СПОСОБ СТИМУЛЯЦИИ РОСТА РАСТЕНИЙ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ
METHOD FOR STIMULATING THE GROWTH OF SPRING BARLEY PLANTS

Изобретение относится к области биотехнологии в сельском хозяйстве и может быть использовано в растениеводстве для создания новых биологических препаратов для стимуляции роста сельскохозяйственных культур.
Меласса или черная патока – это побочный продукт сахарного производства. В процессе уваривания и фильтрации свекловичного или тростникового сока отделяются сахарные кристаллы, а то, что остается, представляет собой смесь некристаллизующихся сахаров (декстрин, глюкоза, мальтоза) с высоким содержанием примесей. В Российской Федерации черная патока используется в основном в пищевой промышленности для производства спирта и дрожжей, при выпечке некоторых видов хлеба.
Из мелассы возможно получение меланина высокомолекулярного пигмент, образующийся в результате окисления и полимеризации фенолов, обеспечивающий коричневый или черный цвет семян [1, 2]. Считается, что черная пигментация возникла в результате адаптации живых организмов к неблагоприятным условиям окружающей среды. Функциональное значение этого типа пигмента подробно рассмотрено для животных, насекомых и микроорганизмов [2, 3]. Роль пигмента в растениях все еще неясна, но собранная информация показывает, что черный цвет может дать им некоторые преимущества. Например, у большинства диких злаков есть черная пигментация корпуса. Падающие на землю в зрелом состоянии семена, покрытые черной оболочкой, считаются невидимыми для птиц на фоне темной почвы [4].
Из-за способности черных поверхностей поглощать больше солнечной энергии, чем светлые, и преобразовывать ее в тепло, теоретически черные семена могут созревать раньше, чем желтые. Сравнительное исследование староместных сортов ячменя с черными и белыми семенами показало, что первые имеют тенденцию созревать раньше, чем вторые [5].
Меланины придают оболочке семян дополнительную механическую прочность, защищая их от повреждений. Более того, меланин обеспечивает устойчивость к насекомым и вредителям из-за своей токсичности [6]. У подсолнечника семена с черной оболочкой меньше повреждаются личинками крота, чем белые семена [7].
Поскольку меланины являются сильными антиоксидантами [8, 9], они могут придать больше энергии семенам, которые их накапливают, и могут защитить семена в условиях стресса. Есть несколько примеров, подтверждающих эту гипотезу. У арбуза коричневые семена были более сильными, чем светлые; у них был более высокий вес семян, процент прорастания и всхожести, а также свежий и сухой вес проростков, чем у светлых семян [10].
Более убедительные результаты о защитных функциях меланинов были получены при тестировании устойчивости к патогенной инфекции. Сорта ячменя и овса с темной окраской колоса меньше поражались фузариозом, чем сорта без темных пигментов шелухи [11, 12].
Наряду с меланином, в составе мелассы из сахарной свеклы входит бетаин, являющийся одним из наиболее активных стимуляторов роста и веществом, повышающим устойчивость растений к стрессам [13].
Известен способ получения оболочки для предпосевной обработки семян [14], который предполагает обволакивание семян смесью биопрепарата и мелассы при температуре 28-30°С в течении 60-64 ч.
Однако в известном способе меласса используется лишь как среда для культивирования Xanthomonas campestris и не используется в качестве самостоятельного ингредиента для обработки семенного материала.
Известен способ стимуляции роста и развития растений [15], при котором перед посевом готовится смесь культуры Enterococcus durans ВКПМ В-10093 на свекловичной мелассе с микробным числом 109 и используется для обработки семян с целью прилипания клеток.
Недостаток способа заключается в том, что используется смесь культуры Enterococcus durans ВКПМ В-10093 которая требует предварительной длительной подготовки, а также способ требует достаточных затрат для культивирования указанного штамма.
Известен также способ получения адаптогена для повышения устойчивости биологических агентов биофунгицидов к действию неблагоприятных условий и увеличения эффективности биологического контроля болезней растений и адаптоген, полученный способом [16]. Изобретение представляет собой способ получения адаптогена для повышения устойчивости биологических агентов биофунгицидов к действию неблагоприятных условий и увеличения эффективности биологического контроля болезней растений, осуществляющийся путем стерилизации в течение 1-2 минут в 96% этаноле или 1% растворе перманганата калия кондиционных семян проса обыкновенного, последующего их просушивания в стерильной фильтровальной бумаге. Затем семена проращиваются во влажной камере со стерильной фильтровальной бумагой с добавлением стерильной воды при температуре от 21 до 25°С в течение 7 дней с последующим высушиванием до влажности 14% и измельчаются на мельнице. Далее проводится спиртовая экстракция измельченной массы при температуре от 23 до 25°С в течение 12 часов, причем при экстракции к 1 кг измельченной массы добавляется 70% этанол или 50% изопропиловый спирт в соотношении 1:3. Полученная после экстракции надосадочная жидкость фильтруется через керамический фильтр, после чего подвергается выпариванию при температуре от 25 до 30°С до получения осадка, затем к полученному осадку добавляется стерильная вода объемом 10 л.
Недостатком известного способа является то, что при производстве данного адаптогена используется зерно проса, которое не содержит в своем составе меланин и бетаины. В отличие от этого, меласса содержат данные вещества.
Целью изобретения является стимуляция роста и развития корневой системы и проростков ярового ячменя.
Указанная цель достигается тем, что используется способ стимуляции роста растений ярового ячменя, включающий предпосевную обработку семян составом, содержащим адаптоген, полученный путем стерилизации в течение 1-2 минут в 96% этаноле или 1% растворе перманганата калия кондиционных семян проса обыкновенного и их просушивания в стерильной фильтровальной бумаге, проращивания во влажной камере со стерильной фильтровальной бумагой с добавлением стерильной воды при температуре от 21 до 25°С в течение 7 дней с последующим высушиванием до влажности 14% и измельчением на мельнице, проведением спиртовой экстракции измельченной массы при температуре от 23 до 25°С в течение 12 часов с добавлением при этом к 1 кг измельченной массы 70% этанола или 50% изопропилового спирта в соотношении 1:3, фильтрованием полученной после экстракции надосадочной жидкости через керамический фильтр, с последующим ее выпариванием при температуре от 25 до 30°С до получения осадка и добавлением к полученному осадку стерильной воды объемом 10 л, в состав добавляют свекловичную мелассу, где массовое соотношении адаптоген:меласса равно 1:3.
Изучалось влияние предпосевной обработки семян на ростовую способность ярового ячменя составами из адаптогена с добавлением неочищенной свекловичной мелассы, которая представляет собой побочный продукт сахарной промышленности, остающаяся после второго отделения кристаллов сахара. Она на 20-25% состоит из воды, содержит до 60% не извлеченных углеводов, главным образом это сахароза и рафиноза, около 9% органических азотистых соединений, преимущественно амидов. Кроме этого, в ее состав входит до 7-10% золы, минеральных веществ. Имеет темно-коричневый цвет и плотность 1,35-1,40 г/см.
2
Инкрустацию семян ярового ячменя проводили составами, содержащими адаптоген и мелассу в различных соотношениях - 1:1, 1:2, 1:3 и 1:4. Также изучались варианты обработки семян только адаптогеном без добавления мелассы и только мелассой без добавления адаптогена. В качестве контроля была принята обработка семян HO. Норма расхода рабочего состава во всех вариантах составляла 10 л/т. Результаты опытов представлены в таблице 1.
Результаты исследований показывают, что использование адаптогена с добавлением неочищенной мелассы в соотношении 1:3 позволяет значительно, а именно в 1,8 раз, повысить длину корней, в 1,6 раз повысить длину ростков, а также лучше стимулирует общую всхожесть семян.
Таким образом, предпосевная обработка семян составом, содержащим адаптоген и мелассу в соотношении 1:3, обеспечивает стимуляцию роста растений ярового ячменя.
Источники информации
1. Бриттон, Г. (1985). Биохимия природных пигментов. Кембридж: Издательство Кембриджского университета.
2. Солано, Ф. (2014). Меланины: пигменты кожи и многое другое-типы, структурные модели, биологические функции и пути формирования. New J. Sci. 2014, 1-28. doi: 10.1155/2014/498276.
3. Кордеро P. Дж. и Касадевалл А. (2017). Функции грибкового меланина выходят за рамки вирулентности. Грибковая биол. Rev. 31, 99-112. doi: 10.1016/j.fbr.2016.12.003.
4. Чжу, Б.-Ф., Си, Л., Ван, З., Цзинцзе Чжу, Ю.З., Шангуань, Ю., Лу, Д. и др. (2011). Генетический контроль перехода от черной к соломенно-белой оболочке семян при одомашнивании риса. Физиол растений. 155, 1301-1311. doi: 10.1104/рр. 110.168500.
5. Ceccarelli, S., Grando, S. и Van Leur, J. A. G. (1987). Генетическое разнообразие в ячменных ландрасах из Сирии и Иордании. Euphytica 36, 389-405. doi: 10.1007/BF00041482.
6. Джана, Б. К., и Мукерджи, С.К. (2014). Примечания по распределению слоя фитомеланина в высших растениях-краткое сообщение. Биол. 4, 131-132.
7. Пандей, А. К., и Дхакал, М. Р. (2001). Фитомеланин в композитах. Curr. Sci. 80, 933-940.
8. Панцелла Л., Эйденбергер Т., Наполитано А. и Д'Искья М. (2012). Пигмент черного кунжута: очистка с помощью анализа DPPH, антиоксидантные/антинитрозирующие свойства и идентификация структурного маркера деградации. J. Agric. Пищевая химия. 60, 8895-8901. doi: 10.1021/jf2053096.
9. Лопусевич Л. (2018). Антиоксидантные, антибактериальные свойства и оценка светового барьера сырых и очищенных меланинов, выделенных из семян Citrullus lanatus (арбуз). Herba Pol. 64, 25-36. doi: 10.2478/hepo-2018-0008.
10. Мави, К. (2010). Взаимосвязь между цветом семенной оболочки и качеством семян в арбузном малиновом сладком. Hortic. Sci. 37, 62-69. doi: 10.17221/53/2009-HORTSCI.
11. Чжоу, X., Чао, М. и Лян, X. (1991). Скрининг и тестирование сортов ячменя на устойчивость к парше. Acta Phytophylacica Sin. 18, 261-265.
12. Лоскутов И.Г., Блинова Е.В., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. (2016). Ценные характеристики генотипов овса и устойчивость к фузариозу. Вавилов Ж. Генет. Порода. 20, 286-294. DOI: 10.18699 / VJ16.151.
13. Ашраф, М. Роль глицина бетаина и пролина в повышении устойчивости растений к абиотическому стрессу / М. Ашраф, М. Р. Фулад // Экологическая и экспериментальная ботаника. - 2007. - № 59. - С. 206-216.
14. Патент РФ № 2421967 МПК A01C 1/06. Способ получения оболочки для предпосевной обработки семян / Ревин В.В., Ибрагимова С.А. - Заявл. 06.04.2010. Опубл. 27.06.2011. - Бюл. № 18.
15. Патент РФ № 2603088 МПК A01N 63/02, C12N 1/20, А01С 1/06. Способ стимуляции роста и развития растений / Цугкиев Б. Г. Бекузарова С.А., Цугкиева В. Б., Козырева И. И., Кцоева М.С., Тедеева Эльза Т. - Заявл. 31.07.2015. Опубл. 20.11.2016. - Бюл. № 32.
16. Патент РФ № 2715645 МПК А61К 36/258, А61К 36/25. Способ получения адаптогена для повышения устойчивости биологических агентов биофунгицидов к действию неблагоприятных условий и увеличения эффективности биологического контроля болезней растений и адаптоген полученный способом // Сафин Р.И., Валиев А.Р., Каримова Л.З., Валидов Ш.З., Низамов P.M., Коммисаров Э.Н., Сафина Д.Р., Ярмиева А.И. - Заявл. 13.05.2019. Опубл. 02.03.2020. - Бюл. № 7.