RU2769985C1

RU2769985C1 - Method for stimulating the growth of spring barley plants

Info

Publication number: RU2769985C1
Application number: RU2021118476A
Authority: RU
Inventors: Радик Ильясович Сафин; Лилия Зяудатовна Каримова; Айрат Расимович Валиев; Диана Радиковна Сафина; Эрнест Наилевич Комиссаров; Адиля Илсуровна Ярмиева
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2022-04-12

Abstract

FIELD: biotechnology; agriculture.

SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology and agriculture. The method for stimulating the growth of spring barley plants includes pre-sowing seed treatment with a composition containing an adaptogen obtained by sterilizing for 1-2 minutes in 96% ethanol or 1% potassium permanganate solution of conditioned millet seeds and drying them in sterile filter paper, germination in a wet chamber with sterile filter paper with the addition of sterile water at a temperature of 21 to 25°C for 7 days, followed by drying to a humidity of 14% and grinding in a mill, by carrying out alcohol extraction of the crushed mass at a temperature of 23 to 25°C for 12 hours with the addition of 70% ethanol or 50% isopropyl alcohol to 1 kg of the crushed mass in a ratio of 1:3, filtering the resulting after extraction of the filler liquid through a ceramic filter, followed by its evaporation at a temperature of 25 to 30°C until the sediment is obtained and the addition of sterile water with a volume of 10 liters to the resulting sediment, and beet molasses, where the mass ratio of adaptogen : molasses is 1:3.

EFFECT: proposed method for stimulating the growth of spring barley plants using an adaptogen with the addition of crude molasses in a ratio of 1:3 makes it possible to significantly, namely 1.8 times, increase the length of roots, 1.6 times increase the length of sprouts.

1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области биотехнологии в сельском хозяйстве и может быть использовано в растениеводстве для создания новых биологических препаратов для стимуляции роста сельскохозяйственных культур.The invention relates to the field of biotechnology in agriculture and can be used in crop production to create new biological preparations to stimulate the growth of crops.

Меласса или черная патока – это побочный продукт сахарного производства. В процессе уваривания и фильтрации свекловичного или тростникового сока отделяются сахарные кристаллы, а то, что остается, представляет собой смесь некристаллизующихся сахаров (декстрин, глюкоза, мальтоза) с высоким содержанием примесей. В Российской Федерации черная патока используется в основном в пищевой промышленности для производства спирта и дрожжей, при выпечке некоторых видов хлеба.Molasses or molasses is a by-product of sugar production. In the process of boiling and filtering beet or cane juice, sugar crystals are separated, and what remains is a mixture of non-crystallizing sugars (dextrin, glucose, maltose) with a high content of impurities. In the Russian Federation, molasses is mainly used in the food industry for the production of alcohol and yeast, and for baking certain types of bread.

Из мелассы возможно получение меланина высокомолекулярного пигмент, образующийся в результате окисления и полимеризации фенолов, обеспечивающий коричневый или черный цвет семян [1, 2]. Считается, что черная пигментация возникла в результате адаптации живых организмов к неблагоприятным условиям окружающей среды. Функциональное значение этого типа пигмента подробно рассмотрено для животных, насекомых и микроорганизмов [2, 3]. Роль пигмента в растениях все еще неясна, но собранная информация показывает, что черный цвет может дать им некоторые преимущества. Например, у большинства диких злаков есть черная пигментация корпуса. Падающие на землю в зрелом состоянии семена, покрытые черной оболочкой, считаются невидимыми для птиц на фоне темной почвы [4].From molasses, it is possible to obtain melanin, a high-molecular pigment formed as a result of the oxidation and polymerization of phenols, which provides brown or black seeds [1, 2]. It is believed that black pigmentation arose as a result of the adaptation of living organisms to adverse environmental conditions. The functional significance of this type of pigment is considered in detail for animals, insects, and microorganisms [2, 3]. The role of the pigment in plants is still unclear, but the information collected shows that black may provide some benefits. For example, most wild grasses have black body pigmentation. Falling to the ground in a mature state, seeds covered with a black shell are considered invisible to birds against the background of dark soil [4].

Из-за способности черных поверхностей поглощать больше солнечной энергии, чем светлые, и преобразовывать ее в тепло, теоретически черные семена могут созревать раньше, чем желтые. Сравнительное исследование староместных сортов ячменя с черными и белыми семенами показало, что первые имеют тенденцию созревать раньше, чем вторые [5].Due to the ability of black surfaces to absorb more solar energy than lighter ones and convert it into heat, black seeds could theoretically ripen earlier than yellow ones. A comparative study of barley landraces with black and white seeds showed that the former tend to ripen earlier than the latter [5].

Меланины придают оболочке семян дополнительную механическую прочность, защищая их от повреждений. Более того, меланин обеспечивает устойчивость к насекомым и вредителям из-за своей токсичности [6]. У подсолнечника семена с черной оболочкой меньше повреждаются личинками крота, чем белые семена [7].Melanins give the seed coat additional mechanical strength, protecting them from damage. Moreover, melanin provides resistance to insects and pests due to its toxicity [6]. In sunflower seeds with a black shell are less damaged by mole larvae than white seeds [7].

Поскольку меланины являются сильными антиоксидантами [8, 9], они могут придать больше энергии семенам, которые их накапливают, и могут защитить семена в условиях стресса. Есть несколько примеров, подтверждающих эту гипотезу. У арбуза коричневые семена были более сильными, чем светлые; у них был более высокий вес семян, процент прорастания и всхожести, а также свежий и сухой вес проростков, чем у светлых семян [10].Because melanins are strong antioxidants [8, 9], they can give more energy to seeds that accumulate them and can protect seeds under stress. There are several examples that support this hypothesis. In watermelon, brown seeds were stronger than light ones; they had a higher seed weight, percentage of germination and germination, as well as fresh and dry weight of seedlings than light seeds [10].

Более убедительные результаты о защитных функциях меланинов были получены при тестировании устойчивости к патогенной инфекции. Сорта ячменя и овса с темной окраской колоса меньше поражались фузариозом, чем сорта без темных пигментов шелухи [11, 12].More convincing results about the protective functions of melanins were obtained when testing resistance to pathogenic infection. Varieties of barley and oats with dark ear coloration were less affected by Fusarium than varieties without dark husk pigments [11, 12].

Наряду с меланином, в составе мелассы из сахарной свеклы входит бетаин, являющийся одним из наиболее активных стимуляторов роста и веществом, повышающим устойчивость растений к стрессам [13].Along with melanin, sugar beet molasses contains betaine, which is one of the most active growth stimulants and a substance that increases plant resistance to stress [13].

Известен способ получения оболочки для предпосевной обработки семян [14], который предполагает обволакивание семян смесью биопрепарата и мелассы при температуре 28-30°С в течении 60-64 ч.There is a known method of obtaining a shell for presowing treatment of seeds [14], which involves enveloping the seeds with a mixture of a biological product and molasses at a temperature of 28-30°C for 60-64 hours.

Однако в известном способе меласса используется лишь как среда для культивирования Xanthomonas campestris и не используется в качестве самостоятельного ингредиента для обработки семенного материала.However, in the known method, molasses is used only as a medium for the cultivation of Xanthomonas campestris and is not used as an independent ingredient for seed treatment.

Известен способ стимуляции роста и развития растений [15], при котором перед посевом готовится смесь культуры Enterococcus durans ВКПМ В-10093 на свекловичной мелассе с микробным числом 109 и используется для обработки семян с целью прилипания клеток.There is a known method of stimulating the growth and development of plants [15], in which, before sowing, a mixture of Enterococcus durans VKPM B-10093 culture is prepared on beet molasses with a microbial number of 109 and is used to treat seeds for the purpose of cell adhesion.

Недостаток способа заключается в том, что используется смесь культуры Enterococcus durans ВКПМ В-10093 которая требует предварительной длительной подготовки, а также способ требует достаточных затрат для культивирования указанного штамма.The disadvantage of this method is that a mixture of Enterococcus durans VKPM B-10093 culture is used, which requires preliminary long-term preparation, and the method requires sufficient costs for cultivating the specified strain.

Известен также способ получения адаптогена для повышения устойчивости биологических агентов биофунгицидов к действию неблагоприятных условий и увеличения эффективности биологического контроля болезней растений и адаптоген, полученный способом [16]. Изобретение представляет собой способ получения адаптогена для повышения устойчивости биологических агентов биофунгицидов к действию неблагоприятных условий и увеличения эффективности биологического контроля болезней растений, осуществляющийся путем стерилизации в течение 1-2 минут в 96% этаноле или 1% растворе перманганата калия кондиционных семян проса обыкновенного, последующего их просушивания в стерильной фильтровальной бумаге. Затем семена проращиваются во влажной камере со стерильной фильтровальной бумагой с добавлением стерильной воды при температуре от 21 до 25°С в течение 7 дней с последующим высушиванием до влажности 14% и измельчаются на мельнице. Далее проводится спиртовая экстракция измельченной массы при температуре от 23 до 25°С в течение 12 часов, причем при экстракции к 1 кг измельченной массы добавляется 70% этанол или 50% изопропиловый спирт в соотношении 1:3. Полученная после экстракции надосадочная жидкость фильтруется через керамический фильтр, после чего подвергается выпариванию при температуре от 25 до 30°С до получения осадка, затем к полученному осадку добавляется стерильная вода объемом 10 л.There is also known a method for obtaining an adaptogen to increase the resistance of biological agents of biofungicides to adverse conditions and increase the efficiency of biological control of plant diseases and an adaptogen obtained by the method [16]. The invention is a method for obtaining an adaptogen to increase the resistance of biological agents of biofungicides to adverse conditions and increase the efficiency of biological control of plant diseases, carried out by sterilization for 1-2 minutes in 96% ethanol or 1% potassium permanganate solution of standard millet seeds, followed by their drying in sterile filter paper. Then the seeds are germinated in a humid chamber with sterile filter paper with the addition of sterile water at a temperature of 21 to 25°C for 7 days, followed by drying to a moisture content of 14% and crushed in a mill. Next, the alcoholic extraction of the crushed mass is carried out at a temperature of 23 to 25 ° C for 12 hours, and during extraction, 70% ethanol or 50% isopropyl alcohol is added to 1 kg of the crushed mass in a ratio of 1:3. The supernatant obtained after extraction is filtered through a ceramic filter, after which it is subjected to evaporation at a temperature of 25 to 30 ° C until a precipitate is obtained, then sterile water of 10 liters is added to the precipitate obtained.

Недостатком известного способа является то, что при производстве данного адаптогена используется зерно проса, которое не содержит в своем составе меланин и бетаины. В отличие от этого, меласса содержат данные вещества.The disadvantage of this method is that in the production of this adaptogen, millet grain is used, which does not contain melanin and betaines. In contrast, molasses contains these substances.

Целью изобретения является стимуляция роста и развития корневой системы и проростков ярового ячменя.The aim of the invention is to stimulate the growth and development of the root system and seedlings of spring barley.

Указанная цель достигается тем, что используется способ стимуляции роста растений ярового ячменя, включающий предпосевную обработку семян составом, содержащим адаптоген, полученный путем стерилизации в течение 1-2 минут в 96% этаноле или 1% растворе перманганата калия кондиционных семян проса обыкновенного и их просушивания в стерильной фильтровальной бумаге, проращивания во влажной камере со стерильной фильтровальной бумагой с добавлением стерильной воды при температуре от 21 до 25°С в течение 7 дней с последующим высушиванием до влажности 14% и измельчением на мельнице, проведением спиртовой экстракции измельченной массы при температуре от 23 до 25°С в течение 12 часов с добавлением при этом к 1 кг измельченной массы 70% этанола или 50% изопропилового спирта в соотношении 1:3, фильтрованием полученной после экстракции надосадочной жидкости через керамический фильтр, с последующим ее выпариванием при температуре от 25 до 30°С до получения осадка и добавлением к полученному осадку стерильной воды объемом 10 л, в состав добавляют свекловичную мелассу, где массовое соотношении адаптоген:меласса равно 1:3.This goal is achieved by using a method of stimulating the growth of spring barley plants, including pre-sowing seed treatment with a composition containing an adaptogen obtained by sterilization for 1-2 minutes in 96% ethanol or 1% potassium permanganate solution of standard millet seeds and drying them in sterile filter paper, germination in a humid chamber with sterile filter paper with the addition of sterile water at a temperature of 21 to 25 ° C for 7 days, followed by drying to a moisture content of 14% and grinding in a mill, carrying out alcohol extraction of the crushed mass at a temperature of 23 to 25°C for 12 hours with the addition of 70% ethanol or 50% isopropyl alcohol to 1 kg of crushed mass in a ratio of 1:3, filtering the supernatant obtained after extraction through a ceramic filter, followed by its evaporation at a temperature of 25 to 30 °С until a precipitate is obtained and by adding to the resulting precipitate ster of silt water with a volume of 10 l, beet molasses is added to the composition, where the mass ratio of adaptogen:molasses is 1:3.

Изучалось влияние предпосевной обработки семян на ростовую способность ярового ячменя составами из адаптогена с добавлением неочищенной свекловичной мелассы, которая представляет собой побочный продукт сахарной промышленности, остающаяся после второго отделения кристаллов сахара. Она на 20-25% состоит из воды, содержит до 60% не извлеченных углеводов, главным образом это сахароза и рафиноза, около 9% органических азотистых соединений, преимущественно амидов. Кроме этого, в ее состав входит до 7-10% золы, минеральных веществ. Имеет темно-коричневый цвет и плотность 1,35-1,40 г/см.The effect of pre-sowing seed treatment on the growth capacity of spring barley with adaptogen compositions with the addition of unrefined beet molasses, which is a by-product of the sugar industry, remaining after the second separation of sugar crystals, was studied. It consists of 20-25% water, contains up to 60% of non-extracted carbohydrates, mainly sucrose and raffinose, about 9% of organic nitrogenous compounds, mainly amides. In addition, it contains up to 7-10% ash, minerals. It has a dark brown color and a density of 1.35-1.40 g/cm.

Инкрустацию семян ярового ячменя проводили составами, содержащими адаптоген и мелассу в различных соотношениях - 1:1, 1:2, 1:3 и 1:4. Также изучались варианты обработки семян только адаптогеном без добавления мелассы и только мелассой без добавления адаптогена. В качестве контроля была принята обработка семян H₂O. Норма расхода рабочего состава во всех вариантах составляла 10 л/т. Результаты опытов представлены в таблице 1.Spring barley seeds were inlaid with compositions containing adaptogen and molasses in various ratios - 1:1, 1:2, 1:3 and 1:4. Variants of seed treatment with only an adaptogen without the addition of molasses and only with molasses without the addition of an adaptogen have also been studied. The treatment of seeds with H ₂ O was taken as a control. The consumption rate of the working composition in all variants was 10 l/t. The results of the experiments are presented in table 1.

Результаты исследований показывают, что использование адаптогена с добавлением неочищенной мелассы в соотношении 1:3 позволяет значительно, а именно в 1,8 раз, повысить длину корней, в 1,6 раз повысить длину ростков, а также лучше стимулирует общую всхожесть семян.The research results show that the use of an adaptogen with the addition of unrefined molasses in a ratio of 1:3 allows you to significantly, namely 1.8 times, increase the length of the roots, increase the length of the sprouts by 1.6 times, and also better stimulates the overall germination of seeds.

Таким образом, предпосевная обработка семян составом, содержащим адаптоген и мелассу в соотношении 1:3, обеспечивает стимуляцию роста растений ярового ячменя.Thus, pre-sowing treatment of seeds with a composition containing an adaptogen and molasses in a ratio of 1:3 provides stimulation of the growth of spring barley plants.

Источники информацииInformation sources

1. Бриттон, Г. (1985). Биохимия природных пигментов. Кембридж: Издательство Кембриджского университета.1. Britton, G. (1985). Biochemistry of natural pigments. Cambridge: Cambridge University Press.

2. Солано, Ф. (2014). Меланины: пигменты кожи и многое другое-типы, структурные модели, биологические функции и пути формирования. New J. Sci. 2014, 1-28. doi: 10.1155/2014/498276.2. Solano, F. (2014). Melanins: skin pigments and more - types, structural patterns, biological functions and pathways of formation. New J. Sci. 2014, 1-28. doi: 10.1155/2014/498276.

3. Кордеро P. Дж. и Касадевалл А. (2017). Функции грибкового меланина выходят за рамки вирулентности. Грибковая биол. Rev. 31, 99-112. doi: 10.1016/j.fbr.2016.12.003.3. Cordero R. J. and Casadevall A. (2017). Functions of fungal melanin go beyond virulence. Fungal biol. Rev. 31, 99-112. doi: 10.1016/j.fbr.2016.12.003.

4. Чжу, Б.-Ф., Си, Л., Ван, З., Цзинцзе Чжу, Ю.З., Шангуань, Ю., Лу, Д. и др. (2011). Генетический контроль перехода от черной к соломенно-белой оболочке семян при одомашнивании риса. Физиол растений. 155, 1301-1311. doi: 10.1104/рр. 110.168500.4. Zhu, B.-F., Xi, L., Wang, Z., Jingjie Zhu, Y.Z., Shangguan, Y., Lu, D., et al. (2011). Genetic control of the transition from black to straw-white seed coat in rice domestication. Physiol of plants. 155, 1301-1311. doi: 10.1104/rr. 110.168500.

5. Ceccarelli, S., Grando, S. и Van Leur, J. A. G. (1987). Генетическое разнообразие в ячменных ландрасах из Сирии и Иордании. Euphytica 36, 389-405. doi: 10.1007/BF00041482.5. Ceccarelli, S., Grando, S. and Van Leur, J. A. G. (1987). Genetic diversity in barley landraces from Syria and Jordan. Euphytica 36, 389-405. doi: 10.1007/BF00041482.

6. Джана, Б. К., и Мукерджи, С.К. (2014). Примечания по распределению слоя фитомеланина в высших растениях-краткое сообщение. Биол. 4, 131-132.6. Jana, B.K., and Mukherjee, S.K. (2014). Notes on the distribution of the phytomelanin layer in higher plants - a short message. Biol. 4, 131-132.

7. Пандей, А. К., и Дхакал, М. Р. (2001). Фитомеланин в композитах. Curr. Sci. 80, 933-940.7. Pandey, A. K. & Dhakal, M. R. (2001). Phytomelanin in composites. Curr. sci. 80, 933-940.

8. Панцелла Л., Эйденбергер Т., Наполитано А. и Д'Искья М. (2012). Пигмент черного кунжута: очистка с помощью анализа DPPH, антиоксидантные/антинитрозирующие свойства и идентификация структурного маркера деградации. J. Agric. Пищевая химия. 60, 8895-8901. doi: 10.1021/jf2053096.8. Panzella L., Eidenberger T., Napolitano A. and D'Ischia M. (2012). Black Sesame Pigment: Purification by DPPH Analysis, Antioxidant/Antinitrosating Properties, and Identification of a Structural Degradation Marker. J. Agric. Food chemistry. 60, 8895-8901. doi: 10.1021/jf2053096.

9. Лопусевич Л. (2018). Антиоксидантные, антибактериальные свойства и оценка светового барьера сырых и очищенных меланинов, выделенных из семян Citrullus lanatus (арбуз). Herba Pol. 64, 25-36. doi: 10.2478/hepo-2018-0008.9. Lopusevich L. (2018). Antioxidant, antibacterial properties and light barrier evaluation of raw and purified melanins isolated from the seeds of Citrullus lanatus (watermelon). Herba Pole. 64, 25-36. doi: 10.2478/hepo-2018-0008.

10. Мави, К. (2010). Взаимосвязь между цветом семенной оболочки и качеством семян в арбузном малиновом сладком. Hortic. Sci. 37, 62-69. doi: 10.17221/53/2009-HORTSCI.10. Mavi, K. (2010). Relationship between seed coat color and seed quality in watermelon raspberry sweet. Hortic. sci. 37, 62-69. doi: 10.17221/53/2009-HORTSCI.

11. Чжоу, X., Чао, М. и Лян, X. (1991). Скрининг и тестирование сортов ячменя на устойчивость к парше. Acta Phytophylacica Sin. 18, 261-265.11. Zhou, X., Chao, M. and Liang, X. (1991). Screening and testing of barley varieties for resistance to scab. Acta Phytophylacica Sin. 18, 261-265.

12. Лоскутов И.Г., Блинова Е.В., Гаврилова О.П., Гагкаева Т.Ю. (2016). Ценные характеристики генотипов овса и устойчивость к фузариозу. Вавилов Ж. Генет. Порода. 20, 286-294. DOI: 10.18699 / VJ16.151.12. Loskutov I.G., Blinova E.V., Gavrilova O.P., Gagkaeva T.Yu. (2016). Valuable characteristics of oat genotypes and resistance to Fusarium. Vavilov J. Genet. Breed. 20, 286-294. DOI: 10.18699 / VJ16.151.

13. Ашраф, М. Роль глицина бетаина и пролина в повышении устойчивости растений к абиотическому стрессу / М. Ашраф, М. Р. Фулад // Экологическая и экспериментальная ботаника. - 2007. - № 59. - С. 206-216.13. Ashraf, M. The role of glycine betaine and proline in increasing plant resistance to abiotic stress / M. Ashraf, M. R. Foolad // Ecological and experimental botany. - 2007. - No. 59. - S. 206-216.

14. Патент РФ № 2421967 МПК A01C 1/06. Способ получения оболочки для предпосевной обработки семян / Ревин В.В., Ибрагимова С.А. - Заявл. 06.04.2010. Опубл. 27.06.2011. - Бюл. № 18.14. RF patent No. 2421967 IPC A01C 1/06. The method of obtaining a shell for pre-sowing treatment of seeds / Revin V.V., Ibragimova S.A. - Appl. 04/06/2010. Published 06/27/2011. - Bull. No. 18.

15. Патент РФ № 2603088 МПК A01N 63/02, C12N 1/20, А01С 1/06. Способ стимуляции роста и развития растений / Цугкиев Б. Г. Бекузарова С.А., Цугкиева В. Б., Козырева И. И., Кцоева М.С., Тедеева Эльза Т. - Заявл. 31.07.2015. Опубл. 20.11.2016. - Бюл. № 32.15. RF patent No. 2603088 IPC A01N 63/02, C12N 1/20, A01C 1/06. The method of stimulating the growth and development of plants / Tsugkiev B. G., Bekuzarova S. A., Tsugkieva V. B., Kozyreva I. I., Ktsoeva M. S., Tedeeva Elza T. - Appl. 07/31/2015. Published 11/20/2016. - Bull. No. 32.

16. Патент РФ № 2715645 МПК А61К 36/258, А61К 36/25. Способ получения адаптогена для повышения устойчивости биологических агентов биофунгицидов к действию неблагоприятных условий и увеличения эффективности биологического контроля болезней растений и адаптоген полученный способом // Сафин Р.И., Валиев А.Р., Каримова Л.З., Валидов Ш.З., Низамов P.M., Коммисаров Э.Н., Сафина Д.Р., Ярмиева А.И. - Заявл. 13.05.2019. Опубл. 02.03.2020. - Бюл. № 7.16. RF patent No. 2715645 MPK A61K 36/258, A61K 36/25. A method for obtaining an adaptogen to increase the resistance of biological agents of biofungicides to adverse conditions and increase the effectiveness of biological control of plant diseases and an adaptogen obtained by the method // Safin R.I., Valiev A.R., Karimova L.Z., Validov Sh.Z., Nizamov R.M., Kommisarov E.N., Safina D.R., Yarmieva A.I. - Appl. 05/13/2019. Published 03/02/2020. - Bull. No. 7.

Claims

A method for stimulating the growth of spring barley plants, including presowing seed treatment with a composition containing an adaptogen obtained by sterilization for 1-2 minutes in 96% ethanol or 1% potassium permanganate solution of conditioned millet seeds and drying them in sterile filter paper , germination in a humid chamber with sterile filter paper with the addition of sterile water at a temperature of 21 to 25°C for 7 days, followed by drying to a moisture content of 14% and grinding in a mill, carrying out alcohol extraction of the crushed mass at a temperature of 23 to 25°C for 12 hours with the addition of 70% ethanol or 50% isopropyl alcohol in a ratio of 1:3 to 1 kg of the crushed mass, filtering the supernatant obtained after extraction through a ceramic filter, followed by its evaporation at a temperature of 25 to 30 ° C to obtaining a precipitate and adding sterile water with a volume of 10 l to the resulting precipitate, which differs in those m, that beet molasses is added to the composition, where the mass ratio of adaptogen: molasses is 1:3.