ПРЕПАРАТ И СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2024 года по МПК A01C1/00 

Область техники

Изобретение относится к области сельскохозяйственной микробиологии и экологии, а именно к препарату для предпосевной обработки семян, включающей новый штамм Metschnikowia pulcherrima, и способу ее применения с целью стимулирования роста и повышения урожайности сельскохозяйственных растений.

Уровень техники

Все существующие в сельском хозяйстве агроприемы направлены на повышение урожайности культурных растений при минимизации затрат на единицу продукции. В связи с этим важную роль приобретает соотношение биологической эффективности и стоимости проведения той или иной технологической процедуры. К числу наиболее рентабельных приемов в сельском хозяйстве относится предпосевная обработка семян.

Известен препарат для обработки семян, представляющий собой раствор парааминобензойной кислоты, и способ обработки семян данным раствором [Сб. Химические мутагены и пара-аминобензойная кислота в повышении урожайности сельскохозяйственных культур. Отв. редактор И.А. Рапопорт. М.: Наука, 1989. 255 с.]. Основным недостатком данного способа является слабое влияние на активацию биохимических процессов в семенах.

Известен препарат, представляющий собой раствор гумата и способ обработки семян этим раствором [Христева Л.А. Стимулирующее влияние гуминовой кислоты на рост растений / Гуминовые удобрения: Теория и практика их применения. Харьков, 1957]. Основным недостатком данного препарата и способа является невоспроизводимость получаемого положительного эффекта, связанная, по-видимому, с нестабильностью состава и структуры гуматов.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности прорастания семян за счёт предпосевной обработки семян раствором, содержащим стимулятор роста растений, которым является автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae с живыми клетками дрожжей штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D.

Технический результат достигается препаратом для предпосевной обработки семян злаковых культур, представляющий собой водный раствор, включающий автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и дрожжевые клетки штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D, при следующем соотношении компонентов (г/л):

автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae – 25-200

клетки штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D – 1-4

вода – остальное.

Также технический результат достигается за счёт предпосевной обработки семян раствором, содержащим автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae при его дозе 0,5-4 кг на тонну семян с живыми клетками дрожжей штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D при дозе 40-80 г на тонну семян.

Техническая сущность изобретения заключается в том, что предпосевную обработку семян проводят раствором, включающим автолизат дрожжей, содержащим в соотношении необходимом для природных объектов в водорастворимой форме микроэлементы, аминокислоты, пептиды, витамины и другие биологически активные вещества, а также живые дрожжевые клетки штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D. Эти вещества при взаимодействии с семенами через дефекты, нарушающие целостность мембран клеток сухих семян, попадают в эти клетки, обеспечивая возрастание в них содержания всех биологически активных веществ. Живые дрожжевые клетки тоже попадают внутрь семян, увеличивая в них численность эндофитной микрофлоры, размножение которой предшествует прорастанию семян и стимулирует их развитие. Это приводит к значительному ускорению прорастания семян, повышению силы их роста и, как следствие, качества семян.

Дрожжи Metschnikowia pulcherrima (класс Pichiomycetes) — типичные обитатели поверхности диких и культурных растений. Использование дрожжей Metschnikowia pulcherrima — это природоподобная технология. Дрожжи Metschnikowia pulcherrima более жизнеспособные, лучше приспособлены к обитанию в природных условиях, синтезируют набор вторичных метаболитов, которые стимулируют рост и развитие растений, а также защищают растение от фитопатогенов.

Осуществление изобретения

Способ предпосевной обработки семян включает обработку семян раствором, содержащим стимулятор роста растений, в качестве стимулятора роста растений используют автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae при его дозе 0,5-4 кг на тонну семян с живыми дрожжевыми клетками дрожжей штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D при дозе 40-80 г на тонну семян.

Обезвоженный дрожжевой автолизат коммерчески доступен или может быть получен с помощью распылительной сушки жидкого автолизата или его лиофильной сушки.

Примерами семян являются семена следующих зерновых культур: кукуруза, рис, пшеница, ячмень, рожь, овес, сорго, хлопчатник, соя, арахис, гречиха, свекла, рапс, подсолнечник, сахарный тростник, табак и т.д.

Штамм Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D выделен с поверхности листьев винограда, п. Шамхал, Республика Дагестан. На питательной среде Сабуро (1 нед., при 20 °С) имеет штрих белого цвета, слабо глянцевый, ровная поверхность, синтезирую пигмент пульхерримин в среду. Штамм идентифицирован на основании анализа полученной нуклетидной последовательности D1/D2 региона 26S рДНК.

На основании анализа нуклеотидной последовательности гена 26S rDNA нововыделенный штамм идентифицирован как Metschnikowia pulcherrima и депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов ИБФМ им. Г.К. Скрябина РАН (Московская обл, г. Пущино) под регистрационным номером ВКМ Y-4064D.

Штамм ВКМ Y-4064D хорошо растет аэробно на средах Сабуро или Сусло-агар при 20-25°С, размножается почкованием без образования мицелия.

Вид Metschnikowia pulcherrima не значится в списках 1-4 групп патогенности согласно Приложению №1 «Классификация микроорганизмов – возбудителей инфекционных заболеваний...» к СП 1.3.2322-08, в ред. Дополнений и изменений № 2 РФ от 29.06.2011 N 86.

Процедура приготовления раствора состоит в добавлении к сухому препарату автолизата пивных дрожжей Saccharomyces cerevisiae (Bacto™ Yeast Extract) воды. При работе с живыми клетками Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D их вносят в готовый раствор автолизата пивных дрожжей Saccharomyces cerevisiae после чего проводят предпосевную обработку семян. Отметим, что последовательность внесения компонентов в воду не влияет на эффективность применения препарата. Заявляемый биопрепарат содержит автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и живые клетки дрожжей Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D, взятых в оптимальных экспериментально найденных соотношениях, при которых наблюдается выраженный синергетический эффект на скорость прорастания семян, по сравнению с использованием каждого штамма по отдельности.

Предпосевную обработку семян проводят за несколько дней перед посевом в лабораторных условиях из расчёта 20 литров рабочего раствора на 1 тонну семян. При нанесении состава на семена жидкий раствор добавляют к семенам и тщательно перемешивают в соответствии с описанной в литературе методикой [Сахабутдинова А. Р. и др. Влияние обработки семян салициловой кислотой и фунгицидом фенорам супер на гормональный статус и рост проростков пшеницы //Агрохимия. - 2004. - №. 4. - С. 17-21.].

В производственных условиях такой обработке семян соответствует обработка семян на установке ПС-10 [Леонов В. А., Дымов Ю. А. Принципы настройки протравочных машин //Защита и карантин растений. - 2017. - №. 2. - С. 29-31.].

Предлагаемый способ позволяет значительно ускорить ростовые процессы в семени.

Нижеследующие примеры раскрывают суть предполагаемого изобретения.

Пример 1

В экспериментах использовали яровую пшеницу сорта «Любава».

Оценивали активность биохимических процессов при прорастании семян пшеницы от дозы применения автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae (Bacto™ Yeast Extract). В качестве прототипа использовали обработку семян препаратом «Альбит» в соответствии с регламентом применения данного препарата.

При проведении опытов 5 г семян, обработанных раствором препарата «Альбит» или раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae, помещали в 2 стаканчика объемом 100 мл, засыпая их 20 г отмытого сухого песка, добавляя 5 г воды. После этого стаканчики с семенами ставили в емкость объемом 3 литра, которую герметично закрывали. Емкости термостатировали при температуре 25°С. Через 24 часа проводили измерение концентрации углекислоты в емкостях и пересчитывали количество углекислоты, выделившейся на одну зерновку.

Опыты проводили в 7-кратной повторности. Ошибка не превышала 5%.

Таблица 1

Активность биохимических процессов при прорастании семян яровой пшеницы сорта «Любава», обработанных раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae разных концентраций полусухими способом при расходе раствора на обработку 20 литров на тонну семян

Концентрация раствора, г/л Количество СО₂,
мг × 10³ на одну зерновку Стимуляция по отношению к воде, % 0 (вода) 282±12 - «Альбит» 295±11 4,6 25 313±14 10,9 50 322±15 14,2 75 331±13 17,4 200 332±14 17,8

Из представленных данных хорошо видно, что эффект от применения автолизата дрожжей стабилизируется при концентрации автолизата в растворе 25 г/л и сохраняется вплоть до 200 г/л.

Пример 2

В экспериментах использовали яровую пшеницу сорта «Эстер».

Оценивали активность биохимических процессов при прорастании семян пшеницы от дозы применения живых дрожжевых клеток штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D, добавляемых в раствор автолизата Saccharomyces cerevisiae (Bacto™ Yeast Extract) оптимальной концентрации (75 г/л).

Суспензию дрожжей Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D выращивали в колбах объемом 100 мл, содержащими 20 мл питательной среды (глюкоза 20 г/л, пептон 10 г/л, дрожжевой экстракт 5 г/л) при температуре 22°С в течение 3 суток на роторном шейкере. Концентрацию клеток дрожжей в суспензии измеряли на спектрофотометре при длине волны 620 нм.

При проведении опытов 5 г семян обрабатывали раствором препарата «Альбит» или раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae, в который добавляли суспензию живых клеток дрожжей Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D, содержащей 10⁸ - 10⁹ КОЕ/мл. Обработанные семена помещали в 2 стаканчика объемом 100 мл, засыпая их 20 г отмытого сухого песка, добавляя 5 г воды. После этого стаканчики с семенами ставили в емкость объемом 3 литра, которую герметично закрывали. Емкости термостатировали при температуре 25°С. Через 24 часа проводили измерение концентрации углекислоты в емкостях и пересчитывали количество углекислоты, выделившейся на одну зерновку.

Опыты проводили в 7-кратной повторности. Ошибка не превышала 5%.

Таблица 2

Активность биохимических процессов при прорастании семян яровой пшеницы сорта «Эстер», обработанных раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae оптимальной концентрации (75 г/л) с живыми клетками дрожжей штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D разных концентраций при расходе раствора на обработку 20 литров на тонну семян

Концентрация раствора живых дрожжевых клеток, г/л Количество СО₂,
мг × 10³ на одну зерновку Стимуляция по отношению к воде, % 0 (вода) 204±7 - «Альбит» 212±8 3,9 0 (автолизат) 227±7 11,2 1 249±12 22,3 2 254±12 24,5 4 257±11 25,7 8 245±10 20,0 1 (без автолизата) 203±4 0 2 (без автолизата) 205±7 0 4 (без автолизата) 210±4 0 8 (без автолизата) 201±6 0

Из представленных данных хорошо видно, что эффект от добавления живых дрожжевых клеток штамма Metschnikowia pulcherrima. ВКМ Y-4064D к автолизату дрожжей Saccharomyces cerevisiae оптимален при концентрации живых клеток дрожжей в растворе 1-4 г/л.

Пример 3

В экспериментах использовали яровую пшеницу сорта «Эстер».

Оценивали активность биохимических процессов при прорастании семян пшеницы от дозы применения живых дрожжевых клеток штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D, добавляемых в раствор автолизата Saccharomyces cerevisiae (Bacto™ Yeast Extract) оптимальной концентрации (75 г/л).

При проведении опытов 5 г семян, обработанных раствором препарата:

1. «Альбит»;

2. живые клетки дрожжей Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D;

3. раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae;

4. раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae, в который добавляли живые клетки Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D в виде суспензии, содержащей 10⁸ - 10⁹ КОЕ/мл, помещали в 2 стаканчика объемом 100 мл, засыпая их 20 г отмытого сухого песка, добавляя 5 г воды. После этого стаканчики с семенами ставили в емкость объемом 3 литра, которую герметично закрывали. Емкости термостатировали при температуре 25°С. Через 24 часа проводили измерение концентрации углекислоты в емкостях и пересчитывали количество углекислоты, выделившейся на одну зерновку.

Опыты проводили в 7-кратной повторности. Ошибка не превышала 5%.

Таблица 3

Активность биохимических процессов при прорастании семян яровой пшеницы сорта «Эстер», обработанных препаратом «Альбит» (прототип), раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae (Bacto™ Yeast Extract) оптимальной концентрации (75 г/л) и раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae оптимальной концентрации (75 г/л) с живыми клетками дрожжей штамма Metschnikowia pulcherrima. ВКМ Y-4064D оптимальной концентрации (4 г/л)

Вариант опыта Количество СО₂, мг × 10³ на одну зерновку Стимуляция по отношению к воде, % Контроль (вода) 204±7 - «Альбит» 212±8 3,9% Живые клетки дрожжей 205±7 0% Автолизат 227±7 11,2% Автолизат с дрожжами 257±11 25,7%

Из представленных данных хорошо видно, что эффект от применения автолизата дрожжей с живыми клетками дрожжей штамма Metschnikowia pulcherrima. ВКМ Y-4064D почти в 6-7 раз выше по сравнению с препаратом «Альбит» (25,7% и 3,9%) и почти в 2 раза выше по сравнению с использованием одного автолизата (25,7% и 11,2%).

С поправкой на протравливание семян в производственных условиях на установке ПС-10 следует ожидать, что величина отклонений фактического расхода препарата варьирует в пределах 10% [Леонов В. А., Дымов Ю. А. Принципы настройки протравочных машин //Защита и карантин растений. - 2017. - №. 2. - С. 29-31.]. Это означает, что при среднем расходе рабочей жидкости 20 л/т семян фактический расход может варьировать от 18 до 22 л/т.

Таким образом, сам штамм не стимулирует прорастание семян, а его использование с автолизатом дрожжей, в соответствии с заявляемым способом, позволяет значительно повысить посевные качества семян по сравнению с использованием известных препаратов-стимуляторов.

Изобретение относится к сельскохозяйственной области. Предложен препарат для предпосевной обработки семян злаковых культур, содержащий стимулятор роста растений, которым является автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и дрожжевые клетки штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D. Также предложен способ предпосевной обработки семян злаковых культур препаратом для предпосевной обработки семян. Изобретение направлено на стимулирование роста и повышение урожайности сельскохозяйственных растений. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Препарат для предпосевной обработки семян злаковых культур, представляющий собой водный раствор, включающий автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и дрожжевые клетки штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D при следующем соотношении компонентов (г/л):

автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae 25-200 клетки штамма Metschnikowia pulcherrima ВКМ Y-4064D 1-4 вода остальное

2. Способ предпосевной обработки семян злаковых культур, включающий нанесение на семена раствора, содержащего стимулятор роста растений, отличающийся тем, что в качестве стимулятора роста растений используют препарат по п. 1, при этом для обработки используют 20±2 л препарата на тонну семян.