Способ активации семян пшеницы герматранолом при проращивании
METHOD FOR ACTIVATION OF WHEAT SEEDS WITH GERMATRANOL DURING GERMINATION

Изобретение относится к области сельского хозяйства,  в частности к растениеводству для предпосевной обработки семян пшеницы, и может найти применение при подготовке ее семян в технологиях получения пророщенных семян и выращивания микрозелени на этой основе как продуктов питания.
Известны биологически активные вещества для растениеводства - циклические кремнийорганические эфиры триэтаноламина – силатраны, синтезированные в Иркутском институте химии СО РАН. Известно положительное влияние этих соединений в низких дозах на рост и развитие  для ряда  сельскохозяйственных культур  (Воронков М.Г., Барышок В.П. Силатраны в медицине и сельском хозяйстве. Новосибирск: Изд. СО РАН, 2005. 257 с.).
3
Хотя силатраны и их германиевые аналоги – герматраны, формулы RGe(OCH2CH2)N, были получены почти одновременно, исследование физиологического действия герматранов на растения мало исследованы (Комаров Б.А., Зеленков В.Н., Погорельская Л.В., Албулов А.И. Элемент германий и биологическая активность его соединений.  Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты: Сборник научных трудов. Выпуск 24 – М.: РАЕН, 2016, с.169-178).
2
2
3
Известен способ  повышения устойчивости растений винограда к действию низких температур.  Так, опрыскивание растений винограда водными 0.0001–0.1%-ными растворами  герматранола  (формула N(CHCHO)GeOH)  повышает морозостойкость зимующих почек растений . (М.Г. Воронков , Т.Х. Левит, А.Ф. Кириллов, В.П. Барышок, Р.А. Козьмик и др. Действие герматранола на морозостойкость винограда // Доклады АН СССР. 1988. Т.299 (2). С. 509-512).
2
2
3
Наиболее близким техническим решением является предложенный  способ регулирования развития сельскохозяйственных растений (патент РФ № 2073439, опубликованный 20.02.1997г ) путем обработки семян  растений пшеницы, огурца, петрушки водным растворами герматранола  формулы N(CHCHO)GeOH в концентрации от 50 до 300 мг/л (пшеница), от 1,0 до 1000 мг/л (огурец) и от 50 до 3000 мг/л (петрушка), что   увеличивает всхожесть и далее ускоряет рост растений. При этом,  замачивание семян пшеницы перед посевом авторы проводили в указанном диапазоне концентраций действующего вещества – герматранола  в 50,0-300,0 мг/л что соответствует его концентрации  0,005 – 0,030 % масс. с замачиванием семян в течении 3 часов. Условия реализации способа для испытанных культур существенно отличались, как по диапазонам концентраций, так и по выявленным эффектам в области повышения устойчивости к неблагоприятным факторам в защищенном или открытом грунте, что говорит о зависимости от генетической специфичности использованных в исследованиях вида сельскохозяйственных культур.
В то же время, авторы показывают в формуле достигнутый технических результат при использовании концентрации герматранола в растворе для предпосевной обработки путем замачивания или обработки вегетирующих растений только в диапазоне 0,005 – 0,030 %.
Это сужает распространение  данного стимулятора для семян пшеницы
в начальных стадиях развития растений  – проращивания  семян и для предпосевной подготовки для широкого использования в растениеводстве а также с использованием в технологиях  нового направления овощеводства – получения микрозелени на основе пророщенных семян  пшеницы самостоятельно как продукт или ингредиентов «конфетти» салатов.
Технический результат -  расширение возможности использования водных растворов герматранола   на предпосевную обработку семян пшеницы для повышения всхожести, продуктивности проростков и их качества по наличию высоких значений суммарной антиоксидантной активности для реализации технологий получения пророщенных семян и микрозелени растений для питания и предпосевной обработке семян пшеницы для посева в открытом или защищенном грунте.
Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от прототипа проводят предпосевную обработку,  замачивая  семена пшеницы в водном растворе герматранола  концентрации 0,10–0,000000000 1% в течение  2 часов.
Способ осуществляется следующим образом.
2
2
3
Используют германийорганическое соединение - герматранол  формулы N(CHCHO)GeOH. Для обработки семян  готовят рабочие растворы непосредственно перед обработкой семян, разводя исходный сухой порошок вещества в дистиллированной воде  и готовя растворы концентраций  от 0,1  до 0,0000000001% по массе вещества герматранола. Вещество имеет хорошую растворимость в воде и не подвержен гидролизу после его растворения в отличие от широко известных соединений кремния класса силатраны.
0
Для проверки способа использовали семена пшеницы озимой сорта Немчиновская 24, которые обрабатывали полученными  растворами герматранола разных концентраций, выдерживая их путем замачивания в течение 2 часов.  Проращивание семян проводили в темноте согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями – вместо фильтровальной бумаги использовали подложку из минеральной ваты. Время экспозиции для проращивания 7 суток. Количество семян по 100 шт. в каждом варианте, повторность трехкратная. Полив проводили дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. Температура проращивания семян составляла 23-24 С.
В период проведения экспериментов определяли высоту проростков и  биомассу 100 ростков. Сухие образцы (с.о.) ростков готовили  высушиванием на воздухе в тени при комнатной температуре до постоянного веса.
Для проверки биологической активности определяли суммарную антиоксидантную активность (САОА) ростков. САОА определяли кулонометрическим методом (в пересчете на г рутина на 100 г сухого образца (с.о.) в соответствии с МВИ-01-00669068-13  (Зеленков В.Н., Лапин А.А. Суммарная антиоксидантная активность. Методика выполнения измерений на кулонометрическом анализаторе. ВНИИ овощеводства. Верея Московской обл., 2013, 19с).  Данная методика позволяет говорить не только об антиоксидантной активности но и об антирадикальной активности, поскольку в основе метода положен методический подход генерации радикалов брома с последующим титрованием (с использованием кулонометрии) их растворов водными экстрактами ростков разных вариантов проверки предлагаемого способа.
В нижеприведенных примерах 1-10 приведены данные по приготовлению каждой концентрации раствора герматранола со сводными результатами измерений в таблицах 1, 2.
Пример 1.
Для приготовления исходного рабочего раствора герматранола  концентрации  0,1 %  исходное сухое вещество взвешивали в количестве 200 мг и растворяли при перемешивании в 200 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 2.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,01 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,1 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 3.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,01 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 4.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,0001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,001 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 5.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,00001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,0001 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 6.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,00001 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 7.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,0000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,000001 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 8.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,00000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,0000001 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 9.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,000000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,00000001 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 10.
Для приготовления рабочего раствора  концентрации 0,0000000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора  концентрации 0,000000001 %  в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора  на  180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Таблица 1  Влияние герматранола на всхожесть (%) семян озимой пшеницы сорта Немчиновская 24 (7-е сутки после посева)
Вариант опыта
Всхожесть семян, %
Повышение всхожести семян, %
Предварительное замачивание семян в воде - контроль
84,0
-
Предвари тельное замачивание семян в 0,1 %-ном рабочем растворе герматранола  на 2 часа
89,0
6,0
Предварительное замачивание семян в 0,01 %-ном рабочем растворе герматранола  на 2 часа
90,0
7,1
Предвари тельное замачивание семян в 0,001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
91,0
8,3
Предвари тельное замачивание семян в 0,0001 %-ном рабочем растворе герматранола  на 2 часа
88,0
4,8
Предвари тельное замачивание семян в 0,00001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
89,0
6,0
Предвари тельное замачивание семян в 0,000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
89,0
6,0
Предвари тельное замачивание семян в 0,0000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
88,0
4,5
Предвари тельное замачивание семян в 0,00000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
85,0
1,9
Предвари тельное замачивание семян в 0,000000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
83,0
-1,9
Предвари тельное замачивание семян в 0,0000000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
84,0
0
Таблица 2 - Влияние водных растворов герматранола  разной концентрации на высоту ростков и массу 100 ростков озимой пшеницы сорта Немчиновская 24
Вариант опыта
Высота ростков, см
%  увеличения высоты ростка
Масса 100 ростков, г
% увеличения массы 100 ростков
Предварительное замачивание семян в воде - контроль
18,1
-
0,091
-
Предвари тельное замачивание семян в 0,1 %-ном рабочем растворе герматранола  на 2 часа
17,8
-1,7
0,093
2,2
Предварительное замачивание семян в 0,01 %-ном рабочем растворе герматранола  на 2 часа
19,4
7,2
0,113
24,2
Предвари тельное замачивание семян в 0,001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
19,0
5,0
0,103
13,2
Предвари тельное замачивание семян в 0,0001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
19,9
9,9
0,110
20,9
Предвари тельное замачивание семян в 0,00001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
18,2
0,6
0,094
3,3
Предвари тельное замачивание семян в 0,000001 %-ном рабочем растворе герматранола  на 2 часа
18,0
-0,6
0,092
1,1
Предвари тельное замачивание семян в 0,0000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
18,2
0,6
0,091
0
Предвари тельное замачивание семян в 0,00000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
19,2
6,1
0,097
6,6
Предвари тельное замачивание семян в 0,000000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа
18,9
4,4
0,096
5,5
Предвари тельное замачивание семян в 0,0000000001 %-ном рабочем растворе 2 часа мин.
19,1
5,5
0,098
7,7
Проверка водных экстрактов высушенных проростков пшеницы с предварительным замачиванием семян на 2 часа растворами герматранола концентраций от 0,0000000001 % до 0,1 %, показала высокую биологическую активность проростков по суммарной антиоксидантной активности, значения которой во всем диапазоне исследованных вариантов реализации способа  находились в интервале 5,92-6,87 г рутина / 100 г с.о. Причем, при отсутствии повышения всхожести для варианта применения раствора герматрола 0,0000000001 % по отношению к контролю, полученные проростки превышали показатели контроля как по высоте, так и массе ростков на 5,5 % и 7,7 %, соответственно. Все это показывает о возможностях применения сверхнизких концентраций герматранола в технологиях проращивания семян пшеницы для получения пророщенных семян или для использования проростков в получении микрозелени со стабильной антирадикальной (антиоксидантной) активностью.
Полученные данные позволяют заключить, что растворы герматранола  являются активатором проращивания семян пшеницы и предлагаемый способ может найти применение без дополнительных затрат на предпосевную обработку семян, упростить способ и его эффективность, расширить области применения соединения германия в технологиях получения микрозелени  пшеницы, а также для получения пророщенных семян пшеницы с высокими значениями суммарной антиоксидантной активности, что позволяет использовать пророщенные семена так и их микрозелень на этой основе для создания функциональных продуктов питания повышенной биологической ценностью.