Способ адаптации растений к нестерильным условиям
Владельцы патента RU 2318376:
Государственное научное учреждение Всероссийского НИИ виноградарства и виноделия им. Я.И. Потапенко (ГНУ ВНИИВиВ им. Я.И. Потапенко) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам размножения и оздоровления растений. Способ включает отбор растений-регенерантов, высадку растений в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в культивируемых условиях с последующим открытием. В субстрат добавляют глауконит и препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, а также калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, при этом внекорневую подкормку растений осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10-8-10-12. Предлагаемый способ позволит снизить инфицирование субстрата, улучшить выход и качество адаптированных растений. 5 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам размножения растений. Изобретение может быть использовано в виноградарстве для оздоровления растений от вирусной инфекции, сосущих вредителей, таких как филлоксера и виноградный зудень, возбудителей, входящих в группу вредных хронических организмов; производства базового и сертифицированного посадочного материала, в исследованиях по физиологии винограда. Служит охране окружающей среды.
Известен способ адаптации растений, размноженных в культуре тканей, к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, покрытие их прозрачным пластиковым материалом и содержание в контролируемых условиях внешней среды с последующим снятием покрытия.
Недостатком этого способа являются недостаточно высокие качество и выход саженцев (Н.И.Гузун, А.И.Литвак и др. Микроклонирование винограда. В кн.: Культура клеток растений и биотехнология. - Кишинев. 1983, с.117-118).
Известен способ адаптации растений к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в контролируемых условиях с последующим открытием (Н.П.Дорошенко, И.А.Кострикин, В.Г.Ячменева. «Способ адаптации растений к нестерильным условиям», патент №1792269) - прототип.
Недостатком этого способа является развитие грибной инфекции на поверхности субстрата, заражение которого происходит во время переноса растений из условий in vitro в нестерильные условия. В результате этого развитие растений ухудшается, и сохранившиеся растения остаются ослабленными как во время выгонки, так и при дальнейшей адаптации в условиях открытого грунта. Кроме этого, чтобы сохранить растения, необходимо проводить обязательную работу по удалению инфекции с поверхности субстрата, что требует дополнительных трудозатрат.
Целью изобретения является снижение инфицирования субстрата, улучшение выхода и качества адаптированных растений.
Это достигается тем, что в способе адаптации растений к нестерильным условиям, включающем отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в контролируемых условиях с последующим открытием, в субстрат добавляют глауконит, а также препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, внекорневую подкормку растений во время выгонки осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10-8-10-12.
Новым в заявляемом способе является то, что субстрат обогащается глауконитом, препаратами линогумат и экстрасол. Препарат экстрасол впервые применяется в биотехнологии при микроклональном размножении оздоровленных (безвирусных) растений. Известно применение его для обработки семян и вегетирующих растений озимой пшеницы, кукурузы, хлопчатника, свеклы, табака, картофеля, винограда и др. Впервые для адаптации к нестерильным условиям меристемных (безвирусных) растений применяется и препарат лигногумат. Новизна также заключается в том, что изменяется форма индивидуальных камер, способ снижения влажности воздуха, подкормка прошедших адаптацию растений раствором питательных элементов по Чеснокову-Базыриной, которую добавляют препарат эмистим.
Предложенный способ отличается тем, что направлен на повышение устойчивости растений к стрессовым факторам при переносе их из пробирок в нестерильные условия. Первый стрессор - возможность инфицирования. Как показал опыт, обработка растений и пакетов 1%-ным раствором марганцовокислого калия оказалась недостаточной. В начале адаптации при высокой влажности воздуха на предварительно проавтоклавированном субстрате начинают бурно развиваться плесневые грибы, которые ослабляют и могут поражать высаженные в него пробирочные растения. Это требует дополнительных затрат ручного труда по борьбе с плесенью.
Микробиологический препарат нового поколения экстрасол-55 подавляет развитие болезнетворных микроорганизмов, таких как: фитофтороз, фузариоз, бактериоз, парша, мучнистая роса, церкоспороз, пероноспороз, черная ножка, кила, корневые гнили, серая гниль и другие. Обладает способностью фиксировать атмосферный азот, синтезировать гормоны роста и витамины, переводить в доступные формы соединения фосфора и микроэлементы, безвреден для человека, животных, насекомых, окружающей среды. Для изготовления препаратов группы экстрасол используют бактерии из родов Pseudomonas, Bacillus, Azomonas, Agrobacterium, Flavobacterium, Arthrobacter. Им присуща высокая динамичность роста и способность поселяться на корнях или в ризосфере культивируемых растений, вытесняя тем самым микроорганизмы - ингибиторы роста растений.
Препарат добавляют в стерильный субстрат перед высадкой в него оздоровленных in vitro растений винограда.
Обработку растений раствором индолилуксусной кислоты (ИУК) заменяют внесением в состав субстрата препарата лигногумат.
Лигногумат-биопрепарат, содержащий до 90% гуминовых веществ, содержит макро- и микроэлементы, преимущественно в хелатной форме. Является одновременно и удобрением, и стимулятором роста и развития растений, повышает качество и экологичность продукции благодаря своему натуральному составу. Стимулирует развитие как надземной, так и подземной части растения, в связи с чем может использоваться для повышения укореняемости черенков в виноградарстве.
В состав субстрата вместо обычного песка вводят глауконит Нижнее-Журавского проявления, обладающего богатым минеральным составом, сорбционными и буферными свойствами, способностью повышать усвояемость элементов питания растениями, а также подавлять развитие болезней.
Существенным является то, что экстрасол добавляют в концентрации 1,0-10 мл/л, а калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%. При наличии только одного из компонентов в итоге получается меньший положительный эффект по сравнению с использованием 2-х компонентов. Это объясняется тем, что лигногумат относится к новому поколению высокоэффективных удобрений, в которых совмещены уникальные качества гуминовых препаратов и минеральных удобрений. Применение экстрасола позволяет повысить эффективность усвоения этих минеральных компонентов растениями, так как в процессе жизнедеятельности бактерии, входящие в состав экстрасола, вырабатывают вещества, которые нормализуют физиологию и биохимию растительной клетки, увеличивают интенсивность фотосинтеза и дыхания и, что особенно важно при адаптации, регулируют транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления. Большая или меньшая концентрация экстрасола, а также количество лигногумата значительно влияет на конечный результат: уменьшается стимулирующее действие препаратов, и даже может наблюдаться ингибирование ростовых процессов.
Также существенным является улучшение воздушно-газового режима в процессе адаптации, так как пробирочные растения, высаженные в торфоперегнойные горшочки, помещают в индивидуальные камеры из полиэтиленовых пакетов размером 20×40 см по два горшочка и открывают таким образом, что обеспечивает постепенное снижение влажности воздуха.
Введение в состав питательной смеси. Чеснокова-Базыриной для подкормок эмистима связано с тем, что этот препарат повышает устойчивость растений к бактериям, вирусам, грибам и другим патогенам, а также к неблагоприятным условиям среды, отличается слабой гибберелловой и цитокининовой активностью, положительно влияет на процессы роста и развития растений, ускоряет процесс ризогенеза.
Суть изобретения будет понятна из нижеследующего описания примера конкретного осуществления способа.
Способ осуществляют следующим образом.
Отбирают клонально размноженные пробирочные растения винограда. Растения должны иметь 3-5 листьев, не менее 2-3 корней длиной не менее 1,5-3 см.
Затем приготавливают и стерилизуют субстрат. Торф, глауконит, почву просеивают через сито диаметром 5 мм, берут в равных частях по объему (1:1:1), тщательно перемешивают и помещают в эмалированные подносы. Подготовленные субстраты и пустые торфоперегнойные горшочки устанавливают в котле стерилизатора ГК 100-3 и проводят стерилизацию в течение 15-20 минут при давлении 0,1-0,15 м ПА и температуре 115-120°С. По окончании стерилизации и после того, как субстрат остынет, в него добавляют растворенные в воде препараты лигногумат в концентрации 0,01-0,2% и экстрасол в количестве 1,0-10,0 мл/л и заливают 1% раствором марганцовокислого калия на 30-40 минут, чтобы почва хорошо пропиталась. По истечении этого времени почва к работе готова.
Берут полиэтиленовые пакеты размером 20×40 см, моют в дистиллированной воде с добавлением марганца. Когда все приготовлено, приступают к пересадке растений. Растения извлекают из пробирки при помощи пинцета, отмывают от агар-агара и помещают в ванночку с предварительно подготовленным 1% раствором марганцовокислого калия.
Из ванночки растения переносят в торфоперегнойный горшочек, где в субстрате другим пинцетом сделано углубление, расправляют корни, засыпают и слегка придавливают, чтобы растение приняло вертикальное положение. Два торфоперегнойных горшочка с растениями помещают в полиэтиленовый пакет. Закрывают аккуратно пакет, многократно подворачивая пленку и скрепляя ее двумя скрепками. В каждый торфоперегнойный горшочек помещают этикетку с надписью сорта, партии растений, даты посадки. Полученную индивидуальную камеру устанавливают на стеллажи ускоренного выращивания растений. Через 7 дней пакеты открывают, но не снимают. В течение последующей недели края пакетов постепенно подкатывают до верхней части торфоперегнойных горшочков до тех пор, пока влажность воздуха в пакетах не сравняется с влажностью воздуха на СУВРе.
На СУВРе растения находятся при температуре 25-27°С, освещенности 8-10 тыс.лк, световом периоде 16 часов. После открытия пакетов ультрафиолетовое излучение искусственного света беспрепятственно воздействует на открытые растения. В результате этого создается комфортная температура окружающей среды, улучшаются ростовые процессы. При появлении нового настоящего листа процесс адаптации считается законченным. Однако необходимо растения подрастить, чтобы подготовить их к высаживанию в теплицу или в открытый грунт, то есть осуществить его «выгонку». Для этого, кроме поливов и рыхлении поверхности почвы, производят подкормки растений.
В ходе осуществления предложенного способа адаптации к нестерильным условиям в растении происходят следующие физиологические процессы.
При переносе растений, размноженных в культуре ткани (in vitro), в нестерильные условия они испытывают стрессовые реакции, направленные на защиту клеточных структур и устранение неблагоприятных изменений в клетках, то есть наблюдается явление адаптационного синдрома.
Процесс адаптации растения направлен на то, чтобы избежать водного стресса при переносе растения из пробирки с питательной средой (со 100% влажностью) во влажный субстрат, также для сохранения стерильности посадочного материала и для улучшения дальнейшего развития и роста окрепших (при адаптации) и здоровых саженцев.
Применение препарата экстрасол оказывает положительное влияние на прохождение этапа адаптации, которое выразилось в подавлении развития мицелия плесневых грибов полезными микроорганизмами, входящими в его состав. Благодаря этому субстрат меньше нуждается в обработках от плесени. Также улучшается внешний вид растений. Листья имели более зеленую окраску листьев и побегов, меньше теряли тургор при снижении влажности воздуха. Все это способствует улучшению ростовых процессов: у адаптированных растений увеличивается высота и число листьев. Как видно из таблицы 1, наилучший результат был получен при использовании препарата в концентрации 10 мл/л.
Предпосылкой для использования лигногумата при адаптации пробирочных растений явилась его физиологическая активность: способность изменять проницаемость клеточных мембран, повышать активность ферментов, стимулировать процессы дыхания, синтеза белков и углеводов, а также увеличивать содержание хлорофилла и продуктивность фотосинтеза.
Это подтвердилось в процессе адаптации. В результате введения лигногумата в состав субстрата улучшилось приживаемость растений. Растения лучше адаптировались к понижению влажности воздуха, выглядели более сильными, имели ярко зеленую окраску. Положительное влияние лигногумата проявилось также в увеличении числа и площади листьев, высоты растений. Особенно четко это заметно в вариантах с добавлением лигногумата в концентрации 0,1-0,2%.
Замена речного песка на глауконитовый в составе субстрата после 20 дней позволила по развитию опередить растение (без глауконита) по всем показателям. Особенно это было заметно при высадке их в полевые условия. В конце вегетации прирост и вызревание увеличились у этих растений более чем на 20,0%. То есть у растений улучшились адаптационные возможности к условиям открытого грунта.
Препарат эмистим способствует оптимизации метаболических процессов, усилению функций иммунитета у растений, активизации защитных механизмов против многих патогенов. Гиббереллиновая и цитокининовая активность препарата положительно влияет на процессы роста растений. Однако применение эмистима для подкормки адаптированных растений не оказало положительного влияния на развитие растений и даже несколько их угнетало. Подкормка растений раствором Чеснокова-Базыриной способствовала улучшению роста, увеличению диаметра и облиственности растений. Добавление к этому раствору эмистима существенно улучшило показатели развития растений (табл.4).
Из приведенных данных видно, что предложенный способ адаптации повышает выход саженцев и улучшает их качество. Установлено, что препарат экстрасол ингибирует развитие мицелия плесневых грибов и при его применении количество плесени на поверхности субстрата уменьшается почти в два раза. При снижении развития плесневых грибов четко заметно улучшение состояния растений как по внешнему виду, так и по показателям роста растений, образования листьев и величине их площади. Выход растений увеличивается, снижаются затраты по удалению плесени с поверхности субстрата в процессе адаптации. Улучшение качества растений отмечено и при добавлении в субстрат калийного лигногумата. Положительный эффект улучшается при использовании двух компонентов. Это объясняется тем, что лигногумат относится к новому поколению высокоэффективных удобрений, в которых совмещены уникальные качества гуминовых препаратов и минеральных удобрений. Применение экстрасола позволяет повысить эффективность усвоения этих минеральных компонентов растениями, так как в процессе жизнедеятельности бактерии, входящие в состав экстрасола, вырабатывают вещества, которые нормализуют физиологию и биохимию растительной клетки, увеличивают интенсивность фотосинтеза и дыхания и, что особенно важно при адаптации, регулируют транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления. Значительное улучшение качества растений происходит при внекорневой подкормке адаптированных растений раствором Чеснокова-Базыриной с добавлением препарата эмистим. Замена песка речного на глауконит способствовала улучшению адаптивного потенциала растений в условиях открытого грунта. То есть получаются пребазовые саженцы с более высокими биологическими свойствами, с высокоактивным и надежным фотосинтетическим аппаратом, что, в конечном счете, может благоприятно сказываться на развитии растений и получении высококачественного базового, а затем и сертифицированного посадочного материала для закладки промышленных насаждений.
| Таблица 1 | |||
| Применение препарата экстрасол-55 при адаптации растений винограда к нестерильным условиям, сорт Фиолетовый ранний | |||
| Варианты, мл/л | Высота растения, см | Число листьев, шт. | Площадь листа, см2 |
| Контроль (без экстрасола) | 7,0 | 4,7 | 4,6 |
| 1 | 7,2 | 5,5 | 4,4 |
| 5 | 7,4 | 5,4 | 3,9 |
| 10 | 7,7 | 5,6 | 4,1 |
Некоторое снижение площади листьев наблюдалось в верхнем ярусе, связано с ускоренным их нарастанием и некоторым отставанием роста листовой пластинки. В среднем и нижнем ярусах площадь листьев значительно не отличалась от контроля.
| Таблица 2 | |||||
| Применение лигногумата калийного марки «AM» при адаптации растений винограда к нестерильным условиям | |||||
| Концентрация лигногумата, % | Возраст растений, дни | Высота растения, см | Число листьев, шт. | Средняя площадь листа, см2 | |
| Контроль | 15 | 5,2 | 3,6 | 2,6 | |
| 0,01 | 5,0 | 3,5 | 2,5 | ||
| 0,1 | 5,0 | 3,7 | 2,8 | ||
| 0,2 | 5,3 | 3,8 | 2,8 | ||
| Контроль | 30 | 5,4 | 3,7 | 3,2 | |
| 0,01 | 5,3 | 3,8 | 3,8 | ||
| 0,1 | 5,9 | 4,0 | 4,9 | ||
| 0,2 | 6,0 | 4,2 | 5,2 | ||
| Контроль | 50 | 6,3 | 4,1 | 4,2 | |
| 0,01 | 6,3 | 4,2 | 5,3 | ||
| 0,1 | 6,4 | 4,3 | 5,7 | ||
| 0,2 | 6,4 | 4,5 | 6,1 | ||
| Таблица 3 | |||||
| Применение глауконитового песка при адаптации растений винограда к нестерильным условиям, сорт Фиолетовый ранний | |||||
| Вариант | Возраст растений, дни | Высота растения, см | Число листьев, шт. | Средняя площадь листа, см2 | Вызревание побега, см |
| Контроль | 20 | 9,1 | 5,3 | 10,2 | |
| Глауконит | 9,0 | 5,3 | 9,1 | ||
| Контроль | 32 | 11,1 | 5,6 | 15,5 | |
| Глауконит | 11,2 | 6,1 | 16,4 | ||
| Контроль | 146 (открытый грунт, на винограднике) | 40,0 | 14 | - | 16,1 |
| Глауконит | 49,2 | 15,7 | - | 19,5 |
| Таблица 4 | ||||
| Влияние совместного применения препаратов экстрасол и лигногумат на развитие растений винограда, сорт Фиолетовый ранний | ||||
| Вариант | Возраст растений, дни | Высота растений, см | Листья | |
| число, шт. | площадь, см2 | |||
| Экстрасол, 10 мл/л | 30 | 7,7 | 5,6 | 4,1 |
| Лигногумат, 0,2% | 30 | 6,0 | 4,2 | 5,2 |
| Экстрасол, 10 мл/л + лигногумат 0,2% | 30 | 8,0 | 6,1 | 5,7 |
| Таблица 5 | ||||
| Влияние подкормки эмистимом (10-10%) на развитие адаптированных растений подвоя Кобер 5 ББ | ||||
| Вариант | Возраст раст., месяц | Показатели развития растений | ||
| высота, см | число листьев, шт. | диаметр, см | ||
| Контроль | 0,5 | 9,7 | 4,7 | 0,1 |
| Р-р Ч-Б | 11,5 | 7,7 | 0,2 | |
| Эмистим | 7,8 | 9,3 | 0,1 | |
| Р-р Ч-Б+Э | 13,1 | 7,0 | 0,1 | |
| Контроль | 1,0 | 9,7 | 5,5 | 0,11 |
| Р-р Ч-Б | 16,2 | 7,6 | 0,15 | |
| Эмистим | 9.6 | 7,3 | 0,1 | |
| Р-р Ч-Б+Э | 18,3 | 7,0 | 0,15 | |
| Контроль | 1,5 | 10,3 | 5,7 | 0,1 |
| Р-р Ч-Б | 17,2 | 8,0 | 0,2 | |
| Эмистим | 10,0 | 7,7 | 0,1 | |
| Р-р Ч-Б+Э | 22,5 | 8,5 | 0,17 | |
| Контроль | 2,0 | 20,0 | 9,0 | 0,2 |
| Р-р Ч-Б | 52,0 | 12,5 | 0,3 | |
| Эмистим | 24,3 | 7,7 | 0,2 | |
| Р-р Ч-Б+Э | 69,7 | 14,0 | 0,4 |
Способ адаптации растений к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в культивируемых условиях с последующим открытием, отличающийся тем, что в субстрат добавляют глауконит, а также препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, а внекорневую подкормку растений во время выгонки осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10-8-10-12.
