Способ активации семян пшеницы герматранолом при проращивании
Владельцы патента RU 2787036:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр овощеводства" (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства. Предложен способ активации семян пшеницы при проращивании и получении микрозелени, включающий обработку семян водным раствором герматранола. Замачивание семян проводят в течение 2 часов с использованием рабочих растворов герматранола в диапазоне концентраций от 0,001 до 0,0000000001% с последующим посевом семян на смоченную до полного насыщения водой подложку из минеральной ваты с поливом по мере подсыхания. Проращивание осуществляют при температуре 23-24°С в течение 7 суток. Способ обеспечивает получение пророщенных семян пшеницы с высокими значениями суммарной антиоксидантной активности, что позволяет использовать как пророщенные семена, так и их микрозелень на этой основе для создания функциональных продуктов питания повышенной биологической активности. 2 табл., 10 пр.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к растениеводству для предпосевной обработки семян пшеницы, и может найти применение при подготовке ее семян в технологиях получения пророщенных семян и выращивания микрозелени на этой основе как продуктов питания.
Известны биологически активные вещества для растениеводства - циклические кремнийорганические эфиры триэтаноламина – силатраны, синтезированные в Иркутском институте химии СО РАН. Известно положительное влияние этих соединений в низких дозах на рост и развитие для ряда сельскохозяйственных культур (Воронков М.Г., Барышок В.П. Силатраны в медицине и сельском хозяйстве. Новосибирск: Изд. СО РАН, 2005. 257 с.).
Хотя силатраны и их германиевые аналоги – герматраны, формулы RGe(OCH2CH2)3N, были получены почти одновременно, исследование физиологического действия герматранов на растения мало исследованы (Комаров Б.А., Зеленков В.Н., Погорельская Л.В., Албулов А.И. Элемент германий и биологическая активность его соединений. Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты: Сборник научных трудов. Выпуск 24 – М.: РАЕН, 2016, с.169-178).
Известен способ повышения устойчивости растений винограда к действию низких температур. Так, опрыскивание растений винограда водными 0.0001–0.1%-ными растворами герматранола (формула N(CH2CH2O)3GeOH) повышает морозостойкость зимующих почек растений . (М.Г. Воронков , Т.Х. Левит, А.Ф. Кириллов, В.П. Барышок, Р.А. Козьмик и др. Действие герматранола на морозостойкость винограда // Доклады АН СССР. 1988. Т.299 (2). С. 509-512).
Наиболее близким техническим решением является предложенный способ регулирования развития сельскохозяйственных растений (патент РФ № 2073439, опубликованный 20.02.1997г ) путем обработки семян растений пшеницы, огурца, петрушки водным растворами герматранола формулы N(CH2CH2O)3GeOH в концентрации от 50 до 300 мг/л (пшеница), от 1,0 до 1000 мг/л (огурец) и от 50 до 3000 мг/л (петрушка), что увеличивает всхожесть и далее ускоряет рост растений. При этом, замачивание семян пшеницы перед посевом авторы проводили в указанном диапазоне концентраций действующего вещества – герматранола в 50,0-300,0 мг/л что соответствует его концентрации 0,005 – 0,030 % масс. с замачиванием семян в течении 3 часов. Условия реализации способа для испытанных культур существенно отличались, как по диапазонам концентраций, так и по выявленным эффектам в области повышения устойчивости к неблагоприятным факторам в защищенном или открытом грунте, что говорит о зависимости от генетической специфичности использованных в исследованиях вида сельскохозяйственных культур.
В то же время, авторы показывают в формуле достигнутый технических результат при использовании концентрации герматранола в растворе для предпосевной обработки путем замачивания или обработки вегетирующих растений только в диапазоне 0,005 – 0,030 %.
Это сужает распространение данного стимулятора для семян пшеницы
в начальных стадиях развития растений – проращивания семян и для предпосевной подготовки для широкого использования в растениеводстве а также с использованием в технологиях нового направления овощеводства – получения микрозелени на основе пророщенных семян пшеницы самостоятельно как продукт или ингредиентов «конфетти» салатов.
Технический результат - расширение возможности использования водных растворов герматранола на предпосевную обработку семян пшеницы для повышения всхожести, продуктивности проростков и их качества по наличию высоких значений суммарной антиоксидантной активности для реализации технологий получения пророщенных семян и микрозелени растений для питания и предпосевной обработке семян пшеницы для посева в открытом или защищенном грунте.
Техническое решение заявленного объекта заключается в том, что в отличие от прототипа проводят предпосевную обработку, замачивая семена пшеницы в водном растворе герматранола концентрации 0,10–0,000000000 1% в течение 2 часов.
Способ осуществляется следующим образом.
Используют германийорганическое соединение - герматранол формулы N(CH2CH2O)3GeOH. Для обработки семян готовят рабочие растворы непосредственно перед обработкой семян, разводя исходный сухой порошок вещества в дистиллированной воде и готовя растворы концентраций от 0,1 до 0,0000000001% по массе вещества герматранола. Вещество имеет хорошую растворимость в воде и не подвержен гидролизу после его растворения в отличие от широко известных соединений кремния класса силатраны.
Для проверки способа использовали семена пшеницы озимой сорта Немчиновская 24, которые обрабатывали полученными растворами герматранола разных концентраций, выдерживая их путем замачивания в течение 2 часов. Проращивание семян проводили в темноте согласно ГОСТ 12038-84 с изменениями – вместо фильтровальной бумаги использовали подложку из минеральной ваты. Время экспозиции для проращивания 7 суток. Количество семян по 100 шт. в каждом варианте, повторность трехкратная. Полив проводили дистиллированной водой по мере подсыхания подложки. Температура проращивания семян составляла 23-240 С.
В период проведения экспериментов определяли высоту проростков и биомассу 100 ростков. Сухие образцы (с.о.) ростков готовили высушиванием на воздухе в тени при комнатной температуре до постоянного веса.
Для проверки биологической активности определяли суммарную антиоксидантную активность (САОА) ростков. САОА определяли кулонометрическим методом (в пересчете на г рутина на 100 г сухого образца (с.о.) в соответствии с МВИ-01-00669068-13 (Зеленков В.Н., Лапин А.А. Суммарная антиоксидантная активность. Методика выполнения измерений на кулонометрическом анализаторе. ВНИИ овощеводства. Верея Московской обл., 2013, 19с). Данная методика позволяет говорить не только об антиоксидантной активности но и об антирадикальной активности, поскольку в основе метода положен методический подход генерации радикалов брома с последующим титрованием (с использованием кулонометрии) их растворов водными экстрактами ростков разных вариантов проверки предлагаемого способа.
В нижеприведенных примерах 1-10 приведены данные по приготовлению каждой концентрации раствора герматранола со сводными результатами измерений в таблицах 1, 2.
Пример 1. Для приготовления исходного рабочего раствора герматранола концентрации 0,1 % исходное сухое вещество взвешивали в количестве 200 мг и растворяли при перемешивании в 200 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 2. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,01 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,1 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 3. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,01 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 4. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,0001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,001 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 5. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,00001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,0001 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 6. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,00001 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 7. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,0000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,000001 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 8. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,00000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,0000001 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 9. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,000000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,00000001 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Пример 10. Для приготовления рабочего раствора концентрации 0,0000000001 % вводили 20 мл рабочего исходного раствора концентрации 0,000000001 % в дистиллированную воду при перемешивании при комнатной температуре из расчета 20 мл исходного раствора на 180 мл дистиллированной воды. Обработку семян и проращивание проводили аналогично приведенному выше описанию способа.
Таблица 1 Влияние герматранола на всхожесть (%) семян озимой пшеницы сорта Немчиновская 24 (7-е сутки после посева)
| Вариант опыта | Всхожесть семян, % | Повышение всхожести семян, % |
| Предварительное замачивание семян в воде - контроль | 84,0 | - |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,1 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 89,0 | 6,0 |
| Предварительное замачивание семян в 0,01 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 90,0 | 7,1 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 91,0 | 8,3 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,0001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 88,0 | 4,8 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,00001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 89,0 | 6,0 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 89,0 | 6,0 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,0000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 88,0 | 4,5 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,00000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 85,0 | 1,9 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,000000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 83,0 | -1,9 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,0000000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 84,0 | 0 |
Таблица 2 - Влияние водных растворов герматранола разной концентрации на высоту ростков и массу 100 ростков озимой пшеницы сорта Немчиновская 24
| Вариант опыта | Высота ростков, см | % увеличения высоты ростка | Масса 100 ростков, г | % увеличения массы 100 ростков |
| Предварительное замачивание семян в воде - контроль | 18,1 | - | 0,091 | - |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,1 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 17,8 | -1,7 | 0,093 | 2,2 |
| Предварительное замачивание семян в 0,01 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 19,4 | 7,2 | 0,113 | 24,2 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 19,0 | 5,0 | 0,103 | 13,2 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,0001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 19,9 | 9,9 | 0,110 | 20,9 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,00001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 18,2 | 0,6 | 0,094 | 3,3 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 18,0 | -0,6 | 0,092 | 1,1 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,0000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 18,2 | 0,6 | 0,091 | 0 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,00000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 19,2 | 6,1 | 0,097 | 6,6 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,000000001 %-ном рабочем растворе герматранола на 2 часа | 18,9 | 4,4 | 0,096 | 5,5 |
| Предвари тельное замачивание семян в 0,0000000001 %-ном рабочем растворе 2 часа мин. | 19,1 | 5,5 | 0,098 | 7,7 |
Проверка водных экстрактов высушенных проростков пшеницы с предварительным замачиванием семян на 2 часа растворами герматранола концентраций от 0,0000000001 % до 0,1 %, показала высокую биологическую активность проростков по суммарной антиоксидантной активности, значения которой во всем диапазоне исследованных вариантов реализации способа находились в интервале 5,92-6,87 г рутина / 100 г с.о. Причем, при отсутствии повышения всхожести для варианта применения раствора герматрола 0,0000000001 % по отношению к контролю, полученные проростки превышали показатели контроля как по высоте, так и массе ростков на 5,5 % и 7,7 %, соответственно. Все это показывает о возможностях применения сверхнизких концентраций герматранола в технологиях проращивания семян пшеницы для получения пророщенных семян или для использования проростков в получении микрозелени со стабильной антирадикальной (антиоксидантной) активностью.
Полученные данные позволяют заключить, что растворы герматранола являются активатором проращивания семян пшеницы и предлагаемый способ может найти применение без дополнительных затрат на предпосевную обработку семян, упростить способ и его эффективность, расширить области применения соединения германия в технологиях получения микрозелени пшеницы, а также для получения пророщенных семян пшеницы с высокими значениями суммарной антиоксидантной активности, что позволяет использовать пророщенные семена так и их микрозелень на этой основе для создания функциональных продуктов питания повышенной биологической ценностью.
Способ активации семян пшеницы при проращивании и получении микрозелени, включающий обработку семян водным раствором герматранола, отличающийся тем, что замачивание семян проводят в течение 2 часов с использованием рабочих растворов герматранола в диапазоне концентраций от 0,001 до 0,0000000001% с последующим посевом семян на смоченную до полного насыщения водой подложку из минеральной ваты с поливом по мере подсыхания и проращивание осуществляют при температуре 23-24°С в течение 7 суток.
