ПРЕПАРАТ И СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЗЛАКОВЫХ КУЛЬТУР Российский патент 2024 года по МПК A01C1/00 A01N63/32 

Область техники

Изобретение относится к области сельскохозяйственной микробиологии и экологии, а именно к композиции для предпосевной обработки семян, включающей новый штамм Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, 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.

Большинство современных биопрепаратов - многоплановые, они не только стимулируют у растений защитные свойства, но и дополнительно содержат в своём составе полезные микроорганизмы для почвы, что способствует лучшему развитию корневой системы и вегетативному росту растений.

Bacillus subtilis – одна из наиболее изученных бактерий. Она продуцирует антибактериальные вещества, полисахариды, аминокислоты и ферменты. Бактерии подавляют размножение фитопатогенов и грибов, вырабатывают антибиотики, стимулируют иммунитет у растений к болезням, что уменьшает повторные заражения. На основе Bacillus subtilis созданы и разрешены к применению в ЛПХ следующие препараты: Алирин (Bacillus subtilis штамм В-10 ВИЗР), Бактофит (Bacillus subtilis штамм ИПМ 215), БисолбиСан (ранее назывался Экстрасол, Bacillus subtilis, штамм Ч-1), Гамаир (Bacillus subtilis штамм М-22 ВИЗР), Фитоспорин (Bacillus subtilis штамм 26), Споробактерин (Bacillus subtilis, Trichoderma viride, штамм 4097) и т.д.

Из уровня техники известен раствор препарата «Альбит» и способ обработки семян с его использованием [Злотников А.К., Гинс В.К., Пухова Л.Ф., Кирсанова Е.В. Альбит способствует ускоренному развитию сельскохозяйственных культур // Защита и карантин растений. 2005, №11]. Препарат «Альбит» представляет собой раствор макро- и микроэлементов, хвойного экстракта, хлорофилло-каротиновой пасты, гидролизата бактерий Bacillus megaterium, содержащего биополимер поли-β-гидроксимасляную кислоту и гидролизата бактерий Pseudomonas aureofaciens ВКМ В-1973Д. Основным недостатком данного препарата и способа является слабое влияние на активацию биохимических процессов в семенах.

Из уровня техники также известен препарат, представляющий собой раствор автолизата дрожжей «Saccharomyces cerevisiae» и способ предпосевной обработки семян, включающий обработку семян данным раствором, при дозе препарата 0,5-4 кг на тонну семян (патент РФ №2615807, 11.04.2017). Однако данный способ характеризуется низкой эффективностью, выражаемой дыханием семян, при предпосевной обработке.

Наиболее близким к заявляемому является раствор для предпосевной обработки семян, включающий автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae с живыми дрожжевыми клетками пекарских дрожжей, а также способ стимулирующей предпосевной обработки семян, включающий обработку семян автолизатом дрожжей Saccharomyces cerevisiae при дозе препарата 0,5-4 кг на тонну семян с живыми дрожжевыми клетками пекарских дрожжей при дозе 40-80 г на тонну семян (патент РФ №2625955, 20.07.2017). Однако технология культивирования микроорганизмов в данном способе остается нераскрытой, что затрудняет процесс внедрения данного продукта в промышленности. Современные методы культивирования позволяют работать с твердыми и жидкими средами.

Последние имеют преимущество, так как позволяют проводить глубинное культивирование – выращивание микроорганизмов не на поверхности, а во всём объеме питательного раствора. Это позволяет сократить трудозатраты, уменьшить площади производства, повысить его контроль, а также выход готового продукта (https://www.spec-kniga.ru/tehnohimicheski-kontrol/obshchaya-tekhnologiya-mikrobiologicheskih-proizvodstv/tipovaya-skhema-mikrobiologicheskogo-proizvodstva-proizvodstvennoe-kultivirovanie.html). Кроме того, хлебопекарные дрожжи прототипа, коими являются «Люкс Экстра» - это промышленные штаммы вида Saccharomyces cerevisiae (класс Saccharomycetes), которые не приспособлены к росту в природных условиях.

Таким образом, техническая проблема, решаемая посредством заявляемого изобретения, заключается в необходимости преодоления недостатков, присущих аналогам и прототипу, за счет разработки препарата, оказывающего стимулирующее действие при предпосевной обработке семян, в частности увеличении их силы роста.

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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D.

Технический результат достигается препаратом для предпосевной обработки семян злаковых культур, включающим автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и дрожжевые клетки штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, при следующем соотношении компонентов (г/л):

автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae 25-200 клетки штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 1-4 вода остальное

Также технический результат достигается способом предпосевной обработки семян злаковых культур раствором, содержащим стимулятор роста растений, которым является автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae с живыми клетками дрожжей штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, при этом для обработки используют 20±2 л композиции 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D. 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.

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 дозе препарата 0,5-4 кг на тонну семян с живыми дрожжевыми клетками дрожжей штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D выделен из сока Hevea brasiliensis из окрестности г. Фу Куонг, Вьетнам. На питательной среде Сабуро (1 нед., при 20°С) имеет штрих цвета слоновой кости, матовый с ровной поверхностью. Штамм идентифицирован на основании анализа полученной нуклеотидной последовательности D1/D2 региона 26S рДНК.

На основании анализа нуклеотидной последовательности гена 26S rDNA нововыделенный штамм идентифицирован как Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D и депонирован во Всероссийской коллекции микроорганизмов ИБФМ им. Г.К. Скрябина РАН (Московская обл., г. Пущино) под регистрационным номером ВКМ Y-4066D.

Вид Debaryomyces hansenii 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.

Дрожжи Debaryomyces hansenii - типичные обитатели диких и культурных растений. Использование дрожжей Debaryomyces hansenii - это природоподобная технология. Дрожжи Debaryomyces hansenii 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.

Процедура приготовления раствора состоит в добавлении к сухому препарату автолизата пивных дрожжей Saccharomyces cerevisiae (Bacto™ Yeast Extract) воды. При работе с живыми клетками Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 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 два штамма дрожжей, 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 предлагаемого 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).

Для этого помещали 5 г обработанных препаратом-стимулятором семян 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, добавляемых в раствор автолизата Saccharomyces cerevisiae (Bacto™ Yeast Extract) оптимальной концентрации (75 г/л).

Суспензию дрожжей Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 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 1 257±12 26,0 2 262±13 28,3 4 263±11 29,1 8 254±12 24,5 1 (без автолизата) 205±10 0 2 (без автолизата) 211±10 0 4 (без автолизата) 200±12 0 8 (без автолизата) 203±11 0

Из представленных данных хорошо видно, что эффект от добавления живых дрожжевых клеток штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D;

3. Раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae;

4. Раствором автолизата дрожжей Saccharomyces cerevisiae, в который добавляли живые клетки Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 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 Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 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 200±12 0 Автолизат 227±7 11,2 Автолизат с дрожжами 263±11 29,1

Из представленных данных хорошо видно, что эффект от применения автолизата дрожжей с живыми клетками дрожжей штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D в 7 раз выше по сравнению с прототипом (29,1% и 3,9%) и почти в 2,5 раза выше по сравнению с использованием одного автолизата (29,1% 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, предлагаемое изобретение позволяет значительно повысить посевные качества семян по сравнению с использованием известных препаратов-стимуляторов.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен препарат для предпосевной обработки семян злаковых культур, включающий автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и дрожжевые клетки штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D. При этом титр Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D составляет 10⁸-10⁹ КОЕ/мл. Также предложен способ предпосевной обработки семян злаковых культур данным препаратом. Изобретение направлено на стимулирование роста и развития растений, а также на защиту растения от фитопатогенов. 2 н.п. ф-лы, 3 табл., 3 пр.

1. Препарат для предпосевной обработки семян злаковых культур, включающий автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae и дрожжевые клетки штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, при следующем соотношении компонентов (г/л):

автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae 25-200 клетки штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D 2-4 вода остальное,

при этом титр Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D составляет 10⁸-10⁹ КОЕ/мл.

2. Способ предпосевной обработки семян злаковых культур, включающий предпосевную обработку семян раствором, содержащим стимулятор роста растений, отличающийся тем, что в качестве стимулятора роста растений используют препарат по п. 1, содержащий автолизат дрожжей Saccharomyces cerevisiae с живыми клетками дрожжей штамма Debaryomyces hansenii ВКМ Y-4066D, при этом обработку проводят за несколько дней перед посевом и для обработки используют 20±2 л композиции на тонну семян.