Способ активации проращивания семян пшеницы герматронолом при светодиодном освещении
Владельцы патента RU 2767621:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр овощеводства" (RU)
Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ активации проращивания семян пшеницы герматранолом при светодиодном освещении, причем семена обрабатывают водным раствором 0,0001% герматранола в течение 2 часов с последующим посевом и проращиванием в стандартных условиях по температуре и увлажнении семян в течение 7 дней при воздействии узкополосного освещения светодиодами зеленого света СД ЗС с длиной волны 525 нм в режиме низкой интенсивности в 1,44 мкмоль м-2⋅с-1 на уровне подложки с семенами. Изобретение позволяет повысить всхожесть, качество проростков семян пшеницы. 2 табл.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к повышению всхожести семян пшеницы в растениеводстве, селекционных работах и расширению области применения в технологиях получения пророщенной пшеницы и микрозелени для здорового питания.
В России введен государственный стандарт определения всхожести семян сельскохозяйственных растений, где рассматривают условия проращивания семян и, как правило, в темноте с учетом факторов температуры и времени для оценки энергии проращивания и всхожести семян (ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. - М., Стандартинформ, 2011). Для семян, отзывчивых по проращиванию к свету, рассматривается в стандарте только естественное освещение. В соответствии с указанным ГОСТ, для семян мягкой и твердой пшеницы нормировано определять их всхожесть на 7 и 8 сутки, соответственно после посева при комнатной температуре (20°С).
Стандарты для проращивания семян при искусственном освещении на данный момент не существуют. Для каждого растения конкретно исследуются вопросы влияния искусственного освещения в различных его составляющих по спектрам электромагнитного излучения, интенсивности и времени воздействия на разных этапах вегетации и фотосинтеза при разработке элементов технологий для защищенного грунта (патент № 2601055, опубликован 27.10.2014, Бюл.№30, МПК А01С1/00, А01С1/02).
Близким к предлагаемому решению аналогом является способ активации проращивания семян пшеницы с их обработкой водным раствором 0,01% гидротермального нанокремнезема в течение 2 часов с последующим посевом и проращиванием в стандартных условиях по температуре и увлажнению семян в течение 7 дней при воздействии узкополосного освещения светодиодами в режиме низкой интенсивности на уровне подложки с семенами (Патент РФ № 2734081, опубл.12.10.2020, Бюл.№ 29, приоритет 12.06.2020 г.).
Однако, данный аналог рассматривает применение регулятора роста кремниевой природы с заданной концентрацией только золя кремнезема и с источником света в дальней красной области монохроматического излучения светодиодного светильника при проращивания семян пшеницы.
Известно, что влияние света на этапе прорастания семян мало связано с интенсивностью фотосинтеза, т.к. фотосинтетический аппарат – листья растений, еще не сформированы.
Наиболее близким техническим решением является предложенный Казаковым В.Н.; Чернышевым Е.А.; Мироновым В.Ф. с соавторами «Способ стимулирования развития культурных растений герматранолом» (патент РФ № 2073439, опубликованный 20.02.1997 г.) путем обработки семян растений пшеницы, огурца, петрушки водным растворами соединения германия с тотэтаноламином формулы N(CH2CH2O)3GeOH в концентрации от 50 до 300 мг/л только для пшеницы и отличных от этих значений концентраций при использовании обработки семян других сельскохозяйственных культур. При этом, замачивание семян пшеницы перед посевом авторы проводили в течение 3 часов в растворах заявленного биологически активного вещества германотрола в диапазоне 50-600 мг/л, что соответствует 0,005- 0,060 %. Авторы при описании своего технического решения приводят данные по проращиванию пшеницы в лабораторных условиях на модели проверки устойчивости проростков пшеницы к стрессу при проращивании при температуре ниже комнатной, а именно 14° С и не приводят данные характеристик освещенности семян в процессе испытаний, хотя в примерах по другим сельскохозяйственным культурам указывают об испытаниях в теплицах, подразумевая их искусственное освещение без указания на его характеристики и фотопериодичность подсветки для защищенного грунта.
Технический результат - расширение возможностей использования германийорганического соединения герматронола и светодиодного освещения в варианте монохроматического спектра области зеленого света в комбинации с обработкой перед проращиванием семян водным раствором герматронола определенной концентрации путем замачивания для повышения всхожести и качества проростков семян по высоте и продуктивности.
Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от прототипа, семена пшеницы до высева выдерживают в течение 2 часов в приготовленном водном растворе герматронола концентрации 0,0001 % после чего проводят посев в стандартных условиях по температуре и увлажнении семян с применением в качестве источника света моноспектрального освещения светодиодами зеленого света (СД ЗС) с длиной волны 525 нм и низкой интенсивности пучка фотонов в 1,44 мкмоль м-2 с-1 на уровне подложки с семенами.
Способ осуществляют следующим образом:
Для экспериментальной проверки способа в качестве зерновой культуры использовали озимую пшеницу сорта Немчиновская 24 (оригинатор сорта ФИЦ «Немчиновка», Московская область)).
Для обработки семян пшеницы использовали соединение германия с триэтаноламином – герматронол со структурой подобной силатранам где в качестве радикала, связанным с атомом германия выступает гидроксил. Навеску сухого порошка герматронола растворяли в дистиллированной воде для приготовления рабочей концентрации 0,0001 мас.% для проведения испытаний предложенного способа. Обработку семян проводили, замачивая их в рабочем растворе в течение 2-х часов.
Проращивание семян проводили согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями, а именно: вместо фильтровальной бумаги использовали подложку из минеральной ваты в виде пластин 20*20 см (400 см2). Количество семян по 100 шт. на каждый вариант, повторность трехкратная. Полив проводили дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. Проращивание проводили при температуре 23-24° С. В качестве контроля использовали проращивание семян пшеницы в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84, которые перед посевом предварительно выдерживали в дистиллированной воде в течение 2 часов, а в опытных вариантах проводили проращивание в течение 7 суток но с использованием монохроматического спектра светового излучения с низкой интенсивностью фотонов. Для этого использовали светодиодный источник зеленого света (СД ЗС) длиной волны 525 нм в режиме интенсивности генерируемого потока фотонов в 1,44 мкмоль м-2 с-1 на уровне подложки с семенами.
На 7-й день проращивания семян пшеницы определяли всхожесть опытном и контрольном вариантах и измеряли высоту ростков, их массу в 3-х повторностях. Определяли среднее арифметическое по всхожести и измеренным метрическим показателям высоты и массы образцов.
Результаты испытаний реализации способа по параметрам проращивания семян приведены в таблице 1 и 2.
Таблица 1. Всхожесть (7-е сутки, %) семян пшеницы озимой сорта Немчиновская 24 для вариантов контроля и в предлагаемом способе
| Вариант опыта | Всхожесть, % | Увеличение всхожести, % |
| Проращивание семян в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84 - контроль | 90 | - |
| Обработка семян водным раствором 0,0001% герматронола при освещении СД ЗС (525 нм) и интенсивности светового потока 1,44 мкмоль м-2 с-1 |
91 | +1,1 |
Таблица 2. Показатели качества ростков пшеницы озимой сорта Немчиновская 24 при проращивании для вариантов контроля и предлагаемого способа
| Вариант опыта | Высота ростков, см | Увеличение высоты ростков относительно контроля, % | Средняя масса 100 ростков пшеницы, г | Увеличение массы ростков относительно контроля, % |
| Проращивание семян в темноте в соответствии с ГОСТ 12038-84 - контроль | 11,2 | - | 9,18 | - |
| Обработка семян водным раствором 0,0001% герматронола при освещении СД ЗС (525 нм) и интенсивности светового потока 1,44 мкмоль м-2 с-1 |
14,6 | 30,4 | 10,24 | 11,5 |
Полученные данные позволяют заключить, что проведение проращивания семян пшеницы озимой сорта Немчиновская 24 с предварительной предпосевной обработкой водным раствором 0,0001% германотрола в течение 2 часов с последующим проращиванием в варианте низкоэнергетического монохроматического освещения светодиодами зеленого света с длиной волны 525 нм, позволяет повысить всхожесть на 1,1 % и увеличить высоту проростков и среднюю массу 100 семян на 30,4 % и 11,5 %, соответственно.
Это может найти применение в селекционных работах по отбору высокопродуктивных форм, отзывчивых на избирательное действие светодиодного освещения и биологически активное соединение германия – герматронола, а также в технологиях получения пророщенных семян и микрозелени для здорового питания. Существенным моментом, как для пророщенных семян, так и для первичной микрозелени и их использования для питания является наличие пигментов первичного фотосинтеза – хлорофилла для опытного варианта предложенного способа по сравнению с контролем. В контроле пророщенные семена представляют собой этиолированные бесцветные ростки, а в опытном варианте проростки имеют зеленый цвет, что характерно для хлорофиллсодержащих растений при активном фотосинтезе.
Способ активации проращивания семян пшеницы герматранолом при светодиодном освещении, отличающийся тем, что семена обрабатывают водным раствором 0,0001% герматранола в течение 2 часов с последующим посевом и проращиванием в стандартных условиях по температуре и увлажнении семян в течение 7 дней при воздействии узкополосного освещения светодиодами зеленого света СД ЗС с длиной волны 525 нм в режиме низкой интенсивности в 1,44 мкмоль м-2⋅с-1 на уровне подложки с семенами.
