Результат интеллектуальной деятельности: Применение препарата "Зерокс®" (ВРК) в качестве стимулятора роста сахарной свеклы

Изобретение относится к области сельского хозяйства, и в частности, к регуляторам роста растений и может быть использовано для регулирования роста гибридов и линий сахарной свеклы.

С каждым годом в сельскохозяйственном производстве все больше внедряются достижения науки, которые способствуют значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур и снижению затрат на технологию их выращивания. При выращивании сахарной свеклы в севооборотах в почве скапливается множество возбудителей болезней, способных поражать растения уже на начальных этапах роста и развития. Многолетняя производственная практика возделывания сахарной свеклы показала, что борьба с патогенной микрофлорой является одной из важнейших задач повышения урожайности и технологических качеств культуры. При использовании стимуляторов роста можно не только увеличить всхожесть и продуктивность многих культур, но и повысить их устойчивость к неблагоприятным факторам среды (Башмаков Д.И., Пыненкова Н.А., Сазанова К.А., Лукаткин А.С. Влияние синтетического регулятора роста цитодеф и тяжелых металлов на окислительный статус растений огурца // Физиология растений. - 2012. - Т. 59. - №1. - С. 67-73; Титов В.Н., Смыслов Д.Г., Дмитриева Г.А., Болотова О.И. Регуляторы роста растений как биологический фактор снижения уровня тяжелых металлов в растений // Вестник ОрелГАУ - 2011. - Т. 31. - №4. - С. 4-6).

В связи с этим актуальны исследования новых регуляторов роста, которые могли бы оказывать не только стимулирующее, но и защитное действие на растения.

Известен способ повышения урожайных свойств семян при воспроизводстве гибридов сахарной свеклы после обработки маточных семян сахарной свеклы гуминовыми препаратами, которая увеличивает урожайность маточных корнеплодов и их сахаристость (Царева Л.Е. Способ повышения урожайных свойств семян при воспроизводстве гибридов сахарной свеклы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013. - №1 (99). - С. 17-19).

В дальнейшем при посадке этих корнеплодов для воспроизводства гибридов повышаются урожайные и посевные свойства (всхожесть) семян (Царева Л.Е. Способ повышения урожайных свойств семян при воспроизводстве гибридов сахарной свеклы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013. - №1 (99). - С. 17-19).

Многие новые соединения еще не прошли исследования на генотоксичность, поэтому не могут быть рекомендованы к использованию в качестве стимуляторов роста, всхожести семян, удобрений для овощных, полевых (в том числе сахарной свеклы) и плодовых культур, употребляемых в пищу человеком. В связи с этим не уменьшается роль экологически безопасных веществ, к числу которых можно отнести серебро в невысоких концентрациях.

Одним из знаковых препаратов, разработанных коллективом Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова при поддержке ГК «АгроХимПром» является контактный бактерицид и фунгицид «Зерокс®» (ВКР), действующим началом которого выступают частицы наноразмерного серебра, специальным образом модифицированные биоразлагаемым и абсолютно безопасным поверхностно-активным веществом (Препарат «Зерокс» на основе химически модифицированного высокодисперсного серебра как элемент эффективной борьбы с бактериальными и грибными эпифитотиями сельскохозяйственно значимых растений / П.М. Жеребин, А.Н. Игнатов, С.Н. Еланский, М.А. Побединская, Г.В. Лисичкин, А.Н. Денисов, Ю.А. Крутяков // Защита картофеля. - 2014. - №. 2. - С. 43-45). Было установлено, что эффективная концентрация (ЕС₅₀) «Зерокса®» для большинства исследованных видов грибов варьировалась от 3,1 до 10 мг/л; максимального значения она достигала для Alternaria alternata - 28 мг/л (Препарат «Зерокс» на основе химически модифицированного высокодисперсного серебра как элемент эффективной борьбы с бактериальными и грибными эпифитотиями сельскохозяйственно значимых растений / П.М. Жеребин, А.Н. Игнатов, С.Н. Еланский, М.А. Побединская, Г.В. Лисичкин, А.Н. Денисов, Ю.А. Крутяков // Защита картофеля. - 2014. - №. 2. - С. 43-45).

Раннее полученные проведенные эксперименты показали подавление радиального прироста колоний всех исследованных видов грибов при добавлении модифицированного коллоидного серебра (препарат Зерокс) в концентрации (по действующему веществу - в пересчете на металлическое серебро) более 10 ppm (показатель ppm (частей на миллион): 1 ppm = 1 мкг/мл = 1 мг/л) (Мыца Е.Д. Новый препарат «Зерокс» - оценка фунгицидного и бактерицидного эффекта in vitro / Е.Д. Мыца, С.Н. Еланский, Л.Ю. Кокаева, М.А. Побединская, А.Н. Игнатов, М.А. Кузнецова, Б.Е. Козловский, А.Н. Денисов, П.М. Жеребин, Ю.А. Крутяков // Достижения науки и техники АПК. - 2014. - Т. 28. - №. 12. - С. 16-19).

Оценку фунгицидных свойств проводили на агаризованной гороховой среде с добавлением Зерокса в концентрациях 0,1; 1; 10 и 100 мг/л (по действующему веществу). Оценка эффективности фунгицидных препаратов в лабораторных условиях на питательной среде показала, что стабилизированое коллоидное серебро (Зерокс) было эффективно против штаммов всех исследованных видов грибов и оомицетов (ЕС₅₀ < 19 ppm) (Еланский С.Н. Новый препарат Зерокс на основе коллоидного серебра: результаты лабораторных испытаний / С.Н. Еланский, М.А. Побединская, Л.Ю. Кокаева, И.А. Кутузова, И.С. Проничева, Е.Д. Мыца, А.И. Климов, М.А. Кузнецова, Б.Е. Козловский, П.М. Жеребин, А.Н. Денисов, Ю.А. Крутяков // Защита картофеля. - 2014. - №. 1. - С. 41-43).

Результаты оценки фунгицидного эффекта Зерокса по порядку величин совпадали с данными, полученными при оценке фунгицидной эффективности наночастиц серебра в других лабораториях мира (Мыца Е.Д. Влияние некоторых пестицидов на возбудителей грибных болезней картофеля (Solarium tuberosum L.) и томата (Lycopersicon esculentum Mill.): автореф. дис.… канд. биол. наук / Е.Д. Мыца. - М., 2015. - 24 с.). В работах других авторов приведены близкие по значению показатели ЕС₅₀ для немодифицированных наночастиц серебра: Alternaria alternata (ЕС₅₀=38 мг/л), A. solani (около 10 мг/л), Fusarium (от 9 до 55 мг/л у разных видов), Pithium (около 2 мг/л), Colletotrichum (от 8 до 100 мг/л у разных видов) (Lamsal et al., 2011; Kim et al., 2012). Эффективные концентрации EC₅₀ для наночастиц серебра в отношении склероциеобразующих видов (6-7 мг/л) (Min et al., 2009) превышали ЕС₅₀ для Зерокса в отношении этих же видов (0,4-3,9 мг/л соответственно) (Еланский С.Н. Новый препарат Зерокс на основе коллоидного серебра: результаты лабораторных испытаний / С.Н. Еланский, М.А. Побединская, Л.Ю. Кокаева, И.А. Кутузова, И.С. Проничева, Е.Д. Мыца, А.И. Климов, М.А. Кузнецова, Б.Е. Козловский, П.М. Жеребин, А.Н. Денисов, Ю.А. Крутяков // Защита картофеля. - 2014. - №. 1. - С. 41-43; Lamsal K., Kim S.W., Jung J.H., Kim Y.S., Kim K.S., Lee Y.S. Application of silver nanoparticles for the control of Colletotrichum species in vitro and pepper anthracnose disease in field // Mycobiology. - 2011 - V. 39(3). - P. 194-199; Kim S.W., Jung J.H., Lamsal K., Kim Y.S., Min J.S., Lee Y.S. Antifungal effect of silver nanoparticles (AgNPs) against various plant pathogenic fungi // Mycobiology. - 2012. V. 40(1). - P. 53-58; Min J.S., Kim K.S., Kim S.W., Jung J.H., Lamsal K., Kim S.B., Jung M., Lee Y.S. Effect of colloidal silver nanoparticles on sclerotium-forming phytopathogenic fungi // Plant Pathol J. - 2009. - V. 25. - P. 376-380). Выявлен эффект синергизма действия антибиотиков и препарата Зерокс® в отношении штаммов, устойчивых к действию антибиотиков, хотя практически не отмечено усиления действия эффективных антибиотиков при добавлении препарата серебра (Воронина М.В. Фитопатогенные бактерии рода Agrobacterium: генетическое разнообразие, диагностика, меры защиты: дис. … канд. биол. наук / М.В. Воронина. - М., 2018. - 180 с.).

Известен способ предпосевной обработки семян сельскохозяйственных растений, включающий обработку путем опрыскивания семян перед посевом раствором биологически-активного вещества, источником ионов серебра в котором является коллоидный раствор наночастиц серебра AgБион-2 с концентрацией его в рабочей жидкости 0,0047% при норме его расхода 10 л/т семян (Патент РФ №2463757, опубл. 20.10.2012, бюл. №29.). Однако способ обработки путем опрыскивания семян перед посевом раствором биологически-активного вещества имеет недостаток: возможно неравномерное распределение препарата по поверхности семени либо необходим дополнительный прибор (генератор) для равномерного распределения препарата (Пшеченков К.А., Зейрук В.Н., Еланский С.Н., Мальцев С.В., Прямов С.Б. Хранение картофеля. - М.: Агроспас, 2016. - 144 с.). Замачивание семян в водным растворе препарата «Зерокс®» (ВКР) способствует равномерному распределению препарата по поверхности семени и позволяет наиболее полно использовать его возможности при минимальных материальных затратах.

Однако не изучалось действие препарата «Зерокс®» (ВКР) в качестве стимулятора роста сахарной свеклы. Кроме того, в качестве провокационных фонов для исследования реакции сахарной свеклы как полевой культуры на внешнее воздействие чаще используются метеоусловия и агротехнические приемы, отличные от применения регуляторов роста. Таким образом, обработка семян разных линий и гибридов сахарной свеклы препаратом «Зерокс®» (ВКР) позволяет не только сформировать на поверхности семян биологически активную питательную и фунгицидную среду, но и оказать комплексное стимулирующее воздействие на ростовые процессы в зародыше.

Задача изобретения - разработка экспресс-способа использования препарата «Зерокс®» (ВКР) в качестве стимулятора роста сахарной свеклы.

Технический результат заключается в стимулирующем эффекте на прорастание семян гибридов и линий сахарной свеклы, выражающемся в увеличении энергии прорастания семян на 4-12%, средней длины проростка на 16,1-67,5%.

Технический результат достигается тем, что применяют препарат «Зерокс®» (ВКР) в качестве стимулятора роста сахарной свеклы, при этом обработку недражированных семян проводят замачиванием в водном растворе в концентрации 10% с экспозицией 15 с в объемном соотношении 1:1 при температуре 22-25°С.

Объектом исследований являлись недражированные семена 8 гибридов и линий сахарной свеклы: О-тип 709, МС 709, Кариока, Гранате, Зефир, Муррей, Портланд, Тинкер, которые замачивали в 10%, 20%, 30% водном растворе препарата «Зерокс®» (ВКР) в течение 15 секунд. Для получения раствора серебра использовали водопроводную воду. Семена проращивали в пластиковых контейнерах на фильтровальной бумаге в четырех повторностях по 100 шт. Контейнеры содержали при постоянной температуре в лабораторных условиях при постоянной температуре 22-25°С. В качестве контроля использовали семена растений того же гибрида, замачивая их водопроводной водой. Проводился анализ влияния раствора на посевные качества семян сахарной свеклы: энергию прорастания, длину проростка. Подсчет проростков для изучения энергии прорастания семян производили на 4 день после начала проращивания по ГОСТу 22617.2-94.

Энергия прорастания семян - скорость прорастания, выражаемая в проценте семян, проросших (давших корешки, равные половине длины семени, и ростки) в срок, установленный опытным проращиванием. Для полевых культур он колеблется в пределах от 3 до 15 суток (Сельскохозяйственный словарь-справочник / Главный редактор: А.И. Гайстер. М.-Л.: Сельхозгиз, 1934. - 1280 с.).

Проросток - растение, находящееся в одной из начальных стадий онтогенеза, в период с момента прорастания семени (то есть с момента, когда развивающийся зародыш пробивает семенную кожуру) до момента развертывания листа главного побега (побега, развивающегося из зародышевой почечки) (Коровкин О.А. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. - М.: Дрофа, 2007. - С. 42, 160, 178. - 268 с.).

Длину проростка измеряли на 4 день начала эксперимента при помощи линейки.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета программ "Stadia". Процедура группировки данных и их обработка изложены в работе А.П. Кулаичева (Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного анализа данных / А.П. Кулаичев. - М.: ФОРУМ; ИНФА-М, 2006. - 512 с.).

Сравнение средних значений длины проростков осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента. Энергию прорастания семян в контрольном и опытных вариантах сравнивали с использованием Z-аппроксимации для критерия равенства частот. Рассчитывали увеличение энергии прорастания, средней длины проростков сахарной свеклы в опыте относительно контроля (в %). Влияние фактора обработки химическим соединением в разных концентрациях на перечисленные признаки определяли с использованием однофакторного дисперсионного анализа. Силу влияния вычисляли по Снедекору (в %).

На фиг. 1 приведена таблица 1 с количественными данными по энергии прорастания семян, средними значениями длины проростка, где ЭП - энергия прорастания семян; длина - длина проростка; * - различия с контролем достоверны (Р<0,05); ** - различия с контролем достоверны (Р<0,01).

На фиг. 2 приведена таблица 2 значений силы влияния (%), рассчитанной по Снедекору, фактора обработки семян сахарной свеклы водным раствором препарата «Зерокс» (ВКР) на энергию прорастания, на фиг. 3 - на длину проростка, где * - различия с контролем достоверны (Р<0,01).

Пример.

Анализируя таблицу 1, отмечаем повышение энергии прорастания после обработки семян сахарной свеклы 10%-м водным раствором препарата «Зерокс» (ВКР) у исследуемых гибридов по сравнению с контролем (Р<0,05). Исключение составили Кариока, Портланд, Тинкер, на энергию прорастания которых обработка семян положительного действия не оказала. Однако у последних отмечено увеличение длины проростка по сравнению с контролем (Р<0,05, Р<0,01), после обработки семян 10%-м раствором, как и у остальных гибридов (табл. 1). 20%-я концентрация раствора у МС 709 и 30%-я у гибридов Муррей и Тинкер ингибировала прорастание семян (табл. 1).

У гибрида Муррей, показавшего повышение энергии прорастания, выявлено уменьшение длины проростка по сравнению с контрольным вариантом (Р<0,05). Это свидетельствует о разной реакции зародыша гибридов на фактор обработки препаратом «Зерокс» (ВКР): положительной у семян с меньшей энергией прорастания и, наоборот, отрицательной - у семян с высокими посевными качествами, являясь доказательством разнокачественности семян.

В основном, выявлено повышение энергии прорастания семян у исследованных гибридов на 4-12% после обработки семян 10%-м раствором препарата «Зерокс» (ВКР) по отношению к контролю. Увеличение средней длины проростка в опытном варианте 10%-ой концентрации «Зерокс» (ВКР) у гибрида О-тип 709 составило 37,8%; у МС 709 - 67,5%; Кариока - 38,1%; у Гранате и Зефир - 22,2%; у Портланд - 22,4% и Тинкер - 16,1% по отношению к контролю.

Силу влияния фактора "обработка семян сахарной свеклы водным раствором препарата «Зерокс» (ВКР)" на энергию прорастания, длину проростка оценивали по результатам однофакторного дисперсионного анализа (табл. 2, 3).

Таким образом, обработка семян гибридов сахарной свеклы водным раствором препарата «Зерокс» (ВКР) в 10%-ой концентрации позволяет произвести оценку ростовых показателей и увеличить энергию прорастания семян на 4-12%, а среднюю длину проростка на 16,1-67,5% по отношению к контролю.

Стимуляцию ростовых показателей исследованных гибридов сахарной свеклы обеспечивает обработка семян водным раствором препарата «Зерокс» (ВКР) в 10%-ой концентрации.

Литература

1. Башмаков Д.И., Пыненкова Н.А., Сазанова К.А., Лукаткин А.С. Влияние синтетического регулятора роста цитодеф и тяжелых металлов на окислительный статус растений огурца / Д.И. Башмаков и [др.] // Физиология растений. - 2012. - Т. 59. - №1. - С. 67-73. Пыненкова Н.А., Сазанова К.А., Лукаткин А.С.

2. Титов В.Н., Смыслов Д.Г., Дмитриева Г.А., Болотова О.И. Регуляторы роста растений как биологический фактор снижения уровня тяжелых металлов в растении / В.Н. Титов [и др.] // Вестник ОрелГАУ - 2011. - Т. 31. - №4. - С. 4-6. В.Н. Титов, Д.Г. Смыслов, Г.А. Дмитриева, О.И. Болотова.