Спосіб стимуляції проростання насіння рододендронів

Спосіб стимуляції проростання насіння рододендронів, який містить опромінення монохроматичним поляризованим когерентним світлом з довжиною хвилі 632,8 нм, який відрізняється тим, що опромінення проводять одноразово перед посівом у неперервному режимі протягом 3-10 хв з потужністю дози Р=1,0-1,2 мВт/см2 та енергією випромінювання Е=0,3-0,9 Дж Корисна модель відноситься до ботаніки і фізіологи рослин, може бути використана у сільському і лісовому господарстві, зокрема до індивідуального розвитку і росту рослин, а також при вирощуванні рослин у закритому ґрунті, у наукових дослідженнях можливості збереження рідкісних і зникаючих видів у контрольованих умовах, а саме рододендронів на початкових етапах онтогенезу Відомий «Способ создания исходного материала для селекции пшеницы» [Авторское свидетельство СССР №869703], за яким вихідний матеріал для селекції пшениці - насіння, піддають імпульсному ксеноновому опроміненню у розрідженому середовищі повітря, попередньо активованому високочастотним розрядом Проте цей спосіб забезпечує тільки мутагенний ефект, при цьому не оцінено складну дію активованого газового середовища на насіння під час опромінення і вплив електричного поля на біологічні системи та інше Відомий "Способ выращивания растений в условиях разных световых режимов"[Авторское свидетельство СССР SU №1028278], за яким інтенсифікація росту досягається шляхом вирощування рослин при монохроматичному освітленні в діапазоні 400-800нм з поділом на зони до 20нм, КІЛЬКІСНО рівних числу компенсаційних зон фотосинтезу, протягом не менше 2/3 тривалості щоденного освітлення Цей спосіб трудоемкий і малоефективний Відомий "Способ выращивания рассады растений в защищенном грунте" [Авторское свидетельство СССР SU №1130254] пропонує в перші 8 12 днів проростання росаду насвітлювати зеленим світлом (500-590нм), а наступні дні - червоним світлом (610-690нм) Недоліком цього способу є тривалий термін отримання готових до пересадки рослин, низька інтенсивність нагромадження біомаси Відомий спосіб "A Method of Controlling Plant Growth by Means of Laser» [Patent Specification Australia No 1326229], який включає декілька циклів нічного короткочасного опромінення рослин променями гелій-неонового ( =632,8нм) лазера потужністю 3-7мВт, трудоемкий та неефективний Найбільш близьким за технічною суттю прототипом є відомий "Спосіб обробки пилку кукурудзи" [Авторське свідоцтво СССР №959698], за яким пилок опромінюють імпульсним монохроматичним когерентним поляризованим лазерним промінням Тривалість одного імпульсу - 0,2-2,0с, його потужність 2-20мВт/см2, експозиція 5-600с Недоліком цього способу є мала ефективність, яка в значній мірі залежить від експозиції та кратності опромінення Дана корисна модель ставить перед собою задачу удосконалити "Спосіб стимуляції проростання рододендронів" на початкових етапах онтогенезу шляхом обробки насіння променями світла певної довжини хвилі, що дозволить підвищити його схожість та енергію проростання Поставлена задача вирішується так, що у відомому способі стимуляції росту, який включає опромінення об'єкту монохроматичним поляризованим когерентним світлом з довжиною хвилі 632,8нм, перед посівом насіння одноразово опро ю со 0> 7935 мінюють у неперервному режимі протягом 3-1 Охв, потужність випромінювання Р=1,0-1,2мВт/см2, енергія випромінювання становить Е=0,3-1,2Дж У насінні із позитивною фоточутливютю майже весь фітохром знаходиться у неактивній формі і для його активації необхідне червоне світло Насіння із негативною фоточутливютю містить достатню КІЛЬКІСТЬ активного фітохрому, але під впливом далекого червоного світла можливий його перехід в неактивну форму і гальмування проростання При використанні червоного світла бажано зробити поділ в часі на світлову обробку і посів [Гэлстон А , Дэвис П , Сеттер Р Жизнь зеленого растения - М Мир 1983 - 528с ] Це випливає з того, що при низькій вологості (в межах 15-20%) фітохроми можуть фотоперетворюватись з активної форми у неактивну і навпаки, але при цьому проростання насіння неможливе [Обручева Н В , Антипова О В Физиология инициации проростання семян //Физиология растений - 1997 - Т 44 - N 2 С 287-302] Індукований світлом фотоактивований стан насіння зберігається тривалий час і проявляється тільки після посіву Автори вперше запропонували для активації фітохромної системи використати низькоенергетичне гелій-неонове лазерне опромінення у неперервному режимі для регулювання проростання насіння рододендронів на початкових етапах онтогенезу В дослідах використано насіння Rhododendron kotschyi Simonk (рододендрон Кочі, рододендрон східнокарпатський, червона рута ), зібране в альпійській зоні Карпат в період дозрівання Цей рідкісний, зникаючий вид українських Карпат охороняється законом, рахується важкокультивованим видом Насіння Rhododendron canadense (L) Torr -рододендрона канадського, Rh catawbiense Michx - рододендрона кетевбінського, Rh decorum Franch - рододендрона розкішного, Rh fortunei Lindl - рододендрона Форчуна, Rh Japonicum (A Gray) Sunng - рододендрона японського, Rh maximum L - рододендрона найбільшого, Rh sichotense Pojark - рододендрона сіхотинського, Rh smirnomi Trautv - рододендрона Смірнова, збирали з колекцій ботанічного саду ЛНУ їм Івана Франка Ці рододендрони здебільшого використовують у зеленому будівництві на західній Україні як декоративні рослини, деякі з них є лікарськими Одержання доброякісного, життєздатного насіння рододендронів є приорітетним завданням при вирощуванні посадкового матеріалу для цих цілей Доведено, що кінцевий результат корелює з ранньою появою сходів Чим довший період від посіву до появи сходів, тим більша ймовірність мікробного та грибкового пораження і загибелі насіння Величину дози опромінення, яка дозволяє підвищити швидкість проростання, схожість насіння та прискорити ростові процеси у рододендронів на початкових етапах онтогенезу, визначено експериментально Спосіб можна проілюструвати прикладами Приклад 1 У рослин світло перш за все забезпечує високоенергетичні реакції фотосинтезу Воно впливає на всі процеси ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ рослин від проростання до генеративного розмноження і плодоношення Світло сприймається в основному 3-ма фоторецепторами, кожним зокрема, або в тендемі фітохромами (Ф666 та Ф730), кріптохромами (синє світло) І УФ-абсорбуючим пігментом [Мусієнко М ФІЗІОЛОГІЯ рослин - К Фітосоцюцентр - 2001 - 392с ] Щоб оцінити характер фітохромної ди світла відбірне насіння рододендронів опромінювали лазерними променями та червоним світлом Сухе насіння розміщали на паперовій ПІДСТИЛЦІ і в темряві проводили лазерну фотоактивацію Дискретність проміння ( =632,8нм) лазерів ЛГ-75-1 та ЛГ-126 виробництва СКВ ВО «Полярон» у горизонтальній площині забезпечували призмою ВК-1 або двовипуклою лінзою Потужність випромінювання становила 1,0-1,2мВт/см2, експозиція - 3, 6 та 10хв однократно, що відповідає Е=0,3, 0,6 та 1,2Дж Для порівняння використовували червоне (світильник «Россада, лампа - ЛФУЗО-ІІ, =668нм) і далеке червоне світло ( =730нм ) В останніх випадках густина випромінювання становила Р=0,6-0,8мВт/см2 Через 15хв, 2год, бгод припиняли насвітлювання насіння і визначали у 4х кратній повторності лабораторну схожість та швидкість проростання рододендронів Для цього після опромінення насіння пророщували при кімнатній темперетурі або у термостаті при температурі 24-25°С (ГОСТ -20290-74) Середні взірці насіння виділяли із вихідного матеріалу після старанного перемішування шляхом хрестоподібного ділення і розміщали рівномірно на відстані 0,4-0,6см одне від одного в чашках Петрі на фільтрувальному папері, зволоженому дистильованою водою до повної вологоємності [Методические указания по семеноведению интродуцентов М 1980 - 64с ] Схожість насіння і біометрію рослин проводили щоденно протягом ЗО днів за допомогою мікроскопа МС-9 Таблиця 1 Вплив червоного і далекого червоного світла на схожість (%) насіння рододендронів (М±т) Назва Виду Rh Rh Rh Rh Canadense Japonicum maximum smiro'wn Контроль 9,0±3,0 14,0±1,2 2,0±0,7 10,0±3,0 4e рвоне світло 2год бгод 28±0,5 24±0,4 22±0,3 13±0,1 15±1,5 16±0,8 1,5±0,1 3±0,2 13±0,3 36±1,0 35±0,8 36±0,8 15XB Далеке 15хв 6,0±0,2 0 1,0±0,1 13±0,7 червоне світло 2год бгод 7,0±0,3 6,0±0,8 0 0 0,8±0,3 0,5±0,1 13±0,2 13±0,4 7935 Одержані результати свідчать про те, що під впливом опромінення червоним світлом схожість насіння підвищується неоднаково у різних видів рододендронів і залежить від тривалості експозиції (таблиця 1 ) Наприклад, у Rh canadense (L ) Torr максимум стимуляції схожості насіння спостерігався після опромінення протягом 15хв У Rh smimown Trautv схожість насіння не залежала від тривалості дії червоного світла У Rh maximum L і Rh japonicum (A Grey) Swing - найкращі результати були отримані після 6-ти годинного опромінення Далеке червоне світло, як і слід було чекати, пригнічувало проростання насіння Це гальмування посилювалось із збільшенням тривалості опромінення Очевидно, залежність ефекту опромінення від експозиції червоного і далекого червоного світла є прямою Приклад 2 Для ДОСЛІДІВ використано насіння рододенронів, яке зберігалося у приміщенні біофізичної лабораторії протягом 1-4 років Виявилося, що під впливом лазерного опромінення енергія проростання насіння у різних видів зростає неодинаково (таблиця 2) Цей ефект у значній мірі залежав від величини дози опромінення насіння Зокрема у рододендрона японського лазерна фотоактивація свіжозібраного і однорічного насіння стимулювала енергію проростання у 1,25 - 1,5 рази Після лазерної обробки рододендрона сіхотинського та рододендрона кетевбінського енергія проростання насіння була майже у 2-чі вищою у порівнянні неопромшеним контролем, але слабо мінялася із зростанням дози опромінення Таблиця 2 Вплив неперервного лазерного випромінювання на енергію проростання насіння (%) рододендронів (М±т) після зберігання протягом 1 -4 років № п/п Назва виду Контроль 1 Rh Japonicum, Свіжозібране 35,4±3,6 2 Rh Japonicum, 3-х річне 13,5±1,1 3 Rh decorum, Свіжозібране 16,0±3,2 4 Rh decorum, Однорічне 10,4±1,5 5 Rh sichotense, 4-х річне 8,3±1,4 6 Rh catawbiense, 4-х річне 5,8+1,7 7 Rh kotschyi Simonk Свіжозібране 6,0±0,8 Частина насіння рододендрона японського зберігалася у лабораторних умовах протягом 3ох років Його лабораторна схожість не перевищувала 20% За допомогою лазерного випромінювання вдалося покращити ці показники У нашому випадку застосування неперервного лазерного опромінення у дозі 0,ЗДж підвищило швидкість проростання цього насіння у 1,5 2 рази Подібні результати були отримані у дослідах з Rh sichotense та Rh catawbiense Приклад 3 Зростання енергії проростання насіння рододендронів не могло не відбитися на Доза, Дж 0,3 0,9 0,3 0,9 0,3 0,9 0,3 0,9 0,3 0,9 0,3 0,9 0,3 0,9 % 37,8±4,5 44,5±5,2 17,8±2,0 19,5+2,2 15,5±3,0 20,4±3,5 12,5±1,4 15,3±1,7 15,8±1,8 16,2±1,2 11,3±1,3 13,3±1,8 8,6±1,1 10,7±1,5 їх сумарній схожості Опромінення невисокими дозами низькоенергетичних гелій-неонових лазерних променів у всіх випадках стимулювало схожість свіжозібраного насіння рододендронів (таблиця 3) Цей ефект мав видову специфічність Максимум стимуляції схожості насіння у рододендронів японського, Форчуна, кетевбінського, розкішного і східнокарпатського наступив після обробки насіння у неперервному режимі у дозі 0,6Дж, а для Rh japonicum та Rh decorum найкращі результати були одержані у дозі О.ЗДж Таблиця З Сумарна схожість насіння (%) рододендронів після лазерного опромінення у неперервному режимі (М±т) Rh Rh Rh Rh Rh Rh Назва виду japonicum decorum sichotense catawbiense fortunei kotschyi Контроль 83,0±2,3 76,0±1,4 64,1 ±3,2 54,6±2,2 86,8±4,1 45,6±1,2 0,3 Дж 94,9±3,0 94,0±2,5 66,3±1,1 65,5±2,2 92,5±5,3 48,2±3,3 0,6 Дж 89,2±1,8 88,8±2,1 77,4+1,3 63,4±2,2 88,3±3,2 54,4±3,1 0,9 Дж 88,5+1,4 87,4±1,3 66,5±1,5 57,8±0,8 86,3±2,5 52,8±0,5 7935 Ефективність червоного світла залишилась такою ж, як і денного світла в контрольній групі рослин: достовірність різниці довжини коріння Rh. kotschyi на усіх етапах пророщування опроміне ного та неопроміненого насіння не перевищувала 5 % рівень значимості (таблиця 4). Використання червоного Таблиця 4 Вплив червоного світла та лазерного випромінювання на динаміку росту коріння рододендрона східно карпатського № Світло 1 Контроль 2 Червоне 3 Лазерне Статистич. показники М±т М±т Т Р М±т Т Р Довжина кріння (мм) через діб 16 10 13 22 19 0,3 0,2 2,0 0,6 9,3 2,6 23,4 1,1 34,0 1,0 40,9 1,3 0 4,6 0,3 18,2 1,8 29,8 0,3 40,2 1,0 40,7 1,2 0,47 ^ 1,54 0,35 0 0,17 0,16 0,85 >0,85 0,85 >0,85 0,3 0,1 5,4 1,2 24,3 1,0 35,8 1,2 50,6 0,5 54,8 1,4 5,96 0,53 2,53 _ 5,38 14,85 6,89 >0,95 >0,99 >0,99 >0,85 >0,999 світла для фотоактивації насіння рододендронів на практиці не виправдовує себе. Неперервне лазерне опромінення забезпечує високу фотореактивність насіння за участю фітохромних систем, що краще сприяє запуску механізмів ви Комп'ютерна верстка М. Мацело 7 ведення насіння із стану спокою у порівнянні з червоним світлом і у свою чергу підвищує схожість насіння та інтенсивність росту на початкових етапах онтогенезу, що забезпечує одержання передбачуваного технічного результату. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601