Комплексний біопрепарат “актинолан” для обробки рослин

Комплексний біопрепарат для обробки рослин на основі регулятора росту "Біолан", який відрізняється тим, що додатково включає етанольний екстракт біомаси штаму Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2179 із вмістом авермектинів 25 мкг/мл, при цьому співвідношення регулятора росту "Біолан" до вказаного етанольного екстракту складає 0,5-1,5:0,5-1,0. Корисна модель відноситься до сільськогосподарської біотехнології, а саме до комплексних біопрепаратів, які містять біологічно активні сполуки (антибіотики, вітаміни, амінокислоти, жирні кислоти, фітогормони), що є продуктами життєдіяльності мікроорганізмів, а також мікроелементи, та можуть використовуватися для обробки сільськогосподарських культур з метою підвищення їх продуктивності та захисту від шкідників. Зокрема, заявлений біопрепарат являє собою композицію, що як компоненти містить регулятор росту рослин «Біолан» та екстракт біомаси Streptomyces avermitilis, який є продуцентом антибіотика авермектину (біопрепарат «Аверком»). Протягом тривалого часу у практиці сільськогосподарського виробництва перевагу віддавали хімічним засобам захисту рослин та підвищення їх врожайності. Проте їх постійно зростаюче застосування призводить до значного забруднення довкілля, появи стійких штамів і популяцій патогенів та шкідників, частота виникнення яких випереджає створення нових препаратів. У зв'язку з цим актуальність питання щодо необхідності розвитку біологічних методів захисту та підвищення врожайності рослин, які базуються на використанні природних агентів, не викликає сумніву. У зв'язку з цим розроблено цілу низку біопрепаратів для підвищення врожайності та захисту сільськогосподарських культур. Біофунгіциди та біоінсектициди на основі культур мікроорганізмів характеризуються рядом переваг, до яких можна віднести безпеку для людини і тварин, відсутність фітотоксичності, мутагенної та онкогенної активності, а також широкий спектр дії на патогени. Є бажаним вдосконалення таких біопрепаратів шляхом додання сполук, які можуть підвищити їх ефективність щодо впливу на збудників хвороб та на шкідників, а також одночасно дають змогу стимулювати ріст рослин, результатом чого буде значне підвищення врожайності. Основна роль у цьому підході належить біопрепаратам на основі корисних мікроорганізмів або продуктів їх метаболізму, регуляторів росту та мікроелементів. Основною позитивною властивістю біологічних засобів є, те що практично всі мікроорганізми, що входять до складу таких препаратів, виділені з природних умов і при внесенні знову в природні умови не призводять до небажаних змін в біоценозах, зберігаючи інші корисні організми, а також дають змогу уникнути забруднення повітря, води і рослин стійкими хімічними сполуками. (19) UA (11) 53253 (13) U (21) u201005178 (22) 28.04.2010 (24) 27.09.2010 (46) 27.09.2010, Бюл.№ 18, 2010 р. (72) ПОНОМАРЕНКО СЕРГІЙ ПЛАТОНОВИЧ, АНІШИН ЛЕОНІД АНДРІЙОВИЧ, ІУТИНСЬКА ГАЛИНА ОЛЕКСАНДРІВНА, КОЗИРИЦЬКА ВАЛЕНТИНА ЄВГЕНІВНА, ВАЛАГУРОВА ОЛЕНА ВОЛОДИМИРІВНА, БІЛЯВСЬКА ЛЮДМИЛА ОЛЕКСІЇВНА, ПЕТРУК ТЕТЯНА ВІКТОРІВНА 3 Останніми роками широкого застосування на Україні набув препарат "Емістим С" - біостимулятор, який являє собою екстракт культурального середовища, одержаного при культивуванні мікроорганізмів, виділених з коренів женьшеню або обліпихи, який містить збалансований комплекс фітогормонів, ненасичених та насичених жирних кислот та специфічних цукрів (СП. Пономаренко «Композиції біостимуляторів», ж. «Цукровий буряк» №5, 2001 стор. 20-23). Вказаний препарат використовується для підвищення енергії проростання та польової схожості насіння, поліпшення якості продукції та збільшення врожаю на пшениці, ячмені, горосі, ріпаку, сої, кукурудзі, соняшнику та інших культур. Його недоліками є обмежений спектр і низький рівень фітогормонів, що негативно впливає на ефективність зазначеного регулятора стосовно впливу на фізіологічні процеси рослин. Крім того, різні партії "Емістиму С" дуже відрізняються за своїм складом, а отже, й за ефективністю дії на рослини (Романюк Н.Д. Фізіологічна активність регуляторів росту "Івіну", "Емістиму С" та "Агростимуліну". Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біол. наук, Львів, 1999). Найбільш близьким до запропонованого винаходу є регулятор росту «Біолан», який являє собою вдосконалений аналог "Емістиму С" (1,0 г/л), що додатково містить мікроелементи («Перелік пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні», офіційне видання, 2006 рік, стор. 208). Препарат, який використовується у формі водно-суспензійного розчину, характеризується підвищеним вмістом аналогів фітогормонів, поліненасичених жирних кислот, які відповідають за продукцію фітонцидів, фітоалексинів та хелатованих форм біогенних мікроелементів. Він дозволяє підвищити якість продукції, збільшити врожайність зернових, зернобобових, технічних, кормових, овочевих та баштанних культур, винограду, плодово-ягідних культур, їстівних грибів, застосовується також на декоративних та лісових деревах, кущах та квітах. Біолан є препаратом широкого спектру дії, що дозволений для обробки насіння та обприскування рослин у період вегетації. Комплекс фізіологічно активних речовин, що входять до складу Біолану, дозволяє у значній мірі активізувати ростові процеси у рослин, проте вплив вказаного препарату на рослини, як правило, обмежується стимуляцією росту, при відсутності захисту їх від хвороб та шкідників. Це вимагає одночасного застосування пестицидів, які знижують стимуляторний ефект зазначеного препарату. Задачею корисної моделі є створення комплексного біопрепарату, що характеризується підвищенням ефективності регуляторного впливу на рослини та захисту рослин від паразитів при одночасному зниженні дози застосування. Вказана задача вирішується за рахунок створення комплексного біопрепарату «Актинолан» для обробки рослин, що містить описаний вище регулятор росту "Біолан" та етанольний екстракт біомаси штаму Streptomyces avermitilis УКМ Ас2179 із вмістом авермектинів 25 мкг/мл, де об'ємне співвідношення регулятора росту "Біолан" до вка 53253 4 заного етанольного екстракту складає 0,5-1,5:0,51,0. Штам-продуцент отримано в Інституті мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України шляхом спрямованої селекції із застосуванням N-метил-N-нiтpo-N-нітрозогуанідіну. Вказаний штам продукує авермектини - речовини антипаразитарної дії (UA69639, опубл. 15.08.2006). Для використання у винаході одержують етанольний екстракт біомаси 7-добової культури штаму Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2179, вирощеного на повноцінному культуральному середовищі. Вміст авермектинів в одержаному етанольному екстракті складає 1400-1800 мкг/мл, при цьому авермектини групи В становлять близько 40 % (Петрук Т.В., Білявська Л.О., Козирицька В.Є., Муквич М.С. Підвищення біосинтетичної активності Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2161 під впливом N-метил- /Nнітро-N-нітрозогуанідину // Мікроб, журнал. - 2004. - т. 66 - № 6. - С. 24-30). Крім того, культура також синтезує жирні кислоти, амінокислоти, фітогормони, вітаміни групи В. При цьому продемонстровано високу антипаразитарну активність екстракту, зокрема, проти галової нематоди M.incognito, що викликає захворювання кореневої системи овочевих культур - мелоідогиноз (Белявская Л.А., Ґалаґан Т.А., Болтовская Е.В., Козырицкая В.Е., Валагурова Е.В., Сигарева Д.Д., Путинская Г.А. Антинематодные свойства Streptomyces avermitilis УКМ Ас2179 и его авермектинового комплекса - аверкома. //Agrarian Science. - 2009. - 1. - с.29-33). Використовуваний штам задепонований в депозитарії 1MB НАНУ під номером Ас-5015. Слід зазначити, що препарати на основі авермектину, що продукується ґрунтовим стрептоміцетом Streptomyces avermitilis, в останнє десятиліття набувають все більшого поширення. Антибіотик виявляє інсектицидну, нематоцидну та акарицидну властивості, характеризується малими нормами витрат, порівняно швидко розкладається у ґрунті і є перспективним для широкого використання. Такі препарати активні по відношенню до екзо - та ендопаразитів тварин (кліщів, нематод, бліх, вошей, тощо), а також фітонематод та комах-шкідників рослин (крапчастий і павутинний кліщі, міль попелиця та ін.). Механізм дії авермектинів на цих паразитів полягає у пригніченні синтезу речовин, що виконують роль медіаторів при перенесенні нервового імпульсу у членистоногих та хробаків, внаслідок чого наступає їх параліч та загибель. За хімічною структурою авермектини, які існують у вигляді чотирьох основних форм, являють собою макроліди з макроциклічного лактону, зв'язаного з дисахаридом диолеандрозою. Лактонна частина утворюється з тих нижчих жирних кислот, які є попередниками у біосинтезі жирних кислот у клітинах актиноміцетів. На основі авермектину було створено низку препаратів, які застосовують як біопестициди для регулювання чисельності екзо - та ендопаразитів рослин. Відсутність негативного впливу на організми теплокровних тварин, гідробіонтів і бджіл надає авермектину значну перевагу перед хімічними засобами захисту рослин та тварин. Дослідженнями авторів заявки було встанов 5 лено, що поєднання регулятора росту "Біолан" з біопрепаратом "Аверком" у співвідношенні 0,51,5:0,5-1,0 (взалежності від сільськогосподарської культури) забезпечує як підвищення ефекту стимуляції росту рослин, так і антипаразитарного впливу, у порівнянні з ефективністю його відповідних складових. Важливо зазначити, що вказаний ефект досягається при зниженні кількості використовуваних складових. При цьому знижується токсичне навантаження на культурні рослини, підвищується рістрегуляторний вплив та зберігається висока антипаразитарна активність. Додатковий технічний результат, який виявляється при поєднанні вказаних активних компонентів у складі однієї композиції, полягає також у забезпеченні імуномодуляторного ефекту в оброблених рослинах, зокрема, такі рослини характеризуються більш високою резистентністю до ряду грибкових та бактеріальних хвороб, а також стійкістю до шкідників. Оптимізація складу запропонованого біопрепарату "Актинолан" забезпечує підвищення продуктивності рослин у порівнянні з відомими на ринку України препаратами аналогічної дії, такими, як "Емістим С", "Івін", "Біолан" та іншими. Використовуваний у винаході екстракт готували шляхом екстракції етиловим спиртом міцелію штаму Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2179 за відомою методикою (Дриняев В.А., Стерлина Т.С., Берѐзкина Н.Е. и др. Авермектины: селекция штамма-продуцента Streptomyces avermitilis BKM Ac 1301. Получение естественного мутанта // Биотехнология. - 1994. - № 2. - с. 16 - 18, або патент RU180635, A3G01N21/78. Способ определения авермектинов / Мосин В. А., Дриняев В.А., Мирзаев М.Н., опубл. 30.03.93, бюл. № 12.). Для екстракції використовували біомасу зазначеного штаму, який вирощували на повноцінному соєвому середовищі протягом 7 діб. Авермектин з міцелію виділяли у такий спосіб: 10 мл культуральної рідини центрифугували 20 хв. при 4000 об./хв. До осаду додавали 10 мл охолодженої дистильованої води, ретельно перемішували і центрифугували ще 10 хв. при 4000 об/хв. Відмивання проводили 3-4 рази. Потім до осаду додавали 5 мл етанолу і при постійному перемішуванні проводили екстракцію авермектину при кімнатній температурі протягом 30 хв. Центрифугували 10 хв. при 4000 об./хв. Отримані екстракти зберігали при +4 °С. Препарат регулятора росту "Біолан" є комерційно доступним від ДП «Міжвідомчий НТЦ «Агробіотех», Україна. Препарат випускається у формі водно-суспензійного розчину у пляшках на 100 мл. Зазначений регулятор росту може використовува 53253 6 тися як для обробки насіння, так і для обприскування посівів у період вегетації. Зокрема, для обробки насіння зернових культур норма витрати "Біолану" складає 20 мл на 1 т насіння, при обробці посівів використовують 10-20 мл на 1 га ("Регулятори росту в рослинництві (рекомендації по застосуванню)",- ДП МНЦ "Агробіотех, 2007, 28 стор.). Для одержання комплексного біопрепарату "Актинолан" для обробки насіння зернових культур змішували компоненти композиції. Так, для приготування 20 мл комплексного біопрепарату використовували регулятор росту Біолан у кількості 10 мл. До вказаної водної суспензії препарату додавали етанольний екстракт міцелію штаму Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2179 із вмістом авермектинів 25 мкг/мл у кількості 10 мл. Одержану суміш перемішували та зберігали при температурі 020°С. При цьому норма витрати запропонованого препарату" Актинолан" складає 20 мл на 1 т насіння або 10-20 мл на 1 га посівів. Запропонований препарат "Актинолан" віднесений до 4 класу небезпеки (нетоксичний для людини, теплокровних тварин, комах, ґрунтових мікроорганізмів), що дозволяє отримати високі показники продуктивності рослин при відсутності токсичного впливу на навколишнє середовище. Даний винахід може бути проілюстрований приведеними нижче прикладами. Приклад 1. Вплив запропонованого комплексного біопрепарату «Актинолан» на біометричні показники рослин пшениці Польовий дослід з ярою пшеницею сорту Колективна 3 проводили на дослідному полі Черкаської області. Тип ґрунту - чорнозем опідзолений із вмістом гумусу в орному шарі (0-30 см) 3,3 %; рухомого фосфору - 110-120 мг/кг і обмінного калію 80-90 мг/кг ґрунту, при pH 5,6-5,8. Біопрепарати використовували для передпосівної обробки насіння Дослід було закладено за такою схемою: 1 контроль (без обробки препаратами), 2 -"Біолан" (20 мл/т насіння), 3 - етанольний екстракт міцелію штаму Streptomyces avermitilis УКМ Ас-2179 із вмістом авермектинів 25 мкг/мл (20 мл/т), 4 - "Актинолан" (20 мл/т насіння). Дію препаратів оцінювали за станом рослин у фази виходу у трубку та цвітіння. Визначали біометричні показники: висоту стебел, кількість листків, площу листової поверхні та вміст сухої речовини у листках та стеблах. Як видно з приведених даних, обробка насіння "Актиноланом" сприяла активному росту та розвитку рослин ярої пшениці. Результати дослідження приведені у Таблиці 1. 7 53253 8 Таблиця 1 Вплив біопрепаратів на біометричні показники рослин ярої пшениці сорту Колективна 3 Кількість лист- Площа листків на 1 росли- ків, м2 на 1 % до контро- ну, % до конт- га, % до конролю тролю лю Фаза виходу у трубку 100 100 100 131,3 117,3 158,0 124,2. 113,3 124,7 Висота рослини Варіант досліду см Контроль "Біолан" Етанольний екстракт S.aver. УКМАс-2179 "Актинолан" 32,3 42,4 40,1 Контроль "Біолан" Етанольний екстракт S.aver. УКМАс-2179 "Актинолан" 49,0 151,7 Вміст речовини, контролю сухої % до Листя Стебла 100 117,1 101,2 100 123,9 109,5 151,0 116,7 120,1 49,5 54,9 51,6 121,3 Фаза цвітіння 100 100 110,9 153,1 104,2 114,3 100 150,2 102,2 100 106,1 100,7 100 116,8 100,0 55,9 112,9 163,3 111,8 114,2 157,2 Як показало дослідження, у фазу виходу у трубку рослини найкраще були розвинуті при використанні запропонованого комплексного препарату "Актинолан": висота рослин збільшувалася на 51,7 % до контролю. При використанні запропонованого препарату у рослин пшениці істотно збільшувалась кількість листків та площа листової поверхні. Обробка "Актиноланом" сприяла також накопиченню сухої речовини в листках та у стеблах рослин. Приклад 2. Вплив обробки запропонованим комплексним біопрепаратом «Актинолан» на ефективність фотосинтезу рослин пшениці Умови проведення експерименту аналогічні тим, що були описані у Прикладі 1. При цьому дослідження проводили у фазу виходу в трубку та у фазу цвітіння, досліджуваними показниками були вміст хлорофілу в листках пшениці та продуктивність фотосинтезу (кількість сухої біомаси, що утворилася за добу на одиницю листової поверхні). Результати експерименту представлені у Таблиці 2. Таблиця 2 Вплив біопрепаратів на ефективність фотосинтезувального апарату ярої пшениці сорту Колективна З Варіант досліду Контроль "Біолан" Етанольний екстракт S.aver. УКМАс-2179 "Актинолан" Контроль "Біолан" Етанольний екстракт S.aver. УКМАс-2179 Актинолан Вміст хлорофілу мг/г сирої маси % від контролю Фаза виходу в трубку 2,70 100 3,29 121,9 3,13 115,9 Продуктивність г/м за добу фотосинтезу % від контролю 6,5 7,5 6,9 100 120,0 106,2 8,2 126,5 2,90 4,41 3,32 127,8 Фаза цвітіння 100 151,7 113,8 7,5 8,6 8,3 100 114,7 110,7 4,33 148,3 9,5 126,7 3,45 Як видно з приведених даних, ефективність фотосинтезу, яка тісно пов'язана з продуктивністю рослин, та ефективністю агротехнічних заходів, збільшувалася у випадку застосування запропонованого комплексного препарату на 26,6 % у порівнянні з контролем і була вищою у порівнянні з дією окремих компонентів цього препарату. Приклад 3. Вплив обробки запропонованим комплексним біопрепаратом «Актинолан» на показники врожайності ярої пшениці сорту Колективна З Умови проведення експерименту аналогічні тим, що були описані у Прикладі 1. Досліджуваними показниками були урожай пшениці та маса 1000 зерен. Дані експерименту приведені у Таблиці 3. 9 53253 10 Таблиця 3 Вплив біопрепаратів на врожай зерна ярої пшениці сорту Колективна 3 Варіант досліду Контроль "Біолан" Етанольний екстракт S.aver. УКМАс-2179 "Актинолан" Урожай, ц/га 17,0 17,9 17,6 Прибавка врожаю, % від контролю 100 105,3 103,5 Маса 1000 зерен, % від контролю 100 102,4 100,4 20,7 121,8 102,9 З наведених вище даних видно, що запропонований комплексний біопрепарат "Актинолан" забезпечував підвищення врожайності пшениці на 21,8 у порівнянні з контролем, що перевищувало дію його окремих компонентів у середньому на 17,4%. Маса 1000 зерен пшениці - один з показників якості зерна - був найвищим у випадку "Актинолану". Таким чином, запропонований комплексний біопрепарат «Актинолан» сприяв інтенсивному росту за рахунок забезпечення прискореного поділу рослинних клітин, розвитку кореневої системи, збільшенню листової поверхні та вмісту хлорофілу у листі. Препарат можна використовувати для передпосівної обробки насіння або обприскування вегетуючих рослин, є можливим також його внесення у ґрунт. Він забезпечував також високі показники вмісту сухої речовини досліджуваних рослин у порівнянні з іншими використовуваними препаратами. Застосування вказаного біопрепарату сприяло фотосинтетичній активності рослин. Продуктивність фотосинтезу, що безпосередньо пов'язана з врожайністю рослин, для препарату згідно з винаходом виявилася найвищою. Показники продуктивності ярої пшениці, одержані за дії запропонованого біопрепарату «Актинолан», перевищували такі для окремих складових запропонованого препарату. Приклад 4. Нематоцидні властивості комплексного біопрепарату «Актинолан» В лабораторних умовах перевіряли вплив запропонованого препарату та його окремих складових на загибель нематод протягом різних періодів часу. Варіантами досліду були наступні: 1 - контроль (без обробки препаратами), 2 - "Біолан" (розведення комерційного препарату 10-5), 3 - етанольний екстракт S.avermitilis УКМ Ас-2179 у концентрації 2 мкг/мл, 4 - "Актинолан" ("Біолан":етанольн. екстракт 1:1). Одержані дані приведені у Таблиці 4. Таблиця 4 Нематоцидна активність запропонованого біопрепарату (% загиблих нематод) за певний час культивування (години) Варіант досліду 1 2 3 4 0,5 Контроль(без обробки) 0 0 0 0 0 "Біолан" 58,7 55,0 41,7 35,0 33,3 Етанольний екстракт S.aver. УКМ Ас-2179 50,0 73 98 100 100 (концентрація 2 мкг/мл) Запропонований біопрепарат 100 100 100 100 100 "Актинолан" Як видно з приведеної таблиці, етанольний екстракт S.aver. УКМ Ас-2179 із вмістом авермектинів 2 мкг/мл у перші 0,5 години культивування викликає 50 % загибель нематод, яка через 4 години досягає 100 %. Запропонований біопрепарат, що містить суміш "Біолану" та етанольного екстракту S.aver. УКМ Ас-2179 із вмістом авермектинів 2 мкг/мл (у співвідношенні 1:1), вже за 0,5 години виявляє 100 %- ну нематоцидну дію, у той час, як при роздільному використанні компонентів такий показник загибелі нематод спостерігали лише через 3-4 години впливу. Слід підкреслити, що така ефективність досягається при двократному зниженні дози нематоцидної складової. Оцінку нематоцидної активності запропонованого комплексного біопрепарату було проведено також в умовах виробничих теплиць. Встановлено, що бал галоутворення на коренях рослин, оброблених цим препаратом, складав 2,7-3,5, тоді як у контролі він становив 5 балів, а біологічна ефективність коливалася від 30,2 до 52,5 %. Урожайність культури огірка у досліді із запропонованим комплексним біопрепаратом становила близько 6,02 кг/м2, що на 56 % перевищувало цей показник для контролю. Приклад 5. Імуномодуляторна активність комплексного біопрепарату «Актинолан» В умовах польового дрібноділянкового досліду у НВВ «Глеваха» ІФРіГ НАНУ на сорті озимої пшениці Смуглянка було досліджено вплив запропонованого препарату на розвиток основних листкових хвороб пшениці.. Обліки ступеня ураження 11 53253 проводили чотири рази за період вегетації (фази виходу у трубку, цвітіння, наливу зерна та воскової стиглості). У вегетаційний період 2009 року ступінь ураження борошнистою росою рослин, оброблених запропонованим препаратом, на всіх фазах розвитку був нижчим за цей показник у контрольних рослин (без обробки). Найбільш високий ступінь захисту при використанні запропонованого препарату забезпечувався на фазі воскової стиглості зерна. Так, для контрольних рослин ступінь Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 12 ураження борошнистою росою складав 27,56 %, у той час як у рослин, оброблених біопрепаратом «Актинолан» цей показник був на рівні 15,22 %. У цьому досліді також спостерігали зниження ураження оброблених рослин озимої пшениці септоріозом та бурою іржею. Одержані результати дають змогу говорити про те, що запропонований препарат також володіє імуномодуляторною активністю стосовно збудників основних хвороб рослин. Підписне Тираж 26 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 – 42, 01601