PL239279B1

PL239279B1 - Sposób przygotowania materiału siewnego z użyciem biologicznego stymulatora

Info

Publication number: PL239279B1
Application number: PL424925A
Authority: PL
Inventors: Grażyna Dąbrowska; Justyna Boniecka
Original assignee: Univ Mikolaja Kopernika W Toruniu
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2021-11-22
Also published as: PL424925A1

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób przygotowania materiału siewnego z użyciem biologicznego stymulatora. Sposób ten charakteryzuje się tym, że w pierwszym etapie nasiona umieszczane są w roztworze nadtlenku wodoru o stężeniu od 0,3% do 5%, korzystne w zakresie stężeń od 0,9% do 2% lub w zawiesinie bakterii Serratia liquefaciens o zagęszczeniu komórek bakteryjnych korzystnie w zakresie OD600 = 0,02 do 1,0 na czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 11 godzin, w zakresie temperatur 15 - 30°C, co zapewnia brak przebicia okrywy nasiennej przez korzonek zarodkowy, a w drugim etapie nasiona usuwane są z roztworu nadtlenku wodoru lub zawiesiny bakteryjnej, i suszone w zakresie temperatur 12 - 40°C, korzystnie 20 - 30°C, przy wilgotności powietrza w zakresie od 25% do 55% aż do uzyskania końcowej wilgotności nasion wynoszącej od 3% do 14% korzystnie od 5% do 10%, to jest wilgotności nasion uzyskiwanej po zbiorach.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przygotowania materiału siewnego z użyciem biologicznego stymulatora, zwłaszcza nasion rzepaku, powodujący poprawę żywotności i siły kiełkowania nasion, a także wyrównujący tempo i szybkość pierwszej fazy wzrostu roślin.

Jakość nasion to jeden z głównych czynników wpływających na efektywność produkcji roślinnej i zależy przede wszystkim od genotypu, warunków środowiskowych podczas wzrostu, rozwoju roślin oraz dojrzewania nasion a także warunków ich przechowywania.

Z literatury naukowej znane są sposoby poprawy zdolności nasion do kiełkowania polegające na przerywaniu spoczynku nasion poprzez wernalizację, krótkotrwałe mrożenie nasion, mechaniczne uszkadzanie okrywy nasiennej, zanurzanie w ciekłym azocie lub w gorącej wodzie albo traktowanie stymulatorami wzrostu roślin (Duczmal K. Tucholska H.: Nasiennictwo. Poznań: PWRiL, 2000). Oddziaływanie zmiennego pola magnetycznego lub naświetlanie nasion światłem o różnej długości fali i natężeniu również stymuluje kiełkowanie (M. Grzesik, R. Janas, K. Górnik, Z. Romanowska-Duda, Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering 2012, 57(3), 147-152). Kiełkowanie stymulowane jest również poprzez traktowanie nasion metabolitami glonów i Cyanobacteria (N. Karthikeyanb, R. Prasannaa, L. Nainb, B.D. Kaushik, European Journal of Soil Biology 2007, 43(1), 23-30).

Skuteczną metodą poprawy kiełkowania jest kondycjonowanie nasion (ang. seed priming). Proces ten polega na uwadnianiu nasion w ściśle kontrolowanych warunkach, w stopniu pozwalającym na rozbudzenie ich aktywności metabolicznej, ale niewystarczającym do zainicjowania wzrostu zarodka. Po zabiegu kondycjonowania nasiona są suszone i przechowywane i/lub wykorzystane jako materiał siewny. Kondycjonowanie poprawia wigor i żywotność nasion, co objawia się wzrostem tempa kiełkowania, zwiększeniem procentu skiełkowanych nasion oraz równomiernością kiełkowania.

W stanie techniki dostępne są różne sposoby i środki do kontaktowania nasion z wodą. Znany z opisu patentowego EP0608915 sposób kondycjonowania polega na kontaktowaniu nasion z ilością wody wystarczającą do podniesienia zawartości wody do pożądanego poziomu i po nasyceniu wymaganej ilości wody, utrzymywanie nasion w ruchu mieszania przez okres jednego lub więcej dni, przy czym ilość wody nie powoduje kiełkowania nasion natomiast ilość wody jest wystarczająca do spowodowania powstania i wzrostu strzępek grzybów, ale wspomniany ruch mieszania jest taki, że zapobiega pokrywaniu nasion przez strzępki grzybów, w korzystnej wersji do wody dodaje się środek do zaprawiania nasion, np. fungicyd. Po zakończeniu mieszania nasiona są suszone.

W opisie do patentu EP3174378 ujawniono sposób namaczania w wodzie nasion, w którym nasiona najpierw zwilża się w taki sposób, że nasiona absorbują co najmniej 75% wagowych całkowitej ilości wody wymaganej przez nasiona. Następnie zawartość wilgoci w nasionach zmniejsza się stopniowo o co najmniej 1%, i w taki sposób, że uzyskana zawartość wilgoci w zarodku nadal wynosi co najmniej 25% w końcu nasiona są inkubowane w taki sposób, że: masa nasion podczas inkubacji wynosi co najmniej 80%, lub co najmniej 90% lub co najmniej 95% masy nasion przed inkubacją; a zawartość wilgoci (w oparciu o suchą masę) nasion podczas inkubacji pozostaje co najmniej 25% przez co najmniej 25% czasu inkubacji.

Istota sposobu przygotowania nasion według wynalazku polega na tym, że w pierwszym etapie nasiona umieszczane są w roztworze nadtlenku wodoru o stężeniu od 0,3% do 5%, korzystne w zakresie stężeń od 0,9% do 2% lub w zawiesinie bakterii Serratia liquefaciens o zagęszczeniu komórek bakteryjnych korzystnie w zakresie ODsoo = 0,02 do 1,0 na czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 11 godzin, w zakresie temperatur 15-30°C, co zapewnia brak przebicia okrywy nasiennej przez korzonek zarodkowy, a w drugim etapie nasiona usuwane są z roztworu nadtlenku wodoru lub zawiesiny bakteryjnej, i suszone w zakresie temperatur 12-40°C, korzystnie 20-30°C, przy wilgotności powietrza w zakresie od 25% do 55% aż do uzyskania końcowej wilgotności nasion wynoszącej od 3% do 14% korzystnie od 5% do 10%, to jest wilgotności nasion uzyskiwanej po zbiorach.

W odmianie sposobu przygotowania nasion według wynalazku w pierwszym etapie nasiona umieszczane są w roztworze nadtlenku wodoru o stężeniu od 0,3% do 5%, korzystne w zakresie stężeń od 0,9% do 2% a następnie umieszczane w zawiesinie bakterii Serratia liquefaciens o zagęszczeniu komórek bakteryjnych korzystnie w zakresie ODsoo = 0,02 do 1,0 na czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 11 godzin, w zakresie temperatur 15-30°C, co zapewnia brak przebicia okrywy nasiennej przez korzonek zarodkowy, a w drugim etapie nasiona usuwane są z zawiesiny bakteryjnej, a następnie suszone w zakresie temperatur 12-40°C, korzystnie 20-30°C, przy wilgotności powietrza w zakresie od

PL 239 279 BI

25% do 55% aż do uzyskania końcowej wilgotności nasion wynoszącej od 3% do 14% korzystnie od 5% do 10%, to jest wilgotności nasion uzyskiwanej po zbiorach.

Sposób postępowania z materiałem siewnym jest łatwy do przeprowadzenia na dużą skalę, ze względu nieskomplikowany sposób przeprowadzenia procedury i jest szczególnie przydatny dla nasion rzepaku ze względu na ich kształt i rozmiar. Sposób poprawia znacznie wigor i żywotności nasion, przyspiesza kiełkowanie nasion i wpływa na ich równomierne kiełkowanie oraz podwyższa żywotność siewek. Rzepak (Brassica napus L.) jest ważną rośliną oleistą, której areał upraw wzrasta oraz stanowi jedno z najważniejszych źródeł energii zawartej w pokarmach spożywanych przez człowieka a także w paszy wykorzystywanej do karmienia zwierząt hodowlanych dlatego działanie sposobu według wynalazku sprawdzono na nasionach rzepaku. Ponadto następuje wzrost upraw roślin oleistych, w tym rzepaku, związany z polityką Unii Europejskiej w zakresie energii odnawialnej oraz biopaliw. Wynalazek stanowi alternatywę dla chemicznego zaprawiania nasion np. fungicydami, które z uwagi na negatywne ich oddziaływanie na człowieka i inne organizmy oraz środowisko zgodnie z unijną dyrektywą są ograniczane.

Przykład wykonania wynalazku

Nasiona rzepaku sterylizowano 96% etanolem i 30% nadtlenkiem wodoru w stosunku 1:1 przez 15 min, po czym przepłukiwano wodą. Następnie nasion przenoszono do 1% [v/v] roztworu nadtlenku wodoru lub do zawiesiny bakterii S. Iiquefaciens ODsoo = 0,1 sporządzonej w wodzie sterylnej. Jednorazowo kondycjonowano 100 nasion rzepaku. Eksperyment przeprowadzono w trzech powtórzeniach (trzy partie nasion). Część nasion z każdego powtórzenia kondycjonowania wykorzystano bezpośrednio do doświadczeń przeprowadzonych w warunkach laboratoryjnych, a część przechowano w temperaturze 4°C i wysiano na poletku doświadczalnym.

Sprawdzenie wpływu kondycjonowania na kiełkowanie w warunkach laboratoryjnych. Kondycjonowane nadtlenkiem wodoru lub zawiesiną bakterii S. Iiquefaciens nasiona rzepaku wykładano na płytki zawierające sterylne krążki bibuły nawilżone 4 ml wody sterylnej po 30 nasion (n=300) i umieszczono w fitotronie w warunkach 12 godzin światła (6:00 - 18:00, 24°C) i 12 godzin ciemności (18:00 - 6:00, 15°C). Pomiary kiełkowania przeprowadzono po 27 godzinach od wyłożenia nasion na płytki.

Zaobserwowano istotny wpływ promujący na kiełkowanie nasion w warunkach in vitro. Nasiona kondycjonowane szybciej kiełkowały, korzonki przebijały okrywę nasienną szybciej niż w nasionach niekondycjonowanych. Stwierdzono, że nasiona kondycjonowane nadtlenkiem wodoru i bakteriami S. Iiquefaciens charakteryzowały się wyższą siłą kiełkowania nizin kontrolne. Łącznie z trzech powtórzeń na początku drugiej doby (27 godzina po wysiewie) wykiełkowało 78,44%, nasion kondycjonowanych nadtlenkiem wodoru i 65,56% nasiona kondycjonowanych bakteriami S. Iiquefaciens, podczas gdy w grupie kontrolnej jedynie 40,67%.

	Kiełkowanie nasion [%] - piąta doba po wysianiu
Partie nasion poddane kondycjonowaniu	kontrola	nadtlenek wodoru	S. liguefaciens
1	78,67	93,33	85,32
2	85,33	93,33	92,00
3	81,33	96,00	97,33

Tabela 1. Procent skiełkowanych nasion rzepaku z grupy kontrolnej i poddanych kondycjonowaniu nadtlenkiem wodoru i bakteriami S. liguefaciens.

PL 239 279 BI

Okazało się, że kondycjonowanie nasion sposobem według wynalazku wywiera pozytywny wpływ na elongację siewek rzepaku. Siewki, które wyrosły z nasion poddanych działaniu nadtlenku wodoru były istotnie dłuższe od tych z grupy kontrolnej. Traktowanie nasion nadtlenkiem wodoru ma wpływ na wzrost średniej długości siewek o 115,63% i 86,52% w porównaniu do siewek kontrolnych odpowiednio w drugiej i trzeciej dobie od wysiania. Kondycjonowane nasion bakteriami S. Iiquefaciens wpływa pozytywnie na długość siewek, które były o 71,88% i 29,21% dłuższe niż siewki kontrolne w drugiej i trzeciej dobie kiełkowania. Wyniki korelują ze średnimi wartościami biomasy siewek, które w przypadku kondycjonowania nadtlenkiem wodoru spowodowało wzrost biomasy o 30,86% i 22,82% a w przypadku kondycjonowania bakteriami 29,21% i 6,48% w drugiej i trzeciej dobie kiełkowania, w piątym dniu kiełkowania nasion traktowanych nadtlenkiem wodoru średnia długość hipokotyli roślin była większa o 29,33%, a korzeni o 42,34% a w przypadku kondycjonowania bakteriami większa o 18,67% dla hipokotyli, a o 19,76% niż siewek kontrolnych, a biomasa była większa o 20,52% w przypadku nadtlenku wodoru, a o 7,74% w przypadku bakterii w porównaniu do z grupy kontrolnej.

Zbadano wpływ kondycjonowania nasion na wzrost roślin rzepaku w warunkach polowych. Nasiona wysiano w 27 sierpnia 2016 r. na terenie Zaplecza Hodowlanego Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Po 10 miesiącach od wysiania sprawdzono liczbę roślin wyrosłych z nasion kontrolnych oraz traktowanych nadtlenkiem wodoru i bakteriami S. Iiquefaciens.

Partie nasion poddane kondycjo nowa ni u	kontrola	nadtlenek wodoru	S. liguefaciens
1	52,50	68,75	78,33
2	51,67	58,33	81,67
3	56,25	65,00	72,50

Tabela 2. Procent roślin na poletku eksperymentalnym, które wyrosły z nasion kontrolnych i kondycjonowanych nadtlenkiem wodoru i bakteriami S. liguefaciens w dziesiątym miesiącu od wysiania.

Obserwuje się pozytywny wpływ kondycjonowania nasion nadtlenkiem wodoru na procent skiełkowanych roślin rzepaku dla poszczególnych partii materiału kondycjonowanego był wyższy o 16,25%, 6,66% i 8,75% dla nadtlenku wodoru a w przypadku bakterii o 25,83%, 30% i 16,25% w porównaniu do materiału kontrolnego.

Claims

1. Sposób przygotowania materiału siewnego z użyciem biologicznego stymulatora, znamienny tym, że w pierwszym etapie nasiona umieszczane są w roztworze nadtlenku wodoru o stężeniu od 0,3% do 5%, korzystne w zakresie stężeń od 0,9% do 2% lub w zawiesinie bakterii Serratia liquefaciens o zagęszczeniu komórek bakteryjnych korzystnie w zakresie ODsoo = 0,02 do 1,0 na czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 11 godzin, w zakresie temperatur 15-30°C, co zapewnia brak przebicia okrywy nasiennej przez korzonek zarodkowy, a w drugim etapie nasiona usuwane są z roztworu nadtlenku wodoru lub zawiesiny bakteryjnej, i suszone w zakresie temperatur 12-40°C, korzystnie 20-30°C, przy wilgotności powietrza w zakresie od 25% do 55% aż do uzyskania końcowej wilgotności nasion wynoszącej od 3% do 14% korzystnie od 5% do 10%, to jest wilgotności nasion uzyskiwanej po zbiorach.

PL 239 279 B1 5

2. Sposób przygotowania materiału siewnego z użyciem biologicznego stymulatora, znamienny tym, że w pierwszym etapie nasiona umieszczane są w roztworze nadtlenku wodoru o stężeniu od 0,3% do 5%, korzystne w zakresie stężeń od 0,9% do 2% a następnie umieszczane w zawiesinie bakterii Serratia liquefaciens o zagęszczeniu komórek bakteryjnych korzystnie w zakresie ODsoo = 0,02 do 1,0 na czas nie krótszy niż 2 godziny i nie dłuższy niż 11 godzin, w zakresie temperatur 15-30°C, co zapewnia brak przebicia okrywy nasiennej przez korzonek zarodkowy, a w drugim etapie nasiona usuwane są z zawiesiny bakteryjnej, a następnie s uszone w zakresie temperatur 12-40°C, korzystnie 20-30°C, przy wilgotności powietrza w zakresie od 25% do 55% aż do uzyskania końcowej wilgotności nasion wynoszącej od 3% do 14% korzystnie od 5% do 10%, to jest wilgotności nasion uzyskiwanej po zbiorach.