Средство для предпосевной обработки семян гороха
Владельцы патента RU 2367133:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГОУ ВПО Орел ГАУ) (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, в частности к средствам для предпосевной обработки семян. Средство содержит липиды из мицелия гриба Fusarium oxysporum, салициловую кислоту и источник магния, воду. Средство комплексно влияет на растения гороха, повышая всхожесть, урожайность, устойчивость к болезням при замачивании семян в растворе, содержащем 2 г средства на 100 л воды. 5 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и биотехнологии, а именно к средствам для предпосевной обработки семян, индуцирующей болезнеустойчивость гороха.
Предпосевная обработка семян осуществляется веществами, обладающими защитно-стимулирующим действием, повышающими иммунитет, способствующими увеличению ростовой активности растений, защите их от болезней и вредителей и в конечном итоге - повышению урожайности.
Известен широкий спектр ростовых веществ и средств защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. Значительная часть этих препаратов относится к категории химических соединений, загрязняющих окружающую среду и создающих опасность для здоровья человека и животных. Вместе с тем, требования экологии приводят к необходимости создания препаратов, относящихся к категории биопрепаратов, использование которых было бы эффективно в малых дозах (Озерецковская О.Л. Индуцирование устойчивости растений // Аграрная Россия. - 1999. - №1 (2). C.4-9). - [1].
Известно средство для предпосевной обработки семян Нарцисс ВР, содержащий хитозан (50%) и органические кислоты: янтарную кислоту (30%), глутаминовую кислоту (20%), которое является биопрепаратом. Норма расходования средства 1 л/т, средство рекомендовано для использования на рисе, пшенице, ячмене, подсолнечнике, огурцах (Справочник пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации за 2004 год. Издательство «Агрорус», ООО «Агро 48», Липецк, стр.318) - [2].
Недостатком известного средства является его малая эффективность при обработке гороха.
Задачей изобретения является повышение урожайности семян гороха.
Технический результат - увеличение устойчивости к болезням и вредителям.
Поставленная задача решается благодаря тому, что известное средство, содержащее органическую кислоту (салициловую), согласно изобретению дополнительно содержит липиды мицелия гриба Fusarium oxysporum и источник магния при следующем соотношении компонентов: мас.%:
| Салициловая кислота | - 0,00001 |
| Липиды из мицелия гриба Fusarium oxysporum | - 0,0001 |
| Источник магния сульфат магния MgSO4 | - 0,00001 |
| Вода | - 99,99988 |
Салициловая кислота (С7Н8О3) - белый кристаллический порошок, трудно растворимый в холодной воде.
Устойчивость растений к вирусам можно повысить, обрабатывая растения и салициловой кислотой. В ответ на обработку начинается синтез PR-белков (PR-1-белки, PR-2 белки или b-1,3-глюканазы, PR-3-белки). PR-1 белки токсичны для многих грибов. PR-2 белки - b-1,3-глюканазы - расщепляют глюканы клеточной стенки растений и некоторых грибов на более короткие фрагменты. Фрагменты глюканов также способны вызывать иммунную реакцию растительных клеток. PR-3 класс белков - хитиназы, которые расщепляют хитин клеточных стенок грибов. Салициловая кислота вызывает синтез ФАЛ (фенилаланин-аммиаклиазы) и тем самым усиливает собственный биосинтез. Кроме того, салициловая кислота может связываться с некоторыми Fe-содержащими белками (например, с каталазой). При взаимодействии с салицилатом активность каталазы падает, концентрация перекиси водорода и других активных форм кислорода растет. К этому же эффекту приводит взаимодействие салицилата с аскорбат-оксидазой. Повышение концентрации активных форм кислорода стимулирует образование новых порций салициловой кислоты, что приводит к усилению эффекта.
Липиды выделенные из мицелия гриба Fusarium oxysporum представляют собой вещество плотной консистенции при температуре 15-20°С белого цвета с сероватым оттенком, прозрачный в расплавленном состоянии, характеризуется растворимостью в органических растворителях.
При обработке растений липидами патогенных грибов Fusarium oxysporum в растениях возрастает фитоиммунный потенциал, их ткань становится способной быстрее и интенсивнее отвечать на инфицирование возбудителями заболеваний, в результате чего вдвое подавляется распространение инфекции.
Источник магния сульфат магния MgSO4 представляет собой бесцветные ромбические кристаллы, легко растворимые в воде.
Магний является антистрессовым микроэлементом, стабилизирует структуру рибосомного аппарата клеток и выполняет роль «носителя фосфата», входя в молекулу фитина, который используется в энергетическом обмене и как источник фосфорной кислоты в период прорастания, усиливая устойчивость растений.
Методика выделения липидов из мицелия гриба Fusarium oxysporum
Мицелий гриба растирают в однородную массу при помощи SiO2. Из однородной массы проводят экстракцию липидов 70% спиртом (C2H5OH) в соотношении 1 часть измельченного гриба и 10 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) в том же соотношении. Также разделяют спиртовой экстракт липидов и нерастворимый осадок гриба. Объединяют оба спиртовых экстракта липидов. Из объединенного экстракта выпаривают спирт при пониженном давлении. После прекращения кипения и выделения пузырьков, колба стоит на водяной бане 15 мин. Далее берут пробу из колбы и проводят качественную реакцию 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. Если реакция была отрицательная, то отгонку спирта прекращают.
Получившийся водный экстракт охлаждают до н.у., центрифугируют при 4000 об/мин в течение 15 мин. По окончании центрифугирования получается осадок липогликопротеинового комплекса. Далее проводят экстракцию липидов по Фолчу смесью СН3ОН:CHCl3:H2O 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 (она внизу) содержит раствор липидов, водная фаза далее не используется.
Раствор липидов в хлороформе испаряют при 30-40°С на роторном испарителе под вакуумом водоструйного насоса и заливают фосфатным буфером pH 7,0 в соотношении 1:1 (чтобы не произошло окисление двойных связей в непредельных кислотах).
Эффективность данного средства проверена на биологическую активность, осуществляемую с помощью измерения величины пероксидазной активности, являющейся экспресс-методом ускоренной оценки препаратов
Пероксидазная активность определяется методом окисления о-дианизидина в присутствии перекиси водорода в концентрации 10-3 М и измерения экстинции раствора на фотоэлектроколориметре КФК-2 при длине волны 590 нм. Активность фермента вычисляется по найденной скорости реакции и выражается в относительных единицах на 1 г сырой ткани за 1 минуту. Испытываемые индукторы болезнеустойчивости отбираются по пероксидазозависимому иммунитету, определяемому по активности пероксидазы.
Пример 1-5.
Проводили испытания известного средства Нарцисс, компонентов предлагаемого средства (салициловая кислота 0,00001, липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 и MgSO4 0,00001 мас.%) и непосредственно предлагаемого средства. Для этого использовали здоровые и инфицированные Fusarium oxysporum семена гороха. Перед посевом семена замачивают в предлагаемом средстве на 2 часа.
Для испытания средства на биологическую активность определяли активность фермента пероксидазы. Показатели снимали у 5-дневных проростков гороха. Выявлено повышение активности пероксидазы у образцов устойчивого и неустойчивого сорта, как здоровых, так и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха, обработанных предлагаемым средством по сравнению с известным средством и по отдельности компонентами средства (табл.1). Такое повышение пероксидазной активности 5-дневных проростков указывает на формирование у них уже на раннем этапе развития индуцированного иммунитета.
| Таблица 1 | ||||
| Влияние регуляторов на пероксидазную активность 5-дневных проростков гороха (у.е.). | ||||
| Варианты | Устойчивый сорт Tigra | Неустойчивый сорт Орловчанин | ||
| Здоровые | инфицированные Fusarium oxysporum | здоровые | инфицированные Fusarium oxysporum | |
| Нарцисс 1 л/т | 410 | 412 | 299 | 302 |
| Салициловая кислота - 0,00001 мас.% | 386 | 450 | 292 | 430 |
| MgSO4 - 0,00001 мас.% | 410 | 458 | 336 | 450 |
| Липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 мас.% | 407 | 478 | 380 | 432 |
| Предлагаемое средство | 518 | 570 | 402 | 491 |
Под влиянием предлагаемого средства отмечено значительное повышение содержания фитоалексинов в эндокарпе инфицированных растений гороха. В здоровых семенах, обработанных предлагаемым средством, этот показатель соответствует 46,8 мг/мл, в инфицированных повышается до 57,3-67,8 мг/мл. Это указывает на повышение иммунитета инфицированных растений по сравнению с контролем и по отдельности компонентами средства (табл.2).
| Таблица 2 | ||||
| Содержание фитоалексинов в эндокарпе инфицированных растений гороха (мг/мл) | ||||
| Варианты | Здоровые | инфицированные | ||
| Fusarium oxysporum | Ascochyta pisi | Ascochyta pinodes | ||
| Нарцисс, 1 л/т | 44.3 | 44,6 | 44,5 | 44,0 |
| Салициловая кислота - 0,00001 мас.% | 51.5 | 58.0 | 46,8 | 57.6 |
| MgSO4 - 0,00001 мас.% | 52.0 | 69.0 | 59.2 | 58.2 |
| Липиды Fusarium oxysporum-0,0001 мас.% | 51,6 | 68.1 | 58,4 | 62.4 |
| Предлагаемое средство | 46.8 | 67.8 | 57.3 | 67.8 |
При замачивании семян гороха в предлагаемом средстве не происходит поражение Fusarium oxysporum в сравнении с известным средством Нарцисс и компонентами предлагаемого средства (табл.3).
| Таблица 3 | ||
| Влияние регуляторов на проявление заболевания гороха Fusarium oxysporum,% | ||
| Варианты | сорт Орпела | |
| Пораженных | Степень развития | |
| Нарцисс, 1 л/т | 24.0 | 12.0 |
| Салициловая кислота - 0,00001 мас.% | 20.0 | 10.0 |
| MgSO4 - 0,00001 мас.% | 30.0 | 12.0 |
| Липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 мас.% | 12.0 | 7.0 |
| Предлагаемое средство | 0,0 | 0,0 |
Предлагаемое средство снижает поражаемость растений гороха болезнями и вредителями. Развитие корневой гнили снижается с 44,2 до 40,3% в сравнении с известным средством Нарцисс и компонентами предлагаемого средства. Развитие аскохитоза снижается с 68,0 до 56,5%. Снижается количество погрызов долгоносика на 1 растение с 17,4 до 13,7 шт. Поврежденность семян плодожоркой снижается с 32,9 до 16,9% (табл.4).
| Таблица 4 | ||||
| Биологическая эффективность применения биопрепарата против болезней и вредителей гороха сорта Вега | ||||
| Варианты | Корневая гниль, % развития | Аскохитоз, % развития | Кол-во погрызов Долгоносика на 1 раст., шт | Поврежденность Семян плодожоркой, % |
| Нарцисс, 1 л/т | 44.2 | 68.0 | 17.4 | 32.9 |
| Салициловая кислота - 0,00001 мас.% | 42.1 | 62.3 | 13.9 | 20.8 |
| MgSO4 - 0,00001 мас.% | 41.0 | 58.2 | 14.0 | 20.4 |
| Липиды Fusarium oxysporum-0,0001 мас.% | 40.8 | 56.2 | 13.1 | 16.4 |
| Предлагаемое средство | 40.3 | 56.5 | 13.7 | 16.9 |
В полевых условиях выявлено под влиянием предлагаемого средства повышение энергии прорастания семян с 87,5 до 89,0%, количества бобов на одном растении с 2,12 до 2,45 шт., количество семян с 6,15 до 6,79 шт., вес семян с 1 растения с 31,60 до 49,0 г, урожайность с 11,6 до 13,3% в сравнении с известным средством (табл.5).
| Таблица 5 | |||||||
| Влияние биопрепарата на посевные качества и урожай гороха сорта Вега | |||||||
| Варианты | Энергия прораст. % | Всхожесть, % | Кол-во бобов на 1 раст., шт. | Кол-во семян, шт. | Вес семян с 1 раст., г | Урожайность | |
| Лаборат. | полевая | ц/га | |||||
| Нарцисс, 1 л/т | 87,5 | 91,3 | 91,5 | 2,12 | 6,15 | 31,6 | 11,6 |
| Салициловая кислота - 0,00001 мас.% | 88,1 | 85,2 | 84,7 | 2,20 | 5,85 | 34,7 | 10,9 |
| MgSO4 - 0,00001 мас.% | 88,4 | 85,2 | 84,6 | 2,15 | 4,99 | 36,8 | 11,2 |
| Липиды Fusarium oxysporum - 0,0001 мас.% | 89,0 | 86,1 | 84,5 | 2,30 | 5,95 | 47,6 | 12,8 |
| Предлагаемое средство | 89,0 | 85,3 | 84,9 | 2,45 | 6,79 | 49,0 | 13,3 |
Преимущество предлагаемого средства обусловлено способностью индуцировать болезнеустойчивость растений гороха на ранних этапах развития растений. Это позволяет предотвратить массовое распространение болезней и вредителей.
Механизм действия предлагаемого средства заключается в том, что происходит активизация синтеза ферментов, которые приводят к усиленному образованию фитоалексинов, вызывающих формирование целого комплекса защитных реакций.
Таким образом, использование предлагаемого средства позволяет увеличить ростовые показатели, устойчивость к болезням и вредителям, что ведет к повышению урожайности.
Предлагаемое новое средство экологически безопасно, низко по себестоимости, что предполагает его использование в технологии выращивания гороха без дополнительных затрат на химические средства защиты.
Средство для предпосевной обработки семян гороха, содержащее органическую кислоту, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит липиды мицелия гриба Fusarium oxysporum и источник магния при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Салициловая кислота | 0,00001 |
| Липиды из мицелия гриба Fusarium oxysporum | 0,0001 |
| Источник магния (сульфат магния MgSO4) | 0,00001 |
| Вода | 99,99988 |
