Способ тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения



Способ тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения
Способ тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения
Способ тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения
G01N2021/8466 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2663284:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ИХФ РАН) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам тестирования эффективности регуляторов роста растений с помощью оптических характеристик, поскольку количество метаболитов, образующихся в процессе прорастания семян, характеризует степень их прорастания. Для этого водные растворы культивирования опытных и контрольных семян облучают излучением линии 514,53 нм аргонового лазера и регистрируют спектры комбинационного рассеяния света (КРС), состоящие из неизменяющегося спектра КРС воды и фотолюминесценции (ФЛ) метаболитов, зависящего от концентрации метаболитов в водном растворе культивирования. Площадь под кривой спектра ФЛ пропорциональна концентрации вещества в растворе, что позволяет определять увеличение или уменьшение концентрации метаболитов в опытном растворе по сравнению с контролем. Изобретение обеспечивает быстрый и экономичный первичный скрининг выбора стимуляторов роста растений. 1 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к способам исследования материалов путем определения их химических или физических свойств, а именно к способам тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения с помощью оптических средств.

Испытание новых регуляторов роста растений или физических факторов рострегулирующего воздействия обычно проводят при помощи морфологических тестов на различных стадиях развития растений, что является длительным и трудоемким процессом (Методические рекомендации по проведению лабораторных испытаний синтетических регуляторов роста растений. Под ред. А.А. Шаповалова. Черкассы: филиал НИИТЭХим, 1990. 35 с.; Методические рекомендации по проведению лабораторного скрининга синтетических регуляторов роста растений. Под ред. С.С. Кукаленко и А.А. Шаповалова. Черкассы: филиал НИИТЭХим, 1985. 29 с).

Тестирование эффективности стимулирования роста растений при помощи спектральных методов позволит существенно сократить временные и трудозатраты.

Известен способ тестирования активности регуляторов роста растений с использованием спектрофотометрического метода (Апашева Л.М., Мурза Л.И., Комиссаров Г.Г. Ранние стадии взаимодействия регуляторов роста и семени. // Тезисы II-го съезда Всесоюзного общества физиологов растений, Москва, 1992, с. 51 - прототип). Семена однодольных и двудольныхрастений, разделенные на контрольные и опытные, выдерживали в течение суток - опытные в растворе регулятора роста анфена (калиевая или натриевая соль 4-гидрокси-3,5-дитрет.бутил-бензиламиномалоновой кислоты - Буджиашвили Д.М., Апашева Л.М. Использование антиоксидантов для повышения ценных биолого-хозяйственных показателей сельскохозяйственных культур. // Тезисы 3-й Всесоюзной конференции «Биоантиоксидант», Москва, 1989, том I, с. 183), контрольные в дистиллированной воде, после чего семена промывали водой и культивировали в свежей дистиллированной воде в течение суток. Отбирали пробы полученных растворов (опытных и контрольных) и регистрировали спектры поглощения в УФ области в диапазоне 250-370 нм. При увлажнении семян происходит их пробуждение, что сопровождается началом синтеза метаболитов и выходом их в водную среду культивирования. Измерение оптической плотности растворов опытной и контрольной групп семян показало увеличение концентрации метаболитов в растворах опытной группы семян.

Недостатком способа-прототипа является недостаточная чувствительность.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка быстрого и высокочувствительного способа тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения при помощи метода спектроскопии комбинационного рассеяния света.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения путем измерения оптических характеристик водных растворов культивирования опытных и контрольных семян, содержащих метаболиты, образующиеся в процессе прорастания семян, в котором в качестве оптических характеристик используют спектры комбинационного рассеяния света (КРС) и фотолюминесценции (ФЛ), для чего водные растворы культивирования опытных и контрольных семян облучают излучением аргонового лазера при длине волны 514,53 нм и регистрируют спектры КРС, состоящие из неизменяющегося спектра КРС воды и спектра ФЛ метаболитов, зависящего от концентрации метаболитов в водном растворе культивирования, при этом площадь под кривой спектра ФЛ пропорциональна концентрации вещества в растворе, что позволяет количественно определять увеличение или уменьшение концентрации метаболитов в растворах опытной группы по сравнению с контролем.

Метод спектроскопии КРС относится к высокоизбирательным и чувствительным аналитическим методам.

Спектры КРС регистрировались на спектрометре U1000. Для возбуждения спектров КРС использовалась линия 514,53 нм излучения аргонового лазера. Наблюдаемые спектры КРС состоят из спектра КРС молекул воды и спектра ФЛ веществ (метаболитов), которые переходят в воду из семян при их прорастании. Линии КРС чистой воды (1640 см-1 и 2800-3800 см-1) не изменяются со временем, и по интенсивности последней производилась нормировка регистрируемых спектров, на которых ФЛ метаболитов проявляется широкой полосой от 300 см-1 до 4000 см-1. Количество метаболитов характеризует степень пробуждения (прорастания) семян. Анализ спектров ФЛ по интегральной интенсивности -площади под кривыми спектров контрольных и опытных растворов культивирования семян -позволяет количественно определять увеличение или уменьшение концентрации метаболитов в растворах опытной группы семян по сравнению с контролем. Площадь под кривой спектра ФЛ пропорциональна концентрации вещества в растворе, то есть количеству метаболитов, вышедших в раствор культивирования.

Следует отметить высокую наглядность и чувствительность регистрируемых спектров (см. рис. 1 и рис. 2) - разница в наблюдаемой интенсивности ФЛ опытных и контрольных водных растворов позволяет проводить первичный скрининг кандидатных соединений и новых способов стимулирования роста растений в экспресс-режиме с минимальным количеством семян - достаточно буквально одного семени растения.

Приводим примеры осуществления предлагаемого способа. В качестве рострегулирующего воздействия на растения использовали облучение электромагнитным излучением крайневысокой частоты (КВЧ) и обработку широко известным регулятором роста растений - пероксидом водорода (см., например, Апашева Л.М., Комиссаров Г.Г. Влияние пероксида водорода на развитие растений. Изв. РАН, сер. биол. 1996, №5, с. 621-623; Корзинников Ю.С.Экологически безопасные средства защиты растений. Вестник РАСХН. 1997, №2, с. 44-47; пат. США 1927988, 26.09.33, пат. США 1962996, 12.06.34; RU 2514444, A01G 1/00, A01N 59/00, 27.04.2014; Осипова З.А. С ума сойти, какие огурцы! Моя прекрасная дача, Санкт-Петербург.2017, №2, с. 30-32).

Способ стимулирования роста растений воздействием электромагнитного поля КВЧ при мощности потока излучения 0,1-5,0 мВт/см2 и экспозиции обработки 3-5 мин не был известен до настоящего времени и является предметом отдельной заявки, поданной одновременно с данной. При разработке заявляемого способа тестирования при помощи метода спектроскопии КРС были проведены исследования влияния мощности потока излучения КВЧ от 0,1 мВт/см2 до 7 мВт/см2 на эффективность воздействия. В таблице приведены данные анализа спектров ФЛ по интегральной интенсивности (площади под кривыми спектров), полученные при различной мощности потока КВЧ излучения. Площадь под кривой спектра ФЛ контрольного раствора культивирования семян принималась за 100%.

Как видно из полученных данных, стимуляция развития зародыша семени, сопровождаемая выходом метаболитов в среду культивирования, наблюдается уже при мощности потока излучения 0,1 мВт/см2, экспозиция 5 мин. При увеличении мощности излучения до 5 мВт/см2 (экспозиция 5 мин) эффект ростстимулирующего воздействия сохраняется, при дальнейшем увеличении мощности постепенно снижается, и при мощности потока излучения 7 мВт/см2 и выше (экспозиция 5 мин) наблюдается ингибирование процесса прорастания семян.

Оптимальные концентрации перекиси водорода для стимуляции развития растений лежат в диапазоне 1⋅10-5-1⋅10-3 М, концентрации 1⋅10-2 Ми выше приводят к торможению роста (RU 2423813, RU 2445759, RU 2514444, RU 2578531, RU 2584417).

Пример 1.

Семена огурца (сорт Конкурент) замачивали в дистиллированной воде в течение 3 часов при объемном соотношении семена : вода = 1:1. Затем от них отделяли контрольные семена, которые не подвергали обработке КВЧ излучением, а опытные обрабатывали полем КВЧ при мощности потока излучения 0,1 мВт/см2 и 7 мВт/см2 в течение 5 минут. Далее опытные и контрольные семена перекладывали для прорастания в свежую дистиллированную воду при объемном соотношении семена: вода=1:2 и через 3 часа регистрировали спектры КРС контрольных и опытных образцов водной среды культивирования семян. На рис. 1 приведены полученные спектры КРС: К - контроль, водная среда культивирования необлученных семян; 1 - водная среда культивирования семян, облученных при мощности потока КВЧ облучения 0,1 мВт/см2, экспозиция 5 мин (режим стимуляции прорастания); 2 - водная среда культивирования семян, облученных при мощности 7 мВт/см2, экспозиция 5 мин (режим торможения прорастания). Как видно из наблюдаемых спектров, спустя 3 часа после культивирования семян в воде видны существенные отличия спектров ФЛ опытных и контрольных растворов: количество метаболитов в среде культивирования облученных семян по варианту стимуляции значительно превосходит данные для контрольного раствора; выход метаболитов в опытном растворе с семенами, облученными по варианту торможения, наблюдается, но их количество меньше, чем в контроле.

Пример 2.

Семена огурца (сорт Конкурент) замачивали в течение 3 часов: контрольные в воде, опытные в растворе пероксида водорода при концентрации 1⋅10-3 М (3,4⋅10-2 г/л) (стимуляция прорастания) и при концентрации 5⋅10-2 М (1,7 г/л) (торможение прорастания) при объемном соотношении семена : вода = 1:1. Затем контрольные и опытные семена промывали водой, помещали для прорастания в свежую дистиллированную воду при объемном соотношении семена : вода = 1:2 и через 3 часа регистрировали спектры КРС контрольных и опытных образцов водной среды культивирования семян. На рис. 2 приведены полученные исходные и увеличенные в 10 раз спектры КРС: К - контроль; 1 - водная среда культивирования семян, обработанных пероксидом водорода при концентрации 1⋅10-3 М (3,4⋅10-2 г/л) (стимуляция прорастания); 2 - водная среда культивирования семян, обработанных пероксидом водорода при концентрации 5⋅10-2 М (1,7 г/л) (торможение прорастания). Как видно из рис. 2, спустя 3 часа после культивирования семян в воде видны существенные отличия спектров ФЛ опытных и контрольных растворов: кривые 1 и 2 заметно отличаются от контрольной кривой К.

Таким образом, из приведенных примеров видно, что тестирование эффективности рострегулирующего воздействия на растения при помощи метода спектроскопии КРС можно проводить уже в первые часы после обработки семян. Существенная разница в наблюдаемой интенсивности ФЛ опытных и контрольных водных растворов свидетельствует о высокой чувствительности предлагаемого способа.

Способ тестирования эффективности рострегулирующего воздействия на растения путем измерения оптических характеристик водных растворов культивирования опытных и контрольных семян, содержащих метаболиты, образующиеся в процессе прорастания семян, отличающийся тем, что в качестве оптических характеристик используют спектры комбинационного рассеяния света (КРС) и фотолюминесценции (ФЛ), для чего водные растворы культивирования опытных и контрольных семян облучают излучением аргонового лазера при длине волны 514,53 нм и регистрируют спектры КРС, состоящие из неизменяющегося спектра КРС воды и спектра ФЛ метаболитов, зависящего от концентрации метаболитов в водном растворе культивирования, при этом площадь под кривой спектра ФЛ пропорциональна концентрации вещества в растворе, что позволяет количественно определять увеличение или уменьшение концентрации метаболитов в растворах опытной группы по сравнению с контролем.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к микропланшету для центрифугирования множества проб. Микропланшет, содержащий множество лунок, размещенных в виде двухмерной решетки, причем микропланшет содержит рамку и несколько продольных распорок, каждая из которых содержит ряд лунок, причем распорки размещены в рамке с возможностью поворота, а каждый ряд лунок установлен в микропланшете с возможностью наклона, так что во время центрифугирования микропланшета лунки выравниваются в направлении центробежной силы.

Группа изобретений относится к пищевой промышленности. Устройство (10) для повторного разогрева приготовленного продукта питания, например мяса, содержит контейнер (12) для размещения продукта питания, подлежащего повторному разогреву, опознающий модуль (16), нагревающий модуль (18) и блок (20) обработки.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к фармацевтическому анализу, и может быть использовано для количественного определения фенобарбитала в таблетках “Корвалол” методом УФ-спектрофотометрии.

Изобретение относится к способу мониторинга контролируемого параметра смеси, в которой протекает реакция полимеризации в гетерогенной фазе, устройству для осуществления этого способа, а также способу регулирования реакции полимеризации.

Группа изобретений относится к определению уровней газообразных элементов. Способ определения уровней газообразных элементов, содержит получение в начале периода измерения первого электронного изображения устройства, имеющего колориметрический чувствительный элемент, выполненный с возможностью изменения цвета в ответ на воздействие одного или более загрязняющих веществ, и степень изменения цвета зависит от концентрации загрязняющих веществ; получение в конце периода измерения второго электронного изображения колориметрического чувствительного элемента; определение первого значения и второго значения, основанного на цвете колориметрического чувствительного элемента в первом и втором электронных изображениях соответственно; определение на основе первого и второго значений величины загрязнения для одного или более загрязняющих веществ, воздействию которых колориметрический чувствительный элемент подвергался в течение периода измерения.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля экологического обустройства окружающей среды. Изобретение представляет собой портативный респирометрический прибор с автономным питанием, рассчитанный на оперативный контроль дыхательной эмиссии СО2 непосредственно по месту проведения почвенного мониторинга различных природно-хозяйственных объектов.

Группа изобретений относится к очистке сточных вод. Способ определения мутности жидкой фазы многофазных сточных вод включает: размещение датчика мутности, состоящего из корпуса, содержащего излучатель света и светочувствительный датчик, в многофазной сточной воде.

Изобретение относится к способам определения местоположения единичных молекул вещества в образце. Единичные молекулы вещества находятся во флуоресцентном состоянии, в котором их можно возбуждать светом возбуждения для испускания света флуоресценции.

Изобретение относится к области аналитического приборостроения и предназначено для определения концентрации азота в аргоне смеси. Газоанализатор, предназначенный для измерения концентрации азота в аргоне, содержит датчик для измерения концентрации азота в аргоне, при этом содержит устройство для измерения концентрации кислорода, в котором под воздействием источника постоянного напряжения удаляется кислород из азотно-аргоновой смеси, последовательно соединенное с датчиком для измерения концентрации азота в аргоне.

Изобретение относится к области диагностики и контроля качества жидкостей. Способ определения примесей в жидких средах основан на сравнении спекл-изображений, полученных после прохождения лазерного пучка через пробу контролируемой жидкости, которая была выдержана некоторое время до полного оседания примесей, и через пробу контролируемой жидкости, находящуюся в возбужденном состоянии.

Изобретение относится к способу получения изображения образца. Способ измерения образца (3) содержит этапы: (I) предоставление света первого состава; (II) выбор частицы из группы частиц, которые побуждаются к испусканию фотонов под воздействием света первого состава; (III) формирование света первого состава, чтобы обеспечить распределение интенсивности света, содержащее пространственно ограниченный минимум; (IV) применение распределения интенсивности света к образцу так, что частица локализована в пространственно ограниченном минимуме распределения интенсивности света; (V) обнаружение фотонов, испускаемых частицей; и отслеживание перемещения частицы с помощью минимума распределения интенсивности света посредством (VI) перемещения распределения интенсивности света относительно образца так, что скорость испускаемых частицей фотонов остается минимальной, и (VII) получение фактического положения минимума распределения интенсивности света в образце в качестве фактического положения частицы в образце.

Изобретение относится к области авиации, в частности к системам безопасности летательных аппаратов. Система нейтрального газа для топливного бака воздушного судна содержит генератор (3) нейтрального газа, распределительный механизм (4) и измерительное устройство (5) для измерения количества кислорода в нейтральном газе.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройствам флуоресцентной навигации с применением фотосенсибилизаторов. Модуль содержит источник белого света и монохроматический источник излучения, возбуждающий флуоресценцию фотосенсибилизатора, с длиной волны 638 нм, оптоволоконное устройство доставки излучения к исследуемому участку, средство регистрации обратно рассеянного излучения и флуоресцентного излучения исследуемого участка, содержащее оптический видеоадаптер, монохромную видеокамеру, цветную видеокамеру, а также блок обработки данных, при этом источник белого света сопряжен с первым входом оптоволоконного устройства доставки излучения через светофильтр, отрезающий длинноволновую часть спектра красного участка видимого диапазона, монохроматический источник излучения сопряжен со вторым входом оптоволоконного устройства доставки излучения через устройство фильтрации и повышения числовой апертуры выходящего пучка излучения, вход оптического видеоадаптера соединен с оптическим выходом микроскопа, а к выходам оптического видеоадаптера подключены монохромная видеокамера и цветная видеокамера, цифровые выходы которых соединены с блоком обработки данных, оптический видеоадаптер выполнен с возможностью передачи флуоресцентного излучения на монохромную видеокамеру, перед которой установлен светофильтр, пропускающий длинноволновую компоненту выше 650 нм, а диффузно отраженного излучения - на цветную видеокамеру, перед которой установлен светофильтр, пропускающий коротковолновую составляющую, ниже 625 нм, выход оптоволоконного устройства доставки излучения установлен вплотную к объективу микроскопа и закреплен на оптическом видеоадаптере посредством элемента фиксации.

Изобретение относится к ветеринарии и предназначено для отбора молочного скота на резистентность к маститу. Всех коров стада ежемесячно тестируют на уровень соматических клеток в молоке в индивидуальных пробах, у каждой коровы определяют среднее количество клеток за лактацию, которое трансформируют в баллы.

Изобретение относится к способам определения местоположения единичных молекул вещества в образце. Единичные молекулы вещества находятся во флуоресцентном состоянии, в котором их можно возбуждать светом возбуждения для испускания света флуоресценции.

Изобретение относится к способам определения местоположения единичных молекул вещества в образце. Единичные молекулы вещества находятся во флуоресцентном состоянии, в котором их можно возбуждать светом возбуждения для испускания света флуоресценции.

Изобретение относится к медицине, в частности к биохимии. Способ определения системных метаболических нарушений заключается в следующем: берут пробу крови, центрифугируют, высокомолекулярные соединения осаждают ацетонитрилом, определяют оптическую плотность продуктов метаболизма в супернатанте при длинах волн 210, 220 и 230 нм, эффективную концентрацию альбумина определяют флюориметрическим методом, после чего устанавливают величину альбуминового индекса по формуле:, где АИ - альбуминовый индекс; ЭКА - эффективная концентрация альбумина; εпула - суммарное содержание показателей оптических плотностей продуктов метаболизма при длинах волн 210, 220 и 230 нм, и при величине альбуминового индекса, равной 9,01±0,5, устанавливают отсутствие системных метаболических нарушений.

Изобретение относится к области технической физики и касается способа определения ориентации квантовых систем в кристаллах. Способ включает в себя возбуждение фотолюминесценции квантовых систем образца излучением, волновой вектор которого ориентирован перпендикулярно оптической оси кристалла, ее регистрацию с пространственным разрешением вдоль волнового вектора, измерение глубины пространственной модуляции интенсивности люминесценции.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для подготовки эритроцитов при проведении метода флуоресцентной in situ гибридизации (FISH).

Изобретение относится к области биотехнологии и предназначено для определения индекса фрагментации ДНК сперматозоидов у животных-производителей. Осуществляют подготовку мазка спермопробы к окрашиванию и приготовление красителя смешиванием раствора лимонной кислоты, гидрофосфата натрия и 1%-го акридин оранжевого.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Стандартные образцы для метрологического обеспечения методик выполнения измерений используются при оценке склонности автомобильных бензинов к образованию отложений в системах впрыска двигателя внутреннего сгорания и используют при контроле качества автомобильных бензинов в процессе их производства и эксплуатации.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам тестирования эффективности регуляторов роста растений с помощью оптических характеристик, поскольку количество метаболитов, образующихся в процессе прорастания семян, характеризует степень их прорастания. Для этого водные растворы культивирования опытных и контрольных семян облучают излучением линии 514,53 нм аргонового лазера и регистрируют спектры комбинационного рассеяния света, состоящие из неизменяющегося спектра КРС воды и фотолюминесценции метаболитов, зависящего от концентрации метаболитов в водном растворе культивирования. Площадь под кривой спектра ФЛ пропорциональна концентрации вещества в растворе, что позволяет определять увеличение или уменьшение концентрации метаболитов в опытном растворе по сравнению с контролем. Изобретение обеспечивает быстрый и экономичный первичный скрининг выбора стимуляторов роста растений. 1 табл., 2 пр.

Наверх