Средство для предпосевной обработки семян гороха

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии. Средство содержит салициловую кислоту, липиды из мицелия гриба Ascichyta pinodes и источник магния-сульфат магния MgSO4 или хлорид магния MgCl2 при следующем соотношении компонентов: мас.%:

Салициловая кислота - 0,001

Липиды из мицелия гриба Ascichyta pinodes - 0,0001

Источник магния (сульфат магния MgSO4

или хлорид магния MgCl2) - 0,001

Вода - 99,9979.

Изобретение позволяет увеличить ростовые показатели гороха, урожайность, устойчивость к болезням. 7 табл., 7 пр.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, а именно к средствам для предпосевной обработки семян, индуцирующим болезнеустойчивость, устойчивость к поражению вредителями и урожайность гороха.

Рациональное применение экологических средств защиты в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур предусматривает не полное истребление вредителей и болезней, а снижение их численности до порогов вредоносности. При этом сохраняется урожай, до минимума снижается вредное воздействие как на само растение, так и на полезную фауну и флору биоценоза. В связи с этим перспективным способом защиты растений в последнее время считается применение биологических препаратов и физиологически активных веществ.

В последние годы обнаружены метаболиты фитопатогенных грибов (элиситоры), которые распознаются растением и служат ему как бы сигналом для включения ответных защитных реакций. Биогенные, т.е. выделенные из микроорганизмов, элиситоры вызывают в растительных тканях образование защитных веществ. К настоящему времени обнаружено около ста биогенных элиситоров, большинство из которых высокомолекулярные соединения липогликопротеидного комплекса (ЛГПК).

Известно средство для предпосевной обработки семян НАРЦИСС ВР, содержащее хитозан (50%), янтарную кислоту (30%), глутаминовую кислоту (80%), которое можно рассматривать как биопрепарат (Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации за 2004 год. Норма расходования средства 1 л/т, он рекомендован для использования на рисе, пшенице, ячмене, подсолнечнике, огурцах. Издательство «Агрорус», ООО »Агро 48», Липецк, стр.318) [1].

Недостатком описанного выше препарата является то, что оно не действуют на бобовые культуры, в частности на горох.

Задачей изобретения является повышение болезнеустойчивости и урожайности семян гороха.

Поставленная задача решается благодаря тому, что известное средство, содержащее органическую кислоту (салициловую), согласно изобретению дополнительно содержит липиды из мицелия гриба Ascichyta pinodes и источник магния (сульфат магния MgSO4 или хлорид магния MgCl2) при следующем соотношении компонентов: мас.%:

При обработке растений липидами патогенных грибов в растениях возрастает фитоиммунный потенциал, их ткань становится способной быстрее и интенсивнее отвечать на инфицирование возбудителями заболеваний, в результате чего вдвое подавляется распространение инфекции.

Методика выделения липидов из мицелия гриба Ascichyta pinodes

Мицелий гриба растирают в однородную массу при помощи SiO 2. Из однородной массы проводят экстракция липидов 70% спиртом (С2Н5ОН) в соотношении 1 часть измельченного гриба и 9 частей спирта (1:10). Экстрагируют кипячением на водяной бане с обратным холодильником в течение 30 мин. По окончании экстракции разделяют спиртовой экстракт липидов и нерастворимый осадок гриба. Проводят повторную экстракцию на водяной бане в течение 30 мин с 70% спиртом (C2H5OH). Также разделяют спиртовой экстракт липидов и нерастворимый осадок гриба. Объединяют оба спиртовых экстракта липидов. Из объединенного экстракта выпаривают спирт. Выпаривание спирта проводят на водяной бане. После прекращения кипения и выделения пузырьков, колба стоит на водяной бане 15 минут (t водяной бани = 100°С) Далее берут пробу из колбы и проводят качественную реакция на присутствие этилового спирта: 1 мл испытуемого раствора, содержащий спирт, нагревают с 1 мл 1 н раствора гидроокиси калия и несколькими каплями 0,1 н раствора йода до 50°С. В присутствии этилового спирта выпадает желтый осадок йодоформа - CHCl3. Такую же реакцию дают ацетальдегид и ацетон. Реакция была отрицательная, т.е. спирта не было. После этого отгонку спирта прекращают.

Получившийся водный экстракт охлаждают до н.у. (21-25°С), центрифугируют при 4000 об/мин в течение 15 мин. По окончании центрифугирования получается осадок липогликопротеинового комплекса). Далее проводят экстракция липидов по Фолчу смесью СН3 ОН-CHCl3-Н2О в соотношении 1:2:0,8 соответственно. При экстракции проводят интенсивное встряхивание в течение 1 часа. При этом система из прозрачной становится белой. Жидкость расслаивается 4 суток. Получается две фазы: водная и хлороформная. Нижняя хлороформная содержит раствор липидов, водная фаза далее не используется.

Раствор липидов в хлороформе испаряют при 30-40°С, липиды быстро взвешивают и заливают фосфатным буфером рН 7,8 (чтобы не произошло окисление двойных связей в непредельных кислотах).

Значение магния в растениях определяется его вхождением в состав хлорофилла; участием в окислительно-восстановительных процессах, обмене углеводов и органических кислот; стимулированием образования витамина С и эфирных масел.

Устойчивость растений к вирусам можно повысить, обрабатывая растения салициловой кислотой. Показано действие салициловой кислоты как фитогормона. Салициловая кислота вызывает повышение температуры в отдельных органах термогенных растений. Активно изучается роль салициловой кислоты в развитии не специфической реакции на стрессогенные факторы и накопление в клетках активных форм кислорода.

Изучение эффективности предлагаемого средства и биологической активности его компонентов проводят на тест системах с помощью измерения величины активности антиоксидантных ферментов: пероксидазы и каталазы, являющейся экспресс-методом ускоренной оценки препаратов (Метод оценки устойчивости гороха к возбудителям фузариоза и аскохитоза по биохимическим показателям / Павловская Н.Е., Шалимова О.А., Азарова Е.Ф. Орел. - Орел ГАУ, 2002, 20 с.; [2]. Павловская Н.Е., Гринблат А.И. Активные формы кислорода и апоптоз / Сельскохозяйственная биология, 2010) [3].

Показателем устойчивости гороха к патогенам может служить альтернативная оксидазная система клеток: пероксидаза и каталаза, по активности которых можно судить о жизнеспособности растений. Пероксидаза и каталаза конкурируют за субстрат - перекись водорода и активность отдельно каждого фермента зависит от работы «партнера». Как правило, с повышением активности фермента пероксидазы активность фермента каталазы снижается.

Испытания компонентов предлагаемого средства проводили на семенах гороха сортов «Норд» и «Батрак».

Обработку проводили перед проращиванием в течение двух часов.

Показания активности ферментов каталазы и пероксидазы измеряли в течение первых 10 дней проращивания, начиная с 3-го дня.

Контрольные варианты:

1 - вариант без обработки, т.е. замачивание семян гороха в течение 2-х часов в воде.

2 - Замачивание в течение 2-х часов в промышленном средстве «Нарцисс».

Варианты для испытаний (замачивание в течение 2-х часов):

1 - семена, обработанные салициловой кислотой 0,001%;

2 - семена, обработанные Mg 0,001%;

3 - семена, обработанные липогликопротеидным комплексом (ЛГПК) 0,0001%.

Пример 1.

Измерение активности фермента пероксидазы проводили на проростках гороха на 3-и, 5-е, 7-е и 10-е сутки эксперимента.

Выявлено, что в контрольном образце без обработки наблюдается самая низкая активность фермента пероксидазы, повышающаяся в течение эксперимента (69 у.е., 96 у.е, 101 у.е, 122 у.е.).

У контрольного образца с применением средства «Нарцисс» показатели активности фермента пероксидазы выше и соответствуют следующим значениям: 3-й сутки 98 у.е., 5-е сутки - 102 у.е., 7-е сутки - 106 у.е., 10-е сутки - 187 у.е. В процессе роста проростков активность пероксидазы также неуклонно повышается.

При обработке семян салициловой кислотой обнаружено, что актиность пероксидазы выше в сравнении с обоими контролями и ее активность также повышается начиная с 3-х суток по 10-е сутки (3-и сутки 102 у.е., 5-е сутки - 113 у.е., 7-е сутки - 145 у.е., 10-е сутки - 166 у.е.).

Применение магния показало и еще большую активность фермента пероксидазы с повышением ее по мере произрастания проростков (3-и сутки 98 у.е., 5-е сутки - 104 у.е., 7-е сутки - 112 у.е., 10-е сутки - 170 у.е.).

При обработке семян гороха ЛГПК активность фермента пероксидазы также повышается в процессе роста (3-и сутки 96 у.е., 5-е сутки - 102 у.е., 7-е сутки - 123 у.е., 10-е сутки - 169 у.е.).

Однако самую высокую активность пероксидазы при исследовании показали проростки гороха, семена которых обработаны предлагаемым средством (3-и сутки - 133 у.е., 5 -е сутки - 149 у.е., 7-е сутки - 198 у.е., 10-е сутки - 212 у.е.) (Табл. 1).

Таким образом, выявлено, что активность фермента пероксидазы во всех образцах повышается, однако наиболее высокое повышение происходит у образца, обработанного предлагаемым средством.

Пример 2.

Аналогичные исследования по измерению активности фермента пероксидазы проведены на сорте гороха «Батрак».

Выявлено, что в контрольном варианте без обработки активность фермента пероксидазы повышалась со 119 у.е 3-и сутки до 162 у.е. к 10-м суткам.

В контрольном варианте с применением средства «Нарцисс» активность пероксидазы повышается со 138 у.е от 3-х суток до 200 у.е. к 10-м суткам, что выше по активности по сравнению с первым контролем.

При изучении активности пероксидазы в вариантах, обработанных салициловой кислотой, выявлено незначительное повышение активности в пределах контрольных вариантов: (3-и сутки - 122 у.е., 5-е сутки - 145 у.е., 7-е сутки - 191 у.е., 10-е сутки - 211 у.е.).

Более высокие показатели активности обнаружены при обработке семян гороха магнием (3-и сутки - 120 у.е., 5-е сутки - 167 у.е., 7-е сутки - 182 у.е., 10-е сутки - 188 у.е.).

Измерение активности фермента пероксидазы в проростках гороха под воздействием ЛГПК выявило следующие показатели: (3-и сутки 123 у.е., 5-е сутки - 123 у.е., 7-е сутки - 139 у.е., 10-е сутки - 195 у.е.) (Табл.2).

Таким образом, мы увидели идентичную картину повышения активности фермента пероксидазы на втором сорте гороха «Батрак». Причем наиболее высокие показатели выявлены также в варианте с применением предлагаемого средства.

Пример 3.

На проростках сорта гороха «Норд» проведено изучение активности фермента каталазы в тех же вариантах.

В контрольном варианте без обработки активность фермента каталазы снижается (3-и сутки - 3,9 у.е., 5-е сутки - 3,3 у.е., 7-е сутки - 3,0 у.е., 10-е сутки - 1,1 у.е.).

У контрольного образца, обработанного средством «Нарцисс», активность каталазы также снижается (3-и сутки - 4,4 у.е., 5-е сутки - 3,9 у.е., 7-е сутки - 3,7 у.е., 10-е сутки - 2,4 у.е.).

При изучении активности каталазы в вариантах, обработанных салициловой кислотой, выявлено также снижение активности фермента: (3-и сутки - 5,3 у.е., 5-е сутки - 4,9 у.е., 7-е сутки - 4,1 у.е., 10-е сутки - 2,6 у.е.).

При обработке семян гороха магнием выявлено: (3-и сутки - 5,3 у.е., 5-е сутки - 4,9 у.е., 7-е сутки - 4,1 у.е., 10-е сутки - 2.6 у.е.).

Измерение активности фермента каталазы в проростках гороха под воздействием ЛГПК выявило: (3-и сутки - 6,1 у.е., 5-е сутки - 4,6 у.е., 7-е сутки - 4,0 у.е., 10-е сутки - 2,2 у.е.).

Использование предлагаемого средства показало следующий результат (3-и сутки - 5,6 у.е., 5-е сутки - 4,3 у.е., 7-е сутки - 4,0 у.е., 10-е сутки - 2,0 у.е.) (Табл.3).

Таким образом, активность фермента каталазы по всем вариантам испытаний имеет тенденцию к снижению. Однако в контрольном варианте без обработки такое снижение происходит более скачкообразно, что может привести к стрессовым последствиям для растения. Наиболее плавное и безболезненное снижается во всех остальных вариантах.

Пример 4.

Исследовали активность фермента каталазы и на другом сорте гороха «Батрак».

В контрольном варианте без обработки активность фермента снижается (3-и сутки - 4,0 у.е., 5-е сутки - 2,9 у.е., 7-е сутки - 3,0 у.е., 10-е сутки - 2,5 у.е.).

У контрольного образца, обработанного средством «Нарцисс», активность каталазы также снижается (3-и сутки - 17,2 у.е., 5-е сутки - 18,4 у.е., 7-е сутки - 4,5 у.е., 10-е сутки - 2,4 у.е.).

При изучении активности каталазы в вариантах, обработанных салициловой кислотой, выявлено также снижение активности фермента каталазы: (3-и сутки - 4,6 у.е., 5-е сутки - 3,2 у.е., 7-е сутки - 2,1 у.е., 10-е сутки - 1,7 у.е.).

При обработке семян гороха магнием выявлено: (3-и сутки - 15,1 у.е, 5-е сутки - 14,1 у.е., 7-е сутки - 11,3 у.е., 10-е сутки - 8,8 у.е.).

Измерение активности фермента каталазы в проростках гороха под воздействием ЛГПК выявило: (3-и сутки - 12,1 у.е., 5-е сутки - 11,1 у.е., 7-е сутки - 9,5 у.е., 10-е сутки - 7,6 у.е.).

Обработка предлагаемым средством показывает (3-и сутки - 10,4 у.е., 5-е сутки - 9,3 у.е., 7-е сутки - 7,8 у.е., 10-е сутки - 6,4 у.е.) (Табл.4).

Таким образом, наблюдается характерное снижение активности фермента каталазы, как и на сорте гороха «Норд».

Следовательно, при изучении биологической активности компонентов предлагаемого средства на двух среднеустойчивых сортах гороха «Норд» и «Батрак», была установлена закономерность увеличения активности фермента пероксидазы и снижение активности каталазы. Проростки гороха быстро реагируют на обработку биологически активными веществами увеличением или снижением активности ферментов, что способствует усилению пероксидазозависимого иммунитета в среднеустойчивых сортах гороха.

Пример 5.

На основании проведенных лабораторных опытов для полевых испытаний было вынесено трехкомпонентное предлагаемое средство в составе: салициловая кислота 0,001%; Mg 0,001% и ЛГПК 0,0001%. Контрольные варианты: 1 - контроль без обработки, т.е. замачивание перед посевом в воде; 2 контроль - обработка производилась промышленным средством «Нарцисс».

Выявлено, что при проведении замачивания семян в предлагаемом средстве количество бобов на растении увеличивается до 2,16 шт. в среднем, в сравнении с контролем без обработки (2,09 шт.) и контролем с применением средства «Нарцисс» (1,92 шт.), что выше на 3,3% по сравнению с 1 контролем.

Количество семян под воздействием предлагаемого средства составляет 4,79 шт. на одном растении в среднем, что выше на 25% контроля без обработки (3,81 шт.) и 2-го контроля (3,48 шт.).

Вес семян на одном растении с применением предлагаемого средства составляет 17,59 г. Это составляет 20% прибавку в сравнении с контролем без обработки (14,65 г), а вес семян с применением средства «Нарцисс» составляет 12,84. Масса 1000 семян наиболее высокая у варианта с применением предлагаемого средства (212,38 г). (Табл. 5).

Таким образом, при анализе полученных данных видно, что количество бобов на растении, количество семян, вес семян с одного растения и масса 1000 семян наиболее высокая в варианте с использованием предлагаемого средства для замачивания семян.

Пример 6.

По результатам анализа биологической эффективности предпосевной обработки семян выявлено, что развитие корневых гнилей в период бутонизации под влиянием предлагаемого средства снижается до 16%, в то время, как у контрольного образца без обработки развитие корневых гнилей составляет 42%, у образца обработанного средством «Нарцисс» 24%. К периоду плодообразования процент развития болезни увеличивается у образца, обработанного предлагаемым средством до 46%, 1-й контроль до 71%, 2 - и контроль до 47%. Развитие ржавчины наиболее низкое в образце, обработанном, предлагаемым средством и составляет 46%. Контроль 1 - 58%, контроль 2-50%. По развитию аскохитоза мы наблюдали аналогичную картину: контроль без обработки - 28%, обработка средством «Нарцисс» - 16%, обработка предлагаемым средством - 12% (Табл.6).

Таким образом, результаты анализов показали наибольшее снижение зараженности семян патогенной и сапрофитной микрофлорой под влиянием предлагаемого средства при предпосевной обработке семян.

Пример 7.

Оценить роль биопрепаратов на рост и развитие растений гороха наиболее полно позволяет такой показатель как урожайность.

При замачивании семян гороха в предлагаемом средстве мы обнаружили наиболее высокие показатели урожайности - 6,84 ц/га, превышающие контроль без обработки на 22% (5,62 ц/га). При обработке семян гороха средством «Нарцисс» урожайность несколько ниже, чем при обработке предлагаемым средством - 5,96 ц/га (Табл.7).

Таким образом, показано, что наибольшая урожайность 6,84 ц/га обнаружена при использовании предлагаемого средства при предпосевной обработке семян гороха.

Следовательно, применение исследуемых биологически активных веществ способствует повышению активности пероксидазы и снижению активности каталазы, как индикаторов увеличения устойчивости к неспецифическим патогенам, а также усиливает ростовые процессы на стадии проростков. При обработке предлагаемым средством индукционный эффект явно выражен, чем в контрольных вариантах, что делает возможным использование его в создании иммуномодулирующего средства широкого спектра действия.

Механизм действия предлагаемого средства заключается в том, что происходит активизация синтеза ферментов, в частности пероксидазы, которые приводят к усиленному образованию фитоалексинов, вызывающих формирование целого комплекса защитных реакций.

Таким образом, использование предлагаемого средства позволяет увеличить ростовые показатели, урожайность, устойчивость к болезням.

Формула изобретения

Средство для предпосевной обработки семян гороха, содержащее органическую кислоту, отличающееся тем, что оно в качестве органической кислоты содержит салициловую кислоту и дополнительно содержит липиды из мицелия гриба Ascichyta pinodes и источник магния - сульфат магния MgSO4 или хлорид магния MgCl2 при следующем соотношении компонентов, мас. %: