Спосіб підвищення стресостійкості та продуктивності сільськогосподарських культур

Реферат: UA 119213 U UA 119213 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі сільського господарства, зокрема до рослинництва, а саме до способів підвищення стресостійкості та продуктивності сільськогосподарських культур. Природні чинники сильно впливають на рівень продуктивності рослин. Перепади високих і низьких температур, посуха, перезволоження, висока або низька кислотність ґрунтового розчину, негативна дія пестицидів і агрохімікатів належать до факторів стресу для рослин, здатні значно гальмувати їх ріст, розвиток, знижувати урожайність та якість сільськогосподарських культур. Внутрішній прояв стресу "тривоги" на культурах супроводжується зниженням метаболічних (обмінних) процесів, домінуванням розпаду над синтезом, деградацією білково-синтетичного апарата, старінням культур та величезними затратами їх енергії на відновлення обміну, що врешті-решт призводить до зниження продуктивності. Залежно від того, у якій фазі росту та розвитку сільськогосподарські культури зазнають впливу несприятливих факторів середовища, зниження їх врожайності може становити від 5 до 70 %. Беручи до уваги тривалість і складність підвищення стійкості сільськогосподарських культур до несприятливих факторів середовища селекційним шляхом, пошук біологічно активних сполук, здатних підвищити стійкість рослин до несприятливих умов середовища є досить перспективним напрямком в системі заходів як підвищення продуктивності сільськогосподарських культур, так і розширення ареалу їх обробки. Відомо, що в процесі адаптації рослин до дії несприятливих умов середовища, важлива роль належить амінокислотам, зокрема проліну, вміст якого багаторазово зростає в умовах стресу. Накопичення значної кількості проліну в умовах водного стресу сприяє ефективному поглинанню рослинами води, перешкоджає їх зневодненню. Пролін стабілізує структуру білків і їх синтез. Але при цьому уповільнюється ріст рослин. Наукові дослідження довели, що при застосуванні препаратів на основі амінокислот, зокрема проліну, в період підготовки насіння до сівби та в період вегетації, рослинам в умовах стресу не потрібно витрачати енергію на їх синтез із макро- і мікроелементів, вони отримують їх вже в готовому вигляді. Відомий спосіб захисту рослин від посухи [патент Росії № 2239299, МПК (2000) А01С 1/00, опубл. 10.11.2004], який полягає в трикратному протягом трьох діб поперемінному замочуванні насіння в водних розчинах амінокислоти проліну, сахарози, глюкози з подальшим підсушуванням шляхом штучного вентилювання нагрітим повітрям. Недоліком такого способу є його складність та малоефективність в умовах надзвичайних погодних умов. Відомий спосіб захисту рослин від високотемпературного стресу, що включає передпосівне замочування насіння в розчині амінокислоти - проліну та вегетативну обробку рослин складним розчином з проліну, сахарози і дистильованої води [патент Росії № 2253223, МПК (2000) A01G 13/00, А01С 1/00, опубл. 10.06.2005]. Недоліком такого способу є його малоефективніть в умовах сильного стресу, наприклад при одночасному водному та сольовому стресі, через низьку концентрацію проліну в композиції. Відомий спосіб одержання рослин з покращеним ростом в умовах обмеження рівня азоту [патент Росії № 2333245, МПК (2006) C12N 15/82, опубл. 10.09.2008]. Спосіб передбачає введення в рослину гена GDH або ESASPC та додаткове обприскування листя рослин проліном. Цей спосіб є достатньо складним, потребує фахівців вузької спеціалізації. Крім того, з опису патента не ясно, як саме будуть поводити себе такі рослини в інших стресових умовах. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є спосіб обробки рослин та насіння, описаний в патенті на винахід України № 90021 С2, МПК (2006.01) A01N 43/36, A01N 25/02, А01С 1/06, опубл. 25.03.2010. Спосіб включає обробку цільової рослини композицією, яка містить суміш L- і D-стереоізомерів піроглутамату в співвідношенні L до D у межах 80:20 до приблизно 97:3 і середовище-носій для вказаних L- і D- стереоізомерів піроглутамату. Пролін (піролідин-α-карбонова кислота або піроглутамат) - це гетероциклічна амінокислота (точніше, імінокислота), існує в двох оптично ізомерних формах - L і D. Всі амінокислоти, що входять до складу рослинних білків, належать до L-ізомерів. Відомі синтетичні амінокислоти є сумішшю L- і D-ізомерів. L-форми добре засвоюються рослинами і легко включаються в різні процеси обміну речовин, тоді як D-форми рослинами не засвоюються, а іноді навіть пригнічують процеси обміну. Комерційно доступною є форма L-проліну, що синтезується способом ферментації бактерій. Задачею корисної моделі є розробка достатньо ефективного доступного способу підвищення рівня стресостійкості рослин до дії різних несприятливих природних умов, зокрема екстремальних, прискорення росту та збільшення продуктивності. 1 UA 119213 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Поставлена задача вирішується тим, що у способі підвищення стресостійкості та продуктивності сільськогосподарських культур, який включає передпосівну обробку насіння та обприскування вегетуючих рослин розчином препарату на основі проліну, відповідно до пропонованого способу, як препарат застосовують композицію, єдиною діючою речовиною якої є L-пролін, причому норма витрат препарату на одну обробку залежить від ступеня очищення Lпроліну і складає відповідно від 20 г на тонну насіння та 20 г на гектар оброблювальної площі для L- проліну 50 % ступеня очищення до 2 г на тонну насіння та 0,5 г на гектар оброблювальної площі для L- проліну 99,5 % ступеня очищення. У відповідності до даної корисної моделі, препарати на основі L-проліну ((S)-Піролідин-2карбонової кислоти, який має хімічну формулу C5H9NO2) зі ступенем очищення від 50 до 99,5 % можна розчиняти у воді або у готовому рідкому добриві або у воді з додаванням добрив та/або гербіцидів та/або фунгіцидів та/або інсектицидів. Концентрація розчину на основі очищеного L-проліну для обробки насіння та вегетуючих рослин залежить від поставленої задачі - скороченні терміну проростання насіння, підвищення продуктивності рослин, відновлення ослаблених рослин навесні, підготовка озимих культур до зими, захисту від різних видів стресів, обумовлених різними природними чинниками тощо. Щоб збільшити стійкість рослин до несприятливих факторів, препарат на основі очищеного L-проліну слід, перш за все, додавати в розчин дезінфекційних речовин і мікроелементів при підготовці насіння. Ця технологія надійно захищає рослини від стресу. Дослідження показали, що використання 5 г/т препарату на основі L-проліну разом з інсектицидами забезпечило схожість на вулиці понад 250 рослин в порівнянні з використанням контрольного розчину, в якому була тільки дезінфекційна речовина. Крім того, препарати на основі L-проліну можуть бути додані у відомі композиції на основі полімерів або глин, призначених для виготовлення покриття для насіння і можуть бути використані для захисту насіння від пошкодження під час зберігання і на стадіях висаджування, від несприятливих природних умов після висаджування, для захисту насіння від комах, грибків і тому подібного. Але переважно препарат на основі L-проліну застосовують для обприскування листя рослин. Так, наприклад, був виявлений прямий зв'язок між збільшенням вмісту проліну в рослинах з використанням препарату на основі L-проліну і стійкості до холоду. Обприскування препаратом на основі очищеного L-проліну озимої пшениці та ріпаку призвело до збільшення вмісту цукру і сухої речовини в рослинах і тим самим підвищило стійкість рослин з 20 до 35 відсотків, а середня врожайність насіння ярого ріпаку збільшилася на 375 кг/га. Приклади рослин і сільськогосподарських культур, які можуть бути оброблені у відповідності до даної корисної моделі, включають: однодольні рослини, наприклад сорго, рис, пшеницю, кукурудзу, ячмінь, овес, і трав'яний пласт, тобто, трави; соняшники; дводольні рослини, наприклад троянди і фруктові дерева, включаючи яблуню, вишню і персик; виткі рослини, включаючи виноград і тому подібне, хрестоцвітні (наприклад рапс, броколі, капусту кольорову, капусту брюссельську, капусту кормову, капусту коров'ячу, редьку і капусту городню); пасльонові (картоплю, томат і перець, включаючи перець зелений, перець (стручковий) пекучий і тому подібне); цукровий буряк, бобові, наприклад, сою, квасолю звичайну кущову і тому подібне. Приклад 1. Окремі партії проростків пшениці обробляли один раз розчинами L-проліну з різним ступенем очищення. Листя рахували в напрямку інтенсивності росту рослини протягом наступних 28 діб. 45 Таблиця 1 № досліду 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ступінь очищення L-проліну % 49 50 60 70 80 90 95 96 97 98 2 г/га 21 20 10 9 8 7 6 5 4 3 UA 119213 U Продовження таблиці 1 11 12 13 Контроль 5 99  99,5  99,5 0 2 1 0,5 0 Приклад 2. Проростки пшениці з прикладу 1 також контролювали за кількістю пагонів з прапорцевого листка, що з'явилися на 28 день після обробки. Даний показник пов'язаний з потенціалом врожаю зерна. Таблиця 2 містить кількість пагонів з прапорцевого листка, що утворилися за 28 діб для тих же самих дослідів з застосуванням L-α проліну Таблиця 2 № досліду Пагони з прапорцевими листками (шт.) 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 к 19 21 21 22 22 22 22 29 30 33 34 37 36 19 Приклад 3. Проростки ячменю обробляли препаратом на основі L-проліну зі ступенем очищення від 50 % до 99,5 %. Листя рахували в напрямку інтенсивності росту рослини протягом наступних 28 діб. Таблиця 3 № досліду 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Контроль Ступінь очищення L-проліну % 49 50 60 70 80 90 95 96 97 98 99  99,5  99,5 0 г/га 21 20 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0,5 0 15 20 Дослідження результатів, наведених в прикладах 1-3, показує, що найвища продуктивність рослин була досягнута при застосуванні L-проліну зі ступенем очищення від 50 % до >99,5 % (в перерахунку на суху речовину: від 20 г / га до 0,5 г / га). Приклад4. Трирічне насіння томатів обробляли аерованою водою (контроль) і розчинами L-α-проліну зі ступенем очищення від 50 % до 99,5 %. Насіння замочували (піддавали просоченню) протягом чотирьох годин у відповідній рідині і потім розподіляли на папері для проростання в стандартному фітолотку (при t=25 °C в темряві), при цьому рН розчину дорівнював 6,0-6,5. Таблиця 4 Норма L-α проліну, г/т 21 20 19 18 17 Ступінь очищення L-α проліну, % 49 50 55 60 65 3 % проростання 64 69 69 72 76 UA 119213 U Продовження таблиці 4 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1,5 1 Контроль 5 70 75 80 85 90 91 92 93 94 95  95,5  95,5  95,5  95,5  95,5  95,5  95,5 0 80 82 85 90 92 92 97 97 97 97 98 98 85 83 70 64 63 62 Таким чином, найвищої продуктивності сільськогосподарських культур можна досягнути за умови оптимізації їх росту і розвитку на основних етапах формування елементів врожайності та підвищення рівня їх стресостійкості від впливу негативних природних факторів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Спосіб підвищення стресостійкості та продуктивності сільськогосподарських культур, що включає передпосівну обробку насіння та обприскування вегетуючих рослин розчином препарату на основі проліну, який відрізняється тим, що як препарат застосовують композицію, єдиною діючою речовиною якої є L-пролін, причому норма витрат препарату на одну обробку залежить від ступеня очищення L-проліну і складає відповідно від 20 г на тонну насіння та 20 г на гектар оброблювальної площі для L-проліну 50 % ступеня очищення до 2 г на тонну насіння та 0,5 г на гектар оброблювальної площі для L-проліну 99,5 %, ступеня очищення. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що препарат L-проліну розчиняють у воді або у готовому рідкому добриві або у воді з додаванням добрив та/або гербіцидів, та/або фунгіцидів, та/або інсектицидів. 20 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4