Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений Российский патент 2024 года по МПК A01C1/00 

Изобретение относится к сфере сельского хозяйства и может быть использовано в процессе подготовки семян к посеву.

Известен способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур с целью повышения их всхожести, в соответствии с которым замачивание семян осуществляется в суспензии Chlorella vulgaris, плотностью 60-80 млн клеток/мл в течение не менее 4 часов. После замачивания семена обрабатывают соответствующим для данной культуры протравливателем путем опудривания нормой 2/3 от рекомендуемой. Однако указанный метод обработки предполагает использование суспензий Chlorella vulgaris с определенной величиной содержания живых клеток в единице объема [1]. Данный подход может быть обеспечен дополнительным технологическим звеном, специализирующимся на выращивании водорослей. Это, в свою очередь требует дополнительного оборудования наличие регламента, а также специалиста-альголога, что в итоге приводит к усложнению и удорожанию всего процесса.

Известен также способ, согласно которому в качестве стимулятора прорастания семян используют водный раствор тетрагидраттетраборатаммонийдиформамида. Концентрация действующего вещества составляет 0,002-0,003%. Обеспечивается повышение энергии прорастания и всхожести семян астровых, пасленовых и маревых, ускорение начала созревания и увеличение урожайности [3]. Указанный способ обработки семян предполагает использование редкого и дорогого препарата, доступ к которому в случае широкой востребованности, ограничен. Кроме, того, не приводятся сведения о стимулирующем влиянии на представителей однодольных, в частности культурных злаков.

Известен способ стимуляции всхожести семян, где в качестве биостимулятора прорастания семян использовалось химическое средство - аскорбат [4]. Согласно ему семена вымачивались в растворе аскорбата в течение 16 ч при комнатной температуре. Однако способ рекомендован для обращения с селекционным материалом, имеющим пониженную всхожесть и жизнеспособность как мягкий, щадящий способ повышения всхожести семян, в связи с чем, для большинства семян продуктивных линий такой способ является малоэффективным.

Описан способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений, в котором решение задачи достигается путем предпосевной обработки семян культуральной жидкостью штамма Bacillus subtilis IS-10[5], содержащей фитогормоны. Однако, приведенный перечень продуцируемых бактериальной культурой биофакторов, позволяет сделать вывод о том, что часть из указанных принадлежит к категории первичных, а часть - к категории вторичных метаболитов. Данное обстоятельство может достаточно сильно затруднять получение конечного продукта со стабильными характеристиками. Это связано с тем, что у большинства микроорганизмов-продуцентов соответствующая биохимическая активность обуславливается фазовыми возрастными переходами, что в свою очередь отражается на балансе веществ, получаемых в ходе первичного и вторичного метаболизмов. Таким образом, обеспечить регуляцию процесса биосинтеза целевых метаболитов можно с привлечением дорогостоящего оборудования в виде биореакторов, снабженных средствами контроля хода ферментации.

Известно средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур (варианты), согласно которому, семена сельскохозяйственных культур обрабатывают баковыми смесями средств. Смесь по каждому варианту содержит разведенные в воде рассол бишофита, салициловую кислоту и дополнительные компоненты. Дополнительные компоненты смесей включают, в зависимости от высеваемой культуры, никотиновую кислоту, витамин В12, витамин С - 0,01, витамин В6, витамин В1, парааминобензойную кислоту или арахидоновую кислоту либо их комбинации. Такой подход позволяет повысить продуктивность сельскохозяйственных культур и улучшить качество продукции без ухудшения фитосанитарной обстановки в посевах [6]. Однако, в связи с тем, что биохимические механизмы включенной в препарат парааминобензойной и предлагаемой в качестве альтернативы арахидоновой кислоты совершенно разные, то достичь стабильного и воспроизводимого результата на разных культурах не представляется возможным.

Наиболее близким по технологической сущности приемов достижения целевого эффекта является способ получения базовой композиции биопрепарата для растениеводства [7]. Изобретение представляет собой способ получения базовой композиции биопрепарата для растениеводства, включающий в себя наработку биомассы гриба Mortierella alpina BKПMF-1134, удаление культуральной жидкости, извлечение из мицелия комплекса жирных кислот с преобладанием арахидоновой кислоты, приготовление из него спиртового раствора с введением дополнительных компонентов. Препарат предназначен, в том числе и для предпосевной обработки семян, причем расход препарата составляет - 1,0 мл/т, расход рабочей жидкости - 10 л/т, а сама композиция характеризуется содержанием арахидоновой кислоты в количестве 0,3 г/л.

Однако данный способ направлен на оптимизацию разработки самого биопрепарата, а эффект последнего, определяемый воздействием арахидоновой кислоты нельзя считать в достаточной степени воспроизводимым по ряду причин. Во-первых, способ предполагает использование единственного штамма продуцента, доступность которого не может быть абсолютной, во-вторых, использование препарата в указанных дозировках и с указанным содержанием арахидоновой кислоты не способно обеспечить сохранность биохимических свойств последней - при контакте с воздушными массами неизбежно окисление продукта и снижение его эффективности.

Задачей настоящего изобретения является создание воспроизводимого способа обработки семян сельскохозяйственных растений с целью увеличения всхожести и энергии прорастания семян, а также расширение ассортимента доступных средств для повышения всхожести.

Поставленная задача решается тем, что для увеличения всхожести семена растений опрыскивают липидным экстрактом, полученным путем биосинтеза культурой Mortierella alpina, содержащим арахидоновую кислоту в количестве от 20,0 до 40,0% и растворенным в системе растворителей вода-диметилсульфоксид с итоговым распределением по массовым долям в соотношении: 8 частей воды, 1 часть липидного экстракта, 1 часть диметилсуль-фоксида.

Для получения липидного экстракта культивируют культуру гриба Mortierella alpina (один из штаммов с известными продуктивными характеристиками по отношению к синтезу арахидоновой кислоты). Для выращивания мицелия используют питательную среду следующего состава (г/л): глюкоза -40,0; кукурузный экстракт - 10,0; глицерин - 5,0; магния сульфат - 0,5; калия хлорид - 0,5; кальция хлорид - 2,0; калия нитрат - 2,0; калий фосфорнокислый однозамещенный - 1,0; вода водопроводная - до 1 литра. Культивирование осуществляют в условиях круговой качалки при температуре окружающей среды +25,0±2,0°С в течение 120,0-144,0 ч. Погруженное культивирование обеспечивает высокие темпы роста биомассы продуцента за счет эффективного массообмена, что, в свою очередь, обеспечивает синхронизацию этапов онтогенеза продуцента и единовременный синтез целевых метаболитов. Выращенный мицелий отделяют от культуральной жидкости фильтрацией, высушивают в условиях вакуума, затем заливают 10%-м раствором НС1 в 95%-ом этаноле, выдерживают в течение 2 ч в нормальных условиях, затем заливают гексаном, многократно встряхивают и удаляют гексан в роторно-вакуумном испарителе. В полученном липидном экстракте доля арахидоновой кислоты составляет от 20,0 до 40,0% от массы прочих компонентов экстракта.

Липидный экстракт (этиловые эфиры жирных кислот) помещаются во флаконы и хранятся под аргоновой или азотной подушкой. Для целевого применения липидный экстракт смешивают с водой и диметилсульфоксидом с итоговым распределением по массовым долям в соотношении: 8 частей воды, 1 часть липидного экстракта, 1 часть диметилсульфоксида.

Технический результат достигается за счет стимулирующего ростовые процессы семян действия компонентов препарата: арахидоновая кислота, содержащаяся в липидном экстракте и ее метаболиты оказывают влияние на процессы экспрессии генов, осуществляющих контроль за ростовыми факторами, факторами дифференцировки и развития, а использование в составе препарата диметилсульфоксида обеспечивает большую проницаемость клеточных мембран семян растений, что повышает степень проникновения компонентов липидного экстракта, в том числе арахидоновой кислоты, что определяет целевой эффект даже при малых концентрациях препарата. Обработку семян проводят за 1-2 суток до высева путем опрыскивания препаратом из расчета 1,0 литр на 100,0 кг семян, а время экспозиции не регламентируется (до полного высыхания препарата на поверхности семян). Благодаря воздействию препарата обеспечивается повышение уровня лабораторной всхожести на 4-6% и энергии прорастания семян на 9-12% при оценке согласно ГОСТ 12038-84, относительно контроля.

Пример 1.

Для проведения испытаний подготовленные семена кукурузы гибрида Ладожский 198 М опрыскивали препаратом, включающим липидный экстракт, содержащий в составе 20,0-40,0% арахидоновой кислоты, в смеси с водой и диметилсульфоксидом из расчета 10,0 мл препарата на 1,0 кг семян, и оставляли до полного высыхания препарата (опытный вариант). Параллельно аналогичное количество семян опрыскивали водой (10,0 мл воды на 1,0 кг семян - контроль) и аналогичное количество семян опрыскивали раствором диметилсульфоксида в воде для оценки возможного влияния указанного вещества (1,0 мл диметилсульфоксида, растворенный в 9,0 мл воды на 1,0 кг семян). Определение всхожести и энергии прорастания проводили в соответствии с ГОСТ 12038-84. Влажный песок для проращивания семян помещали в растильню (фаянсовую, пластмассовую), наполненную до 2/3 высоты, разравнивали и затем рядами, на расстоянии не менее 0,5-1,5 мм друг от друга, раскладывали на него предварительно обработанные семена в количестве 50,0 шт. (всего три варианта, все варианты изучены в четырех повторениях).

Результаты опыта свидетельствуют о достоверном повышении энергии прорастания и всхожести семян и приводятся в таблице 1.

Таким образом, в опыте с семенами кукурузы установлено увеличение энергии всхожести семян на 11% по сравнению с контролем, а также увеличение всхожести семян на 6%. Отмечено также стимулирующее влияние препарата на ростовые процессы: длина проростка в среднем увеличилась на 13%, а длина главного корня на 7%. Диметилсульфоксид достоверного стимулирующего влияния на изученные показатели не оказал.

Пример 2.

Для проведения испытаний подготовленные семена ячменя сорта Сурский фаворит опрыскивали препаратом, включающим липидный экстракт, содержащий в составе 20,0-40,0% арахидоновой кислоты, в смеси с водой и диметилсульфоксидом из расчета 10,0 мл препарата на 1,0 кг семян, и оставляли до полного высыхания препарата (опытный вариант). Параллельно аналогичное количество семян опрыскивали водой (10,0 мл воды на 1,0 кг семян - контрольный вариант № 1) и аналогичное количество семян опрыскивали раствором диметилсульфоксида в воде (1,0 мл диметилсульфоксида, растворенный в 9,0 мл воды на 1,0 кг семян - контрольный вариант №2). Определение всхожести и энергии прорастания проводили в соответствии с ГОСТ 12038-84. Влажный песок для проращивания семян помещали в растильню (фаянсовую, пластмассовую), наполненную до 2/3 высоты, разравнивали и затем рядами, на расстоянии не менее 0,5-1,5 мм друг от друга, раскладывали на него предварительно обработанные семена в количестве 100,0 шт. (всего три варианта, один опытный и два контрольных, все варианты изучены в четырех повторениях).

Результаты опыта свидетельствуют о достоверном повышении энергии прорастания и всхожести семян и приводятся в таблице 2.

Таким образом, в опыте с семенами ячменя установлено увеличение энергии всхожести семян на 12% по сравнению с контролем, а также увеличение всхожести семян на 4%. Отмечено также стимулирующее влияние препарата на ростовые процессы: длина проростка в среднем увеличилась на 18%, а длина главного корня на 5%. Диметилсульфоксид достоверного стимулирующего влияния на изученные показатели не оказал.

Пример 3.

Для проведения испытаний подготовленные семена гороха посевного сорта Флагман 7 опрыскивали препаратом, включающим липидный экстракт, содержащий в составе 20,0-40,0% арахидоновой кислоты, в смеси с водой и диметилсульфоксидом из расчета 10,0 мл препарата на 1,0 кг семян, и оставляли до полного высыхания препарата (опытный вариант). Параллельно аналогичное количество семян опрыскивали водой (10,0 мл воды на 1,0 кг семян - контрольный вариант № 1) и аналогичное количество семян опрыскивали раствором диметилсульфоксида в воде (1,0 мл диметилсульфоксида, растворенный в 9,0 мл воды на 1,0 кг семян - контрольный вариант № 2). Определение всхожести и энергии прорастания проводили в соответствии с ГОСТ 12038-84. Влажный песок для проращивания семян помещали в растильню (фаянсовую, пластмассовую), наполненную до 2/3 высоты, разравнивали и затем рядами, на расстоянии не менее 0,5-1,5 мм друг от друга, раскладывали на него предварительно обработанные семена в количестве 100,0 шт. (всего три варианта, один опытный и два контрольных, все варианты изучены в четырех повторениях).

Результаты опыта свидетельствуют о достоверном повышении энергии прорастания и всхожести семян и приводятся в таблице 3.

Таким образом, в опыте с семенами гороха установлено увеличение энергии всхожести семян на 9% по сравнению с контролем, а также увеличение всхожести семян на 4%. Отмечено также стимулирующее влияние препарата на ростовые процессы: длина проростка в среднем увеличилась на 12%, а длина главного корня на 9%. Диметилсульфоксид достоверного стимулирующего влияния на изученные показатели не оказал.

Источники информации

1. Патент № 2539488 С1, Российская Федерация, МПК А01С 1/06, A01N 59/14, A01N 33/00. Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур: № 2014104071/13: заявл. 05.02.2014 : опубл. 20.01.2015 / В.Г. Скворцов, М.А. Ершов, И.Г. Ершова. - EDN TMPYEF.

2. Патент № 2539488 С1, Российская Федерация, МПК А01С 1/06, A01N 59/14, A01N 33/00. Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур: № 2014104071/13: заявл. 05.02.2014 : опубл. 20.01.2015 / В.Г. Скворцов, М.А. Ершов, И.Г. Ершова. - EDN TMPYEF.

3. Патент № 2539488 С1, Российская Федерация, МПК А01С 1/06, A01N 59/14, A01N 33/00. Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур: № 2014104071/13: заявл. 05.02.2014 : опубл. 20.01.2015 / В.Г. Скворцов, М.А. Ершов, И.Г. Ершова. - EDN TMPYEF.

4. Патент № 2004102 С1, Российская Федерация, МПК А01С 1/00. Способ повышения всхожести семян: № 05051406: заявл. 07.07.1992 : опубл. 15.12.1993 / М. С.Рубцова; заявитель Нижегородский сельскохозяйственный институт.- EDN ZSQKPA

5. Патент № 2662992 С1, Российская Федерация, МПК C12N 1/20, АО 1С 1/06, A01N 63/02. Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений: № 2017131297: заявл. 05.09.2017:опубл. 31.07.2018 / Б. П. Струнин; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Базис". -EDN TWZFFE.

6. Патент № 2341928 С2, Российская Федерация, МПК А01С 1/06, A01N 31/00, A01N 33/00. Средство для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур (варианты): № 2007104306/13: заявл. 05.02.2007 : опубл. 27.12.2008 / А.А. Астахов, А.М. Салдаев, А.В. Ломтев; заявитель ГНУ Нижне-Волжский научно-исследовательский институт сельского хозяйства. - EDN ZJQJVB.

7. Патент № 2596921 С2, Российская Федерация, МПК A01N 63/04, C12N 1/00. Способ получения базовой композиции биопрепарата для растениеводства: № 2013133210/10: заявл. 16.07.2013 опубл. 10.09.2016 / И. М. Давлет-баев; заявитель Общество с ограниченной ответственностью "Органик парк". - EDN LFJABP.

8. ГОСТ 12038-84. Межгосударственный стандарт. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести (утв. и введен в действие Постановлением Госстандарта СССР от 19.12.1984 N 4710) (ред. от 01.03.1995. с изм. от 01.10.1999).

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений липидным экстрактом, для получения которого культивируют культуру гриба Mortierella alpine. При этом липидный экстракт содержит арахидоновую кислоту в количестве от 20,0 до 40,0% от массы компонентов экстракта. Полученный липидный экстракт перед применением смешивают с водой и диметилсульфоксидом с итоговым распределением по массовым долям в соотношении: 8 частей воды : 1 часть липидного экстракта : 1 часть диметилсульфоксида. Изобретение обеспечивает повышение всхожести семян сельскохозяйственных растений. 3 табл., 3 пр.

Способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений биостимулятором, отличающийся тем, что в качестве биостимулятора используют липидный экстракт, для получения которого культивируют культуру гриба Mortierella alpina, при этом липидный экстракт содержит арахидоновую кислоту в количестве от 20,0 до 40,0% от массы компонентов экстракта, полученный липидный экстракт перед применением смешивают с водой и диметилсульфоксидом с итоговым распределением по массовым долям в соотношении: 8 частей воды : 1 часть липидного экстракта : 1 часть диметилсульфоксида.