Способ регулирования роста зерновых культур

Способ регулирования роста зерновых культур

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании зерновых культур.

Известны способы регулирования роста зерновых культур путем их обработки ростстимулирующими композициями [1, 2].

Эти способы предусматривают повышение урожайности зерна, устойчивости растений к заболеваниям, к неблагоприятным климатическим факторам. Однако они не изменяют состав и содержание белка.

Известен способ регулирования зерновых культур, предусматривающий обработку вегетирующих растений водным раствором диметилсульфоксида [3]. Это химическое соединение способствует дополнительному загрязнению окружающей среды и повышению содержания вредных веществ в зерне.

Известен способ повышения содержания белка в зерне кукурузы за счет увеличения дозы вносимого азота в почву до 120 кг/га при совместном внесении фосфорных и калийных удобрений [4].

Известен способ подготовки семян к посеву, включающий предпосевную обработку семян раствором сернокислого цинка [5].

Эти способы незначительно снижают содержание зеиновой фракции белка кукурузы.

Известен способ подготовки семян зерновых культур к посеву, включающий отделение части семени с зародышем и их обработку кислородом [6].

Недостаток способа состоит в том, что он не изменяет содержание белка и его ценности.

Технический результат - разработка экологически безопасного способа регулирования роста зерновых культур, позволяющего увеличить энергию прорастания и всхожести семян, изменить соотношение белковых фракций зерна в сторону повышения биологической ценности белка.

Это достигается тем, что в способе, включающем подготовку семян к посеву путем отделения части семени с зародышем и их обработку в камере в условиях разрежения, посев и выращивание, обработку части семени с зародышем проводят при разрежении 2,5-3 атм в течение 5-7 мин. После этого их замачивают в комплексе биологически активных веществ на основе Chlorella Vulgaris в течение 20-30 мин в соотношении 1:2,5, а посев семян осуществляют на 2/3 глубины, предусмотренной агротехникой для целого зерна.

Комплекс биологически активных веществ на основе Chlorella Vulgaris получали следующим образом.

Chlorella Vulgaris - одноклеточная водоросль, относится к классу зеленых водорослей и содержит в своем составе до 62% протеина, представленного всеми незаменимыми аминокислотами, 30% углеводов и 5% жира.

Chlorella Vulgaris, штамм ИФР №С-111, культивировали на установке КХ-1.

При достижении плотности суспензии 60 млн клеток в 1 мл (72 часа культивирования) биомассу водоросли отделяли от жидкой фракции и подвергали двукратному замораживанию. Первичное замораживание проводили в морозильной камере при температуре минус 13 - минус 15°С в течение 40-60 мин. После дефростации биомассы ее вторично замораживали при температуре минус 4°С в течение 5 часов. После повторной дефростации отделяли клеточный сок. А к твердой фракции, оставшейся после отделения клеточного сока, добавляли католит с рН 6-8 в соотношении 1:3.

Католит получали в дифрагменном электролизе. После 20-минутной выдержки смесь разделяли на экстракт и твердую фракцию - остатки клеточных оболочек. Полученные экстракт, клеточный сок и жидкую фракцию при культивировании Chlorella объединяли.

Полученный комплекс содержит все незаменимые и заменимые кислоты, витамины группы В, РР, каротин, а также микроэлементы Mg, Ca, Fe, Mn, Cr, Ni, Cu, Zn.

Способ осуществляли следующим образом

В семенах кукурузы гибрид Поволжский-107СВ отделяли часть с зародышем, помещали в камеру, где в условиях разрежения 2,5-3 атм выдерживали в течение 5-7 мин. Затем сразу же части семени с зародышем замачивали в комплексе биологически активных веществ (БАВ) на основе Chlorella Vulgaris в соотношении 1:2,5 в течение 20-30 мин. После стекания семена высевали на 2/3 глубины, предусмотренной агротехникой для целого зерна (5, 3 см). В контроле использовали целые семена кукурузы без обработки. Глубина посева 8 см.

Результаты исследований приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1
Влияние технологических приемов разработанного способа на прорастание семян и всхожесть
Варианты опыта	Обработка в камере в условиях разрежения. Замачивание в комплексе БАВ на основе Chlorella	Всходы семян через сутки, %
5	6	7	8	9	10	11	12	13
Целые - контроль	без обработки	0	0	0	0	41	94	98	-	-
Целые - опыт	с обработкой	0	0	0	30	98	99	100	-	-
Часть семени с зародышем	без обработки	0	0	0	0	52	94	98	-	-
Часть семени с зародышем	с обработкой	0	62	89	100	-	-	-	-	-

С целью изучения качества белка, полученного в результате выращивания кукурузы по предлагаемому способу, зерно кукурузы замачивали в воде в течение 2 часов и удаляли оболочки и зародыши.

Высушенный эндосперм измельчали до частиц размером 0,01 мм и обезжиривали в аппарате Сокслета в течение 36 часов. Затем обезжиренный эндосперм измельчали до получения тонкой муки.

Навеску обезжиренного эндосперма последовательно обрабатывали растворителями: дистиллированной водой, 5% раствором хлористого натрия, 70%-ным этиловым спиртом и 0,2% едким натрием.

Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2
Вариант опыта	Общий белок, %	Фракции белка, выделенные из обезжиренного эндосперма, %
Белок, эндосперма %	Водорастворимая (альбумины)	Солерастворимая (глобулины)	Спирторастворимая (зеин)	Щелочерастворимая (глютелины)	Нерастворимая (остаток)
Целые семена кукурузы без обработки - контроль	10.6/8,48	0,28	0,17	4,82	2,91	0,3
Часть семени с зародышем с обработкой - опыт	11,4/9,12	0,52	0,44	4,38	3,49	0,29

Исследованиями установлено, что в результате применения разработанного способа в белке значительно возрастают альбумины - в 1,85 раза; глобулины - в 2,5 раза, глютелины - в 1,2 раза. Кроме этого снижается содержание зеина и нерастворимого белка. При этом общее содержание лизина кукурузы увеличивается с 1,83 в контроле до 2,57% в опыте.

Повышение качества белка кукурузы, на наш взгляд, можно объяснить следующим.

Во-первых, в условиях разрежения тургорное давление клетки становится меньше нуля, т.е. отрицательной величиной. Это обусловлено тем, что в этих условиях начинают действовать силы упругости клеточной оболочки, которая не сжимает протопласт, а наоборот растягивает его. В клетке образуются полости. При замачивании таких семян в результате соотношения между величинами осмотического и тургорного давления внутри клетки и осмотического давления окружающей клетку водной среды величина сосущей силы в десятки раз превосходит таковую в контроле (без разрежения).

Во-вторых, известно, что спонтанные мутации образуются в любой популяции без всякого видимого внешнего воздействия. Это так называемый "шум" или случайные ошибки при синтезе ДНК, которые являются источниками мутаций. Причем реакции комплементарного, т.е. правильного и некомплементарного, т.е. ошибочного копирования ДНК существуют независимо друг от друга, и подавив первую, можно гипертрофировать роль второй.

Синтез белка происходит в рибосомах. Число рибосом клетки как и запас РНК в ней - величина переменная, зависящая от питания и темпа роста. Рибосома содержит два сайта или 2 "гнезда", приспособленные для удержания двух молекул РНК. Один сайт является донорным, другой акцепторным.

При создании определенных условий (например, разрежение порядка 2,5-3 атм) РНК из "гнезда" может выйти, оставив его свободным. Специфичность молекул РНК по отношению к своим аминокислотам сильно выражена, но не обсолютна.

Комплекс биологически активных веществ на основе Chlorella Vulgaris является сбалансированным комплексом фитогормонов ауксиновой, цитокининовой, гиббереллиновой природы, аминокислот, олигосахаридов, ненасыщенных жирных кислот, а также нуклеиновых кислот в активном состоянии, которые могут занять свободное место и образовать новую пептидную связь.

Подобные замещения могут произойти также вследствие "порчи" одного из звеньев цепи ДНК (например, в условиях разрежения), в результате чего при копировании всей цепи ДНК комплементарное основание к "испорченному" либо вовсе перестает подходить и заменяется на другое, либо замена исходного основания на какое-либо другое становится энергетически безразличной.

В любом случае при редупликации одно звено цепи ДНК изменяется, и в дальнейшем редуплицируется уже измененная структура.

Таким образом предлагаемый способ способствует быстрому прорастанию семян кукурузы и всхожести, повышению содержания белка и его биологической ценности. Кроме этого применение способа позволяет использовать отделенную беззародышевую часть зерна в качестве фуража.

Эффективность способа обеспечивают заявленные пределы технологических параметров. Значения технологических параметров ниже заявленных пределов снижают эффективность способа. Значение технологических параметров выше заявленных пределов не влияют на технический результат. Обработка семени с зародышем при разрежении более 3 атм приводит к потере его жизнеспособности.

Источники информации

1. А.С. 635943, A 01 N 21/02, опубл. 15.12.78.

2. RU 2168897 A 01 N 43/40, опубл. 20.06.2001.

3. А.С. 1117033, A 01 N 41/10, опубл. 10.07.84.

4. А.Ф. Стулин. Кукуруза на зерно в севообороте и в бессменных посевах при длительном применении удобрений в Центральном Черноземье // Материала н/п конференции: Селекция, семеноводство и производство зерна кукурузы. Пятигорск, 2002, стр. 119-126.

5. И.С. Пайлик. Микроудобрения и урожай кукурузы. Кишинев 1987, стр. 72-77.

6. А.С. 718033, A 01 С 1/00, опубл. 29.02.80.

7. С.Е. Бреслер. Молекулярная биология. Ленинград, 1973, стр. 438-502.

Способ регулирования роста зерновых культур, включающий подготовку семян к посеву путем отделения части семени с зародышем и их обработку в камере в условиях разрежения, посев и выращивание, отличающийся тем, что при подготовке семян к посеву обработку части семени с зародышем проводят при разрежении 2,5-3 атм в течение 5-7 мин, после чего их замачивают в комплексе биологически активных веществ на основе Chlorella Vulgaris в течение 20-30 мин в соотношении 1:2,5, а посев семян осуществляют на 2/3 глубины, предусмотренной агротехникой для целого зерна.