способ повышения иммунитета и продуктивности гороха

Формула изобретения

Способ повышения иммунитета и продуктивности семян гороха, заключающийся в том, что семена гороха перед посевом обрабатывают солями металлов, отличающийся тем, что в качестве солей металлов используют соли магния (MgSO₄ или MgCl₂ ) в концентрации 0,0001% в течение двух часов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии и сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании гороха для повышения иммунитета к корневым гнилям, вызываемым грибом Fusarium oxsysporum, и повышения продуктивности гороха.

Важную роль в формировании иммунитета у растений играют ферменты, например пероксидаза, которая является одним из составляющих антиоксидантной системы растений.

Пероксидаза является одной из важнейших каталитических систем среди биохимических факторов защиты растений от патогенных организмов, активно участвующей в саморегуляции метаболизма при заражении. Устойчивость растений к инфицированию их тканей обусловлена способностью этого фермента к активации в процессе патогенеза (Акимова Г.П., Соколова М.Г., Нечаева Л.В. Изменение активности и каталитических свойств пероксидазы корней гороха на начальных этапах инфицирования Rhizobium leguminosarum // Агрохимия. - 2004. - № 1. С.86-90) [1].

Активация пероксидазы в ответ на стрессы является одним из ключевых процессов формирования и развития защитных реакций в растительных клетках. Активность этого фермента в растении повышается при инфицировании фитопатогенами, обработке биологически активными препаратами, при ранении, при изменении температурного режима. Высказываются предположения, что пероксидаза может участвовать в регуляции уровня и активности эндогенных и экзогенных сигнальных молекул в растении, например, через механизмы синтеза и деградации некоторых фитогормонов, перекисных соединений и соединений фенольной природы (Максимов И.В., Черепанова Б.А., Сурина О.Б. Влияние салициловой кислоты на активность пероксидазы в совместных культурах каллусов пшеницы с возбудителем твердой головни Tilletia caries // Физиология растений. - 2004. - Том 51. - № 4. - С.534-540) [2].

Известно также влияние солей металлов на уровень активности пероксидазной системы корней гороха. Измерение активности пероксидазы проводилось методом люминал-зависимой хемилюминесценции (Муштакова В.М., Фомина В.А., Роговин В.В. Стимуляция пероксидазозависимого механизма неспецифического иммунитета животных и растений. Труды научной конференции Института химической физики им. Н.Н.Семенова РАН, Апрель, 1998, с.22) [3].

Недостатком известных способов повышения иммунитета является то, что они не дают усиления иммунитета и повышения продуктивности гороха, инфицированных возбудителем корневых гнилей Fusarium oxsysporum.

Задачей изобретения является, повышение иммунитета к Fusarium oxsysporum и продуктивности гороха.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном способе для усиления иммунитета и повышения продуктивности гороха семена обрабатывают солями металлов, согласно изобретению в качестве солей металлов используют соли магния (MgSO₄ или MgCl₂) в концентрации 0,0001%, которыми обрабатывают семена перед посевом в течение 2-х часов.

MgSO ₄ - Магний сернокислый (магния сульфат) и MgCl₂ - (магния хлорид) - представляет собой сыпучий порошок, состоящий из бесцветных кристаллов, а в зависимости от марки имеющий цвет белый или светлосерый. Это - соли, растворимые в воде, пожаро- и взрывобезопасны.

Роль магния для растения заключается в том, что он входит в состав хлорофилла, вещества, определяющего зеленый цвет растения. Хлорофилл жизненно важен для растений, поскольку он отвечает за поглощение энергии Солнца и превращение ее в химическую энергию, необходимую для жизнедеятельности.

Испытания проводили на 4-х сортах гороха Pisum sativum, различающихся устойчивостью к Fusarium oxsysporum: устойчивых - сорт Т-206, сорт Din Dalle и восприимчивых: - сорт Смарагд, сорт 130-04 к Fusarium oxsysporum.

Варианты исследований:

- здоровые семена гороха,

- здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum;

- здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,001%;

- Здоровые семена инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,0001%;

Обработку солями магния проводили перед проращиванием в течение двух часов.

Показания активности фермента пероксидазы измеряли в течение первых 10 дней проращивания, начиная со 2-го дня.

Пример 1

На устойчивом сорте гороха Т-206 исследована активность фермента пероксидазы по всем вариантам исследования на протяжении 10 суток прорастания, начиная со 2-го дня. Выявлено повышение активности фермента в здоровых семенах со 124 до 950 у.е. В здоровых семенах, инфицированных Fusarium oxsysporum, обнаружено снижение активности фермента со 136 до 38 у.е. В здоровых, семенах инфицированных Fusarium oxsysporum и обработанных Mg 0,001% и Mg 0,0001%, наблюдается повышение активности со 154-155 до 686-720 у.е. за первые четверо суток эксперимента. Затем активность падает до 170-179 у.е. и, начиная с восьмого дня, значительно повышается до 1067-1011 у.е. соответственно (Табл.1).

Таблица 1
Активность пероксидазы (в у.е) проростках устойчивого сорта гороха Т-206
Сутки проращивания	2	4	5	7	8	10
Здоровые семена	124	711	525	146	349	950
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum	136	100	98	75	40	38
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,001%;	154	686	480	170	370	1067
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,0001%;	155	720	498	179	380	1011

Таким образом, на примере устойчивого сорта гороха T-206 показано повышение активности фермента пероксидазы в инфицированных Fusarium oxsysporum семенах при дополнительной обработке магнием.

Для достижения достоверности эксперимента исследования проводили на другом устойчивом сорте гороха Din Dalle. Активность фермента в здоровых семенах исследуемого сорта повышается со 159 до 302 у.е. В здоровых семенах, инфицированных Fusarium oxsysporum, активность фермента снижается со 131 до 40 у.е. В здоровых семенах, инфицированных Fusarium oxsysporum и обработанных Mg 0,001% и Mg 0,0001% наблюдается аналогичное с предыдущим устойчивым сортом гороха повышение активности до 1129-1011 у.е. на четвертый день эксперимента и последующее снижение к восьмому дню до 167-189 у.е. Затем активность на десятый день повышается до 325-358 у.е. соответственно (Табл.2).

Таблица 2
Активность пероксидазы (в у.е) проростках устойчивого сорта гороха Din Dalle
Сутки проращивания	2	4	5	7	8	10
Здоровые семена	159	1011	750	505	166	302
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum	131	98	94	77	44	40
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,001%;	161	1129	980	585	167	325
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,0001%;	170	1011	960	552	189	358

Таким образом, полученные данные на двух устойчивых сортах гороха Т-206 и Din Dalle показывают положительное влияние магния в разных концентрациях на повышение активности фермента пероксидаза в сравнении с вариантом без дополнительной обработки магнием.

Эксперимент проводили также на восприимчивом сорте гороха Смарагд. Активность фермента в здоровых семенах, исследуемого сорта повышается со 169 до 215 у.е. (Табл.3).

Таблица 3
Активность пероксидазы (в у.е) проростках восприимчивого сорта гороха Смарагд.
Сутки проращивания	2	4	5	7	8	10
Здоровые семена	169	173	181	197	204	215
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum	156	98	95	88	36	32
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,001%;	126	130	181	202	218	285
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,0001%;	136	129	160	235	256	295

В здоровых семенах инфицированных Fusarium oxsysporum, активность фермента снижается со 156 до 32 у.е. В здоровых семенах, инфицированных Fusarium oxsysporum и обработанных Mg 0,001% и Mg 0,0001%, наблюдается повышение активности с 126-136 до 285-295 у.е. со второго дня эксперимента по десятый соответственно).

Таким образом, так же как и на устойчивых, так и на восприимчивом сорте гороха Смарагд активность фермента повышается под влиянием магния, в то время как без дополнительной обработки магнием активность пероксидазы снижается.

Другой восприимчивый сорт гороха, на котором проводили испытания - 130-04. Активность фермента в здоровых семенах исследуемого сорта повышается со 125 до 212 у.е. В здоровых семенах, инфицированных Fusarium oxsysporum, активность фермента снижается со 146 до 36 у.е. В здоровых семенах, инфицированных Fusarium oxsysporum и обработанных Mg 0,001% и Mg 0,0001%, наблюдается повышение активности с 128-131 до 286-204 у.е. со второго дня эксперимента по десятый соответственно (Табл.4).

Таблица 4
Активность пероксидазы (в у.е) проростках восприимчивого сорта гороха 130-04
Сутки проращивания	2	4	5	7	8	10
Здоровые семена	125	125	169	176	196	212
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum	146	105	99	90	46	36
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,001%;	128	128	197	213	249	286
Здоровые семена, инфицированные Fusarium oxsysporum и обработанные Mg 0,0001%	131	131	176	186	197	204

Таким образом, на двух восприимчивых сортах гороха получена идентичная картина повышения активности фермента при обработке магнием и снижения активности без обработки.

Лабораторные исследования показали, что применение солей магния имеет биологический эффект, т.е повышение активности фермента на устойчивых и восприимчивых сортах гороха на фоне заражения Fusarium oxsysporum и обработки солями магния указывает на повышение иммунитета у больных растений. Наиболее оптимальным вариантом является применение солей магния в концентрации 0,0001%.

Полевые исследования (Табл.5) показали положительное влияние предпосевной обработки семян гороха солями магния в течение 2-х часов на повышение продуктивности среднеустойчивого сорта Орпела.

Таблица 5
Влияние солей магния на продуктивность гороха сорта Орпела
Варианты	Длина стебля, см	Всего бобов на 1 растение, шт.	Число семян с 1 растения, шт.	Вес семян с 1 растения, г	Степень развития корневых гнилей, %
Контроль без обработки	41,5	4,1	19,7	3,31	30,0
Здоровые семена, обработанные Mg 0,0001%	48,1	6,6	32,4,	5,45	10,1

Под влиянием предпосевной обработки семян гороха среднеустойчивого сорта Орпела солями магния в концентрации 0,0001% увеличивается длина стебля на 7 см, число бобов возрастает от 4,1 - у контроля до 6,6 - у обработанных. Число семян с 1-го растения увеличивается от 19,7 - у контроля, до 32,4 шт. - у обработанных магнием. Вес семян у контрольных растений составил 3,31 г, а у опытных растений - 5,45 г. Степень развития корневых гнилей в опытном варианте снизилась на 20%.

Исследования на сорте гороха Фараон показали, что предпосевная обработка семян солями магния влияет на развитие корневой системы и вегетативной части растений гороха. Действие магния на семена позволяет снизить пораженность корневой системы растений корневыми гнилями до 10% и уменьшить степень развития болезни до 15% (Табл.6).

Таблица 6
Влияние солей магния на развитие корневых гнилей на сорте гороха Фараон.
Варианты опыта	Пораженность растений корневыми гнилями, %	Снижение к контролю, %	Развитие корневых гнилей, %	Снижение к контролю, %
Контроль без обработки	65,0	-	41,3	-
Здоровые семена, обработанные Mg 0,0001%	55,0	10,0	36,3	5,0

Предпосевная обработка семян магнием влияет на развитие корневой и вегетативной части растений гороха. Зеленая масса растений гороха, обработанных солями магния, превышает контроль на 49,5 г или на 21,5% (Табл.7).

Таблица 7
Влияние солей магния на вегетативную массу растений на сорте гороха Фараон.
Варианты опыта	Зеленая масса растений, г	Прибавка к контролю, г	Масса корней, г	Прибавка к контролю, г
Контроль без обработки	230,0	-	9,5	-
Здоровые семена, обработанные Mg 0,0001%	279,5	49,5	10,0	0,5

В результате обработки повышается также полевая всхожесть до 5% и происходит увеличение урожайности до на 0,14 т/га или 3,7%. Прибавка в урожае гороха составила к контролю 6,20 т/га или до 5,3% (Табл.8).

Таблица 8
Влияние солей магния на всхожесть и урожайность гороха сорта Фараон.
Варианты опыта	Полевая всхожесть, %	Урожайность, т/га	Прибавка к контролю
т/га	%
Контроль без обработки	86	3,78	-	-
Здоровые семена, обработанные Mg 0,0001%	91	3,92	0,14	3,7

Таблица 9
Влияние солей магния на продуктивность гороха сорта Фараон.
Варианты опыта	Длина стебля, см	Количество бобов на одном растении, шт	Количество семян с одного растения, шт	Масса семян, г	Масса 1000 семян, г
Контроль без обработки	97	6,4	24,3	5,6	240,2
Здоровые семена, обработанные Mg 0,0001%	99	7,0	27,2	5,8	241,8

От действия солей магния на семена отмечено повышение количества бобов (в среднем с одного растения) на 9,4 20,3%, количества семян с одного растения от 11,9 до 24,2% и массы семян на 3,4-14,3% (Табл.9).

Таким образом, проведенные лабораторные и полевые исследования показали, что повышение иммунитета и продуктивности растений гороха происходит при обработке их солями магния.