Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РАЗМНОЖЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ ЗЕЛЕНЫМИ ЧЕРЕНКАМИ, ОБЛАДАЮЩИМИ ПОВЫШЕННОЙ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬЮ

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области картофелеводства, а именно к способу размножения картофеля зелеными черенками, и может быть использовано в семеноводстве и селекции картофеля.

Картофель (Solarium tuberosum L.) - одна из важнейших и распространенных с/х культур, приобретающая все большее стратегическое значение, поскольку является пищевой, лекарственной и технической культурой.

Самый распространенный способ воспроизведения картофеля - это посадка в грунт клубней, сохраненных от предыдущего урожая, следовательно, любое внесенное в запасы семенного картофеля заболевание будет присутствовать в последующих размножениях клубнями. Реже практикуется размножение растений картофеля методом черенкования зелеными побегами. Очевидными преимуществами метода черенкования является следующее: частичное оздоровление посадочного материала и ускорение воспроизводства наиболее перспективных сортов с одновременным увеличением количества посадочного материала от одного исходного клубня за сезон.

Для более полного оздоровления посадочного материала используют либо пробирочные растения (RU 2311744, А01С 1/00, A01N 63/00, A01G 7/00, 10.12.2007; Замотаев А.И., Трофимец Л.Н. и др. Методы ускоренного размножения в первичном семеноводстве картофеля. Издательство МСХ СССР, ВДНХ, 1981. Буклет; RU 2206976, A01G 1/00, A01G 9/00, 27.06.2003), либо ростки тканевых культур картофеля (RU 2411715, A01G 9/26, А01Н 4/00, 20.02.2011), но эти методы отличаются длительностью, требуют дорогостоящего оборудования, специальных сред и условий для выращивания и приводят к некоторому падению жизнеспособности выращиваемых растений.

Наиболее близким к предлагаемому способу размножения картофеля зелеными черенками является способ размножения картофеля посадкой в грунт черенков картофеля из верхушек стеблей с пасынками, выращенных из клубня. Когда маточный куст (из клубня) будет иметь высоту 20-30 см, необходимо срезать верхушки стеблей с тремя-четырьмя листьями и пасынками, замочить их в растворе стимулятора корнеобразования «Чаркор» (погружая на 3-5 см и выдерживая 18-20 часов) и высадить в грунт. Затем полить водой и на пять дней слегка притемнить соломой (посыпать сверху). Через 7-10 дней верхушка укоренится и начнет расти. Через 10 дней вырастут пасынки, которые можно тоже срезать и укоренять. По мере отрастания побегов на маточном кусте их продолжают срезать (vse-v-ogorod.ru>posadka/364.html - прототип).

Если высаживать картошку в максимально ранние сроки под пленку, такой способ может достигать коэффициента размножения 1:700, то есть из 1 кг можно получить до 700 кг картофеля. Недостатком способа-прототипа является низкая жизнеспособность черенков.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа размножения картофеля зелеными черенками, обладающими повышенной жизнеспособностью, и к тому же использующего экологически чистое, широко доступное, низкое по цене, удобное и простое в применении средство.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом размножения картофеля зелеными черенками, включающим обработку черенков водным раствором биологически активного вещества и посадку их в грунт, в котором в качестве биологически активного вещества используют пероксид водорода в концентрации 5·10^-5 - 1·10^-3 М (1,7·10^-3 - 3,4·10^-2 г/л), при этом перед посадкой в грунт черенки замачивают в водном растворе пероксида водорода и затем обработке подвергают надземную поверхность растений.

Обработку надземной поверхности растений можно проводить с использованием разбрызгивающих оросительных устройств при норме расхода водного раствора пероксида водорода 400-500 л/га.

Предлагаемый способ размножения картофеля зелеными черенками, обладающими повышенной жизнеспособностью, был испытан в условиях, приближенных к полевым.

Клубни картофеля (сорт «Удача» и «Синеглазка») проращивали на свету и помещали на влажную среду в культуральные шкафы с регулируемым ритмом освещения: темнота - свет 12:12. Через 20-25 суток из выросших зеленых побегов нарезали черенки с 3-4 пазушными почками. Часть контрольных черенков замачивали в воде, и часть - в растворе стимулятора корнеобразования «Чаркор». Опытные черенки замачивали в водных растворах пероксида водорода. Черенки погружали в водную среду на 3-5 см и выдерживали 18-20 часов. Доращивание черенков вели на опытных и контрольных делянках. Растения поливали через день одинаковым объемом путем орошения из опрыскивателя: на контрольных делянках - дистиллированной водой, на опытных - раствором пероксида водорода (ПВ). Для замачивания и полива ПВ использовали в концентрации от 1·10^-5 М до 5·10^-3 М.

Жизнеспособность растений обычно оценивают по их устойчивости к стрессовым ситуациям, в частности к действию отрицательных температур или дефицита влаги. Важнейшим показателем жизнеспособности является содержание хлорофилла - в аграрных технологиях по оценке количества хлорофилла судят о физиологическом состоянии растений (RU 2314349, 10.01.2008). О жизнеспособности растений можно судить также по степени интенсивности процесса корнеобразования.

Приводим примеры проведенных испытаний.

Пример 1. Оценка интенсивности процесса корнеобразования

На 4-е и 7-е сутки после посадки черенков в грунт путем случайной выборки выкапывали по 15 черенков на опытных и контрольных делянках, отмывали и оценивали количество черенков (в %), образовавших корни. Результаты приведены в таблице 1.

Оптимальными концентрациями, ускоряющими процесс корнеобразования, являются концентрации ПВ 5·10^-5 - 1·10^-3 М. Следует отметить, что в опытных вариантах испытаний к 7-м суткам корни у черенков были более крепкими и большего диаметра, чем у контрольных.

Пример 2. Оценка устойчивости к действию отрицательных температур

На 6-е сутки после посадки черенков в грунт, не повреждая корней, выкапывали по 15 черенков на опытных и контрольных делянках и помещали в холодильную камеру с температурой +3°С на 12 часов для закалки, затем в морозильную камеру с температурой минус 6-7°С на 24 часа, размораживали при +3°С в течение 5 часов, переносили на исходное место, доращивали в течение 5 суток и оценивали количество жизнеспособных растений. Жизнеспособными считали черенки, сохранившие тургор и естественную зеленую окраску. Результаты приведены в таблице 2.

Пример 3. Оценка устойчивости к действию почвенной засухи

Черенки после посадки в грунт выращивали в течение 5 суток, поливая через день одинаковым объемом путем орошения из опрыскивателя: на контрольных делянках -дистиллированной водой, на опытных - раствором ПВ в концентрации от 1·10^-5 М до 5·10^-3 М. Затем полив прекращали и через 10 и 20 суток оценивали количество жизнеспособных растений. Жизнеспособными считали черенки, сохранившие тургор и естественную зеленую окраску. Результаты приведены в таблице 3.

Пример 4. Определение содержания хлорофилла в листьях и стеблях контрольных и опытных черенков картофеля.

Черенки после посадки в грунт выращивали в течение двух недель, поливая через день одинаковым объемом путем орошения из опрыскивателя: на контрольных делянках - дистиллированной водой, на опытных - раствором пероксида водорода (ПВ) в концентрации от 1·10^-5 М до 5·10^-3 М. Измерение содержания хлорофилла проводили через одну и две недели по следующей методике: у контрольных и опытных растений (случайная выборка 10 стеблей и 10 листьев в опыте и контроле) отсекали на одинаковой высоте часть побега одинаковой длины, если количество хлорофилла определяли в стебле. Если содержание хлорофилла определяли в листьях, то и у контрольного и у опытного растения брали листья, номер которых по ходу роста совпадал. Исследуемый образец взвешивали (навески 1-5 г), затем растирали в фарфоровой ступке с небольшим количеством СаСО₃. Затем материал погружали в этанол объемом 5 мл, после чего смесь ставили в перемешивающее устройство с контролируемой скоростью перемешивания на одно и то же время. Далее после отделения центрифугированием нерастворимой фазы 100%-ным ацетоном доводили объем раствора с хлорофиллом до 25 мл. После этого в растворе с хлорофиллом на длинах волн λ=662 и 644 нм измеряли оптическую плотность с использованием спектрофотометра HACH DR-4000V (США). Полученные результаты представлены в таблице 4.

Из приведенных примеров видно, что предлагаемый способ размножения картофеля зелеными черенками позволяет существенно повысить жизнеспособность черенков - возрастает выживаемость растений после промораживания и в условиях дефицита влаги, ускоряется процесс корнеобразования и увеличивается содержание хлорофилла.

Влияние ПВ на засухоустойчивость растений и криопротекторные свойства ПВ исследовались нами и ранее (RU 2423813, А01С 1/00, 20.07.2011; RU 2264070, А01С 1/00, A01G 7/00, 20.11.2005).

Влияние ПВ на образование хлорофилла в процессе развития высших растений до настоящего времени не исследовалось и является предметом отдельной заявки, поданной одновременно с данной.

Хлорофилл является уникальным соединением, определяющим интенсивность фотосинтеза, от которого зависит как жизнеспособность зеленого растения, так и его урожайность и пищевая ценность. Стимулирование образования хлорофилла благоприятно сказывается на скорости роста растений - развитии его надземной части и корневой системы, и в сочетании со стимулированием образования крахмала под действием водных растворов ПВ (исследованным нами ранее: RU 2253235, A01N 59/00, А01С 1/00, A01G 1/00, 10.06.2005) повышается устойчивость растений в стрессовых ситуациях.

Дополнительным объяснением механизма защитного действия ПВ в условиях низких температур и дефицита влаги может быть представление о том, что устойчивость растений к стрессовым воздействиям зависит от соотношения в клетках свободной и связанной воды.

Нами были проведены специальные эксперименты с использованием метода протонной спин-спиновой релаксации. Процессы спин-спиновой релаксации описываются временем релаксации Т₂, по изменению значений Т₂ в опыте по отношению к контролю можно судить об увеличении либо уменьшении подвижности протонов внутриклеточной воды, то есть об изменении соотношения свободной и связанной воды.

На 7-е сутки после посадки черенков в грунт путем случайной выборки от 10 опытных и контрольных черенков отрезали образцы из средней части стебля и помещали в специальные ампулы диаметром 10 мм. Измерение времени спин-спиновой релаксации Т₂ проводили на приборе МИНИСПЕК PC 120 с рабочей частотой по протонам 20 МГц. Во всех опытных образцах растений, обработанных водным раствором ПВ методом орошения надземной части, наблюдали уменьшение времени спин-спиновой релаксации Т₂ на 20-25% по отношению к контролю. Это свидетельствует об уменьшении подвижности протонов внутриклеточной воды, то есть об усилении взаимодействия внутриклеточной воды с неводными клеточными структурами, в результате количество свободной внутриклеточной воды уменьшается и устойчивость растений к стрессовым воздействиям возрастает.

Соотношение количества свободной и связанной воды в клетках стеблей опытных и контрольных черенков изучали также методом дифференциальной сканирующей калориметрии. От опытных и контрольных черенков отрезали образцы массой 10-20 мг. Исследования вели с помощью дифференциального сканирующего калориметра DSC 204 F1 Phoenix (Netzsch, Germany) с программным обеспечением Proteus Software on Windows. Температурный режим: охлаждение до -40°С со скоростью 10°С/мин, выдержка в изотермическом режиме 5 мин, нагревание до 30°С со скоростью 5°С/мин. Все измерения проводили в токе инертного газа (аргон). Образец помещали в специальный алюминиевый тигель с крышкой без отверстия. После эксперимента в крышке пробивали отверстие, образец высушивали при 115°С до постоянной массы. В опытных образцах растений, обработанных водным раствором ПВ, наблюдали уменьшение содержания свободной воды не менее чем на 20% по отношению к контролю (опытные образцы содержали 48-56% свободной воды, тогда как в контроле эта величина достигала 70-72%).

Таким образом, предложен простой и эффективный способ размножения картофеля зелеными черенками, обладающими повышенной жизнеспособностью. В способе используется экологически чистое, широко доступное и низкое по цене средство - водный раствор ПВ низкой концентрации - не более 3,4·10^-3 %. Способ удобен и прост в применении.