Способ восстановления всхожести коллекционных и селекционных семян сельскохозяйственных культур

Изобретение относится к селекции растений и предназначено для восстановления всхожести семян, полностью ее потерявших. Семена замачивают в талой воде в течение 8-10 часов, а затем, когда они набухнут, обрабатывают стимуляторами роста. Использование в качестве стимулятора роста трехдневной суспензии зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, которую вместе с семенами обрабатывают потоком монохроматического красного света в течение 40-50 мин, приводит к выделению в суспензию гликолевой кислоты. Проникновение гамеолевой кислоты под поверхностный слой семян, запускает процессы регенерации и синтеза структур внеклеточного матрикса, что и обеспечивает возможность прорастания семян. 1 табл.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам восстановления всхожести семян, полностью ее потерявших.

Известен способ обработки семян с применением в качестве регулятора никотиновой кислоты для ускорения корнеобразования риса в рассадной культуре [1].

Однако способ имеет недостаточно высокую эффективность даже для обычных семян.

Известен способ обработки семян сельскохозяйственных культур с применением в качестве стимуляторов прорастания семян Гетероауксина (индолилуксусная кислота), Гибберсиба и Кубаксина-1-соли триазинкарбоновых кислот [1, 2].

Способ является экономически не выгодным т.к. дорогостоящие препараты используют для обычных семян.

Известен способ обработки коллекционных семян, включающий их обработку сначала в воде, а затем последовательное замачивание в водных растворах Кубаксина, Гибберсиба и Гетероауксина. При этом между замачиванием семена промывают в проточной воде в течении 3^х часов [3].

Недостатком способа является его сложность и высокая стоимость.

Технический результат - восстановление всхожести коллекционных и селекционных семян, потерявших всхожесть.

Технический результат достигается тем, что в способе восстановления всхожести коллекционных и селекционных семян сельскохозяйственных культур, включающем замачивание семян и последующую их обработку ростстимуляторами, замачивание осуществляют в талой воде в течение 8-10 часов, в качестве ростстимуляторов используют 3^х дневную суспензию зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, обработку семян в которой осуществляют при освещении потоком монохроматического красного света в течение 40-50 мин.

Способ осуществляли следующим образом.

Зеленую водоросль Chlorella Vulgaris штамм ИФР C-III культивировали до достижения плотности суспензии не менее 60 млн. клеток в 1 мл.

Затем семена риса, хранившиеся более 5 лет в неблагоприятных условиях и полностью потерявшие всхожесть сорта Краснодарский-424 в количестве 100 шт. заливали талой водой и выдерживали в течение 8-10 часов.

Талую воду получали путем замораживания водопроводной воды до содержания кристаллов льда не более 70% от общей массы воды.

В процессе замораживания воды содержимое сосуда разделяется на пресный лед и остаточный рассол - раствор солей, в том числе и вредных веществ, содержащихся в воде. Чем большее количество льда образуется, тем остаточный рассол имеет большую концентрацию солей. Рассол имеет больший удельный вес по сравнению с кристаллами льда и в силу естественного тяготения воды к компактности образования кристаллических решеток, медленно вытесняется и стекает из промежутков пористой массы кристаллов пресного льда, сосредотачиваясь в центральной части замораживаемого первичного объема воды. Этот рассол удаляли, а размораживанием льда получали чистую воду.

Семена, набухшие в талой воде, извлекали и помещали в чашки Петри в один слой, заливали приготовленной суспензией зеленой водоросли Chlorella Vulgaris так, чтобы толщина слоя суспензии над семенами была не менее 5 мм.

Затем чашки Петри с семенами подвергали освещению белым светом высокой интенсивности (25 клк) в течение 40-50 мин и монохроматическим светом.

Для получения монохроматического света нужного спектрального состава и интенсивности применяли лабораторный спектральный облучатель ЛОС-2, с помощью которого вычленяли квантованные потоки синего (СС, 31300 эрг/см², сек) и красного (КС, 19600 эрг/см², сек) света.

После этого семена высевали в вегетационные сосуды (25 семян на сосуд) и выращивали по общепринятой методике.

Результаты исследований представлены в таблице.

Как показывают данные таблицы, использование предлагаемого изобретения позволяет восстановить всхожесть и увеличить энергию прорастания селекционных и коллекционных семян риса, увеличить длину проростков и корешков по сравнению с известными способами. В связи с этим способ может быть рекомендован для практического использования в селекционной работе.

Полученный эффект обусловлен следующим.

В семенах, потерявших всхожесть, дыхание либо прекращается полностью и это вызывает их гибель, либо заторможено настолько, что для осуществления клеткой биологического действия необходимо преодолеть активационный барьер. 3^х дневная суспензия зеленой водоросли Chlorella Vulgaris представляет собой комплекс биологически активных веществ, таких как: аминокислоты, ферменты, нуклеиновые кислоты, фитогармоны, ауксиновой, гибберелиновой и цитокининовой природы и др. Несмотря на то, что комплекс обладает высокой эффективностью, использование его биологических веществ возможно лишь после определенных предварительных преобразований. Другими словами для того, чтобы потенциальная энергия органического вещества превратилась в движущую силу процессов жизнедеятельности организма, ей должна быть придана более активная, мобильная форма.

В результате освещения суспензии зеленой водоросли монохроматическим светом и белым светом высокой интенсивности происходит выделение гликолевой кислоты.

Причем содержание гликолевой кислоты в суспензии зеленой водоросли после обработки ее монохроматическим красным светом в 6 раз превосходит ее содержание в суспензии после обработки монохроматическим синим светом и белым светом высокой интенсивности.

Кроме этого исследованиями установлено, что после обработки белым и синим светом происходит увеличение плотности суспензии с 60 млн клеток в 1 мл до 73 млн клеток в 1 мл.

По-видимому, образующийся в клетке гликолат (гликолевая кислота) при освещении красным светом не метаболизируется, а выделяется в среду (суспензию). При освещении синим светом и белым высокой интенсивности гликолат подвергается дальнейшим превращениям (метаболизируется) и используется на синтез аминокислот и других соединений, и в силу этого он не выделяется (или незначительно выделяется) водорослью.

Гликолат или гликолевая кислота, также как и другие фруктовые кислоты, такие как лимонная, молочная, яблочная, виноградная и др., являются естественными метаболитами биохимических реакций. Гликолевая кислота вызывает особый интерес благодаря низкому молекулярному весу, высокой эффективности и химической устойчивости.

Она разрыхляет поверхностный слой семян за счет ослабления связей, проникает сквозь плазматическую мембрану, запускает процесс регенерации и стимулирует синтез структур внеклеточного матрикса (гликопротеидов, протеогликанов и др.). Синтез внеклеточного матрикса - процесс сложный и многоступенчатый, в котором участвует большое количество ферментов и ферментных систем.

Продолжительность проведения подготовительного этапа обработки семян - их замачивание в талой воде в течение 8-10 часов является оптимальной. Продолжительность замачивания более 10 часов не влияет на эффективность исследуемых показателей (энергия прорастания, всхожесть, длина проростка и корешка, количество проросших семян). Продолжительность замачивания семян менее 8 часов снижает энергию прорастания.

Продолжительность освещения потоком монохроматического красного света более 50 мин не оказывает существенного влияния на содержание гликолевой кислоты в суспензии водоросли. Продолжительность освещения менее 40 мин снижает содержание гликолевой кислоты в суспензии.

Источники информации

1. Регуляторы роста растений. Сб. под ред. В.С.Шевелухи. - М., ВО Агропромиздат, 1990, стр. 24.

2. RU 2083568, С 07 С, А 01 №43/68, 1997 г.

3. RU 2144752, А 01 С 1/00, 1/06, 2000 г.

Способ восстановления всхожести коллекционных и селекционных семян сельскохозяйственных культур, включающий замачивание семян и последующую их обработку ростстимуляторами, отличающийся тем, что замачивание осуществляют в талой воде в течение 8-10 ч, а в качестве ростстимуляторов используют 3-дневную суспензию зеленой водоросли Chlorella Vulgaris, обработку семян в которой осуществляют потоком монохроматического красного света в течение 40-50 мин.