эксперимента Витамар 0,5% Витамар 0,3% Контроль, H₂O 2 раза в 1 неделю 1 раз в 2 недели 2 раза в 1 неделю 1 раз в 2 недели 2 раза в 1 неделю 1 раз в 2 недели ext 0,5% (2/1) ext 0,5% (1/2) ext 0,3% (2/1) ext 0,3% (1/2) - Оцениваемые показатели: УППЛ, масса корневища с корнями

Удельная поверхностная плотность листа является интегральным показателем, отражающим накопление сухого вещества на единицу площади листа. Этот показатель выражает отношение сухой массы листа к его площади и косвенно характеризует толщину листа. У сухих листьев измерялась масса и площадь, по полученным данным рассчитывался показатель удельной поверхностной плотности листа, как отношение сухой массы (мг) к площади (см²). Площадь листьев измерялась с использованием программы AxioVision (Carl Zeiss). Показатель использован для демонстрации общей продуктивности растения, понимаемой в данной работе как показатель способности создавать, консервировать и трансформировать органическое вещество.

Расчет проводили по формуле.

УППЛ = M/S,

где М - воздушно сухая масса листовой пластинки, мг;

S - площадь листовой пластинки, см² [8,9].

Сырьевую продуктивность оценивали, как массу сырой подземной части (корневища с корнями) выкопанную в конце вегетационного сезона, после отмирания надземных частей. Выкопку проводили без выбора [10].

Все цифровые данные первоначально были проверены на нормальность распределения с использованием критерия Шапиро-Уилка. Из-за аномального распределения переменных для дальнейшей статистической обработки использовался метод непараметрической статистики U-тест. Методы непараметрической статистики применялись даже в том случае, если часть данных, используемых при статистической обработке, имела нормальное распределение, а другая часть - аномальное.

Способ иллюстрируется следующими чертежами:

Фиг 1. Столбчатые диаграммы результатов обработки Rhodiola rosea водным экстрактом Ascophyllum nodosum 0,3%: показатели УППЛ, мг/см² (А); показатели сырьевой продуктивности, масса корневищ с корнями, г (Б), где: control - контроль; ext 0,3% (2/1) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,3% с периодичностью 2 раза в 1 неделю; ext 0,3% (1/2) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,3% с периодичностью 1 раз в 2 недели.

Фиг. 2 Столбчатые диаграммы результатов обработки Rhodiola rosea водным экстрактом Ascophyllum nodosum 0,5%: показатели УППЛ, мг/см² (А); показатели сырьевой продуктивности, масса корневищ с корнями, г (Б), где: control - контроль; ext 0,5% (2/1) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,5% с периодичностью 2 раза в 1 неделю; ext 0,5% (1/2) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,5% с периодичностью 1 раз в 2 недели.

Фиг. 3. Диаграмма отклонения от контроля показателей УППЛ в % (А) и сырьевой продуктивности (корневища и корни) в % (Б), где: ext 0,3% (2/1) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,3% с периодичностью 2 раза в 1 неделю; ext 0,3% (1/2) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,3% с периодичностью 1 раз в 2 недели; ext 0,5% (2/1) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,5% с периодичностью 2 раза в 1 неделю; ext 0,5% (1/2) - внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,5% с периодичностью 1 раз в 2 недели.

Примеры осуществления способа представлены ниже.

Пример 1.

Разработку способа увеличения сырьевой продуктивности подземной части Rhodiola rosea L. проводили в условиях открытого грунта на территории учебно-экспериментального участка Сибирского ботанического сада, расположенного в юго-восточной части города Томска на площади более 100 га в течение вегетационного сезона 2023 года. В качестве модельных растений использовались собственные репродукции растений Rhodiola rosea L., находящихся в условиях интродукционного эксперимента более двадцати лет. Растения Rhodiola rosea были выращены рассадным способом в 2021 году, к моменту начала эксперимента представляли собой разновозрастную агропопуляцию особей прегенеративного и генеративного периодов развития. Выращивание проходило на лугово-черноземных почвах, которые отличаются высоким содержанием гумуса (5,0%) и хорошо обогащены элементами питания фосфором и калием (P₂O₅ 235 мг/кг K₂O 180 мг/кг). Общая численность выборки проанализированных особей, участвующих в эксперименте, была более 40 экземпляров для каждого варианта опыта. Проводили внекорневое внесение водного экстракта Ascophyllum nodosum 0,3% с периодичностью 2 раза в 1 неделю и 1 раз в 2 недели. Обработки продолжались в течение всего вегетационного сезона с мая по август, были прекращены лишь после начала активного оттока пластических веществ в корневище с корнями.

Полученные данные свидетельствуют о наличии тенденции к увеличению показателя УППЛ при использовании схемы обработки 1 раз в 2 недели. Показатели УППЛ увеличивались на 3,6%. Однако следует отметить, что достоверных отличий обнаружено не было. При анализе действия концентрации 0,3% при разных схемах внесения, установили тенденцию к увеличению массы корней и корневищ при схеме внесения 1 раз в 2 недели. Эти данные соотносятся друг с другом, однако в данном случае, возможно говорить лишь о тенденции к увеличению показателей общей и сырьевой продуктивности.

Пример 2.

В случае технической возможности проводить обработки большей концентрацией испытуемого раствора, при прочих равных условиях (пример 1), оценивали влияние концентрации 0,5% водного экстракта Ascophyllum nodosum в тех же схемах внесения (Фиг. 2).

В случае с показателями УППЛ при концентрации 0,5% водного экстракта Ascophyllum nodosum так же достоверных отличий не установлено, обнаружена лишь тенденция к увеличению при схеме внесения 2 раза в 1 неделю. Однако при обработке 1 раз в 2 недели отмечено достоверно отличающееся увеличение массы корневищ и корней на 82,7% при величине p <0,05 (Фиг. 3). Параметр варьирует в контроле от 3,39 г до 22,0, при обработке водным экстрактом Ascophyllum nodosum в концентрации 0,5% и схеме внесения 1 раз в 2 недели параметр варьировал от 9,62 г до 29,84 г.

Таким образом, разработанный способ позволяет исключить применение трудоемких способов сохранения жизнеспособности особей, а также способствует значительному до 82,7% увеличению показателей сырьевой продуктивности (масса корневищ с корнями) Rhodiola rosea. Разработанный способ позволяет проводить обработку водным экстрактом Ascophyllum nodosum с периодичностью 1 раз в 2 недели с получением положительных морфофизиологических эффектов. Достоверность отличия увеличения массы подземной части Rhodiola rosea при обработке 0,5% концентрации водного экстракта Ascophyllum nodosum при схеме внесения 1 раз в 2 недели доказана при величине p<0,05, что свидетельствует об объективности разработанного способа.

Предложенный способ можно применять при разработке ресурсосберегающих агротехнологий производства лекарственного растительного сырья, с возможностью разработки агротехники по принципам органического производства.

Источники информации:

1. Саратиков А.С., Краснов Е.А. Родиола розовая (золотой корень) Томск, изд-во ТГУ, 2004, 288 с.; Ким Е.Ф. Эколого-биологические основы интродукции родиолы розовой Rhodiola rosea L. (сем. Crassulaceae) в предгорьях Алтая: автореф. дисс. канд. биол. наук - Киев, 1977. 20 с.

2. Патент N RU 2597244 C2 Российская Федерация. Способ выращивания родиолы розовой: заяв. 2014122674/13, 2014.06.03: опубликовано: 2016.09.10 / Мартынова М.А., заявитель Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт аграрных проблем Хакасии Россельхозакадемии.

3. Khan W., Rayirath U.P., Subramanian S., Jithesh M.N., Rayorath P., Hodges D.M., Critchley A.T., Craigie J.S., Norrie J., Prithiviraj B. Seaweed extracts as biostimulants of plant growth and development // J. Plant Growth Regul. - 2009. - Vol. 28. - P. 386-399. Doi: 10.1007/ s00344-009-9103-x

4. Rayorath P., Narayanan J.M., Farid A., craan W., Palanisamy R., Hankins S., Critchley A.T., Prithiviraj B. Rapid bioassays to evaluate the plant growth promoting activity of Ascophyllum nodosum (L.) Le Jol. using a model plant, Arabidopsis thaliana (L.) Heynh // J. Appl. Phycol. - 2008. - Vol. 20. - P. 423-429. Doi: 10.1007/ s10811-007-9280-6

5. Mattner S.W., Milinkovic M., Arioli T. Increased growth response of strawberry roots to a commercial extract from Durvillaea potatorum and Ascophyllum nodosum // J. Appl. Phycol. - 2018. - Vol. 30. - P. 2943-2951. Doi: 10.1007/s10811-017-1387-9

6. Frioni T., Sabbatini P., Tombesi S., Norrie J., Poni S., Gatti M., Palliotti A. Effects of a biostimulant derived from the brown seaweed Ascophyllum nodosum on ripening dynamics and fruit quality of grapevines // Sci. Hortic. - 2018. - Vol. 232. - P. 97-106. Doi: 10.1016/2Fj.scienta. 2017.12.054

7. Procedeu de obţinere a biomasei calusului de rhodiola rosea l. in vitro. MD894. 2014-10-20).

8. Garnier E., Shipley B., Roumet C., and Laurent G. A standardized protocol for the determination of specific leaf area and leaf dry matter content // Funct. Ecol. - 2001. - № 15. - P. 688-695.

9. Cornelissen J.H.C., Lavorel S., Garnier E., Díaz S., Buchmann N., Gurvich D.E., Reich P.B., ter Steeg H., Morgan H.D., van der Heijden M.G.A., Pausas J.G. and Poorter H. A handbook of protocols for standardised and easy measurement of plant functional traits worldwide // Australian Journal of Botany. - 2003. - № 51. - P. 335-380.

10. Методика исследований при интродукции лекарственных и эфиромасличных растений. - Москва: ФГБНУ ВИЛАР, 2022. - 64 с.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ увеличения сырьевой продуктивности Rhodiola rosea L. предусматривает внекорневую обработку биостимулятором вегетирующих растений в течение периода активного роста с периодичностью 1 раз в 2 недели, где в качестве биостимулятора используют водный экстракт Ascophyllum nodosum в концентрации 0,5%. Предлагаемый способ увеличения сырьевой продуктивности Rhodiola rosea L. обеспечивает увеличение массы подземной части, а именно: корневища с корнями, интенсификацию метаболических процессов без применения химических средств защиты или стимулирования растений, а также является экологически безопасным. 6 ил., 1 табл., 2 пр.

Способ увеличения сырьевой продуктивности Rhodiola rosea L., характеризующийся тем, что проводят внекорневую обработку биостимулятором вегетирующих растений в течение периода активного роста с периодичностью 1 раз в 2 недели, в качестве биостимулятора используют водный экстракт Ascophyllum nodosum в концентрации 0,5%.