Способ адаптации растений к нестерильным условиям

Способ адаптации растений к нестерильным условиям

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам размножения растений. Изобретение может быть использовано в виноградарстве для оздоровления растений от вирусной инфекции, сосущих вредителей, таких как филлоксера и виноградный зудень, возбудителей, входящих в группу вредных хронических организмов; производства базового и сертифицированного посадочного материала, в исследованиях по физиологии винограда. Служит охране окружающей среды.

Известен способ адаптации растений, размноженных в культуре тканей, к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, покрытие их прозрачным пластиковым материалом и содержание в контролируемых условиях внешней среды с последующим снятием покрытия.

Недостатком этого способа являются недостаточно высокие качество и выход саженцев (Н.И.Гузун, А.И.Литвак и др. Микроклонирование винограда. В кн.: Культура клеток растений и биотехнология. - Кишинев. 1983, с.117-118).

Известен способ адаптации растений к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в контролируемых условиях с последующим открытием (Н.П.Дорошенко, И.А.Кострикин, В.Г.Ячменева. «Способ адаптации растений к нестерильным условиям», патент №1792269) - прототип.

Недостатком этого способа является развитие грибной инфекции на поверхности субстрата, заражение которого происходит во время переноса растений из условий in vitro в нестерильные условия. В результате этого развитие растений ухудшается, и сохранившиеся растения остаются ослабленными как во время выгонки, так и при дальнейшей адаптации в условиях открытого грунта. Кроме этого, чтобы сохранить растения, необходимо проводить обязательную работу по удалению инфекции с поверхности субстрата, что требует дополнительных трудозатрат.

Целью изобретения является снижение инфицирования субстрата, улучшение выхода и качества адаптированных растений.

Это достигается тем, что в способе адаптации растений к нестерильным условиям, включающем отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в контролируемых условиях с последующим открытием, в субстрат добавляют глауконит, а также препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, внекорневую подкормку растений во время выгонки осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10^-8-10^-12.

Новым в заявляемом способе является то, что субстрат обогащается глауконитом, препаратами линогумат и экстрасол. Препарат экстрасол впервые применяется в биотехнологии при микроклональном размножении оздоровленных (безвирусных) растений. Известно применение его для обработки семян и вегетирующих растений озимой пшеницы, кукурузы, хлопчатника, свеклы, табака, картофеля, винограда и др. Впервые для адаптации к нестерильным условиям меристемных (безвирусных) растений применяется и препарат лигногумат. Новизна также заключается в том, что изменяется форма индивидуальных камер, способ снижения влажности воздуха, подкормка прошедших адаптацию растений раствором питательных элементов по Чеснокову-Базыриной, которую добавляют препарат эмистим.

Предложенный способ отличается тем, что направлен на повышение устойчивости растений к стрессовым факторам при переносе их из пробирок в нестерильные условия. Первый стрессор - возможность инфицирования. Как показал опыт, обработка растений и пакетов 1%-ным раствором марганцовокислого калия оказалась недостаточной. В начале адаптации при высокой влажности воздуха на предварительно проавтоклавированном субстрате начинают бурно развиваться плесневые грибы, которые ослабляют и могут поражать высаженные в него пробирочные растения. Это требует дополнительных затрат ручного труда по борьбе с плесенью.

Микробиологический препарат нового поколения экстрасол-55 подавляет развитие болезнетворных микроорганизмов, таких как: фитофтороз, фузариоз, бактериоз, парша, мучнистая роса, церкоспороз, пероноспороз, черная ножка, кила, корневые гнили, серая гниль и другие. Обладает способностью фиксировать атмосферный азот, синтезировать гормоны роста и витамины, переводить в доступные формы соединения фосфора и микроэлементы, безвреден для человека, животных, насекомых, окружающей среды. Для изготовления препаратов группы экстрасол используют бактерии из родов Pseudomonas, Bacillus, Azomonas, Agrobacterium, Flavobacterium, Arthrobacter. Им присуща высокая динамичность роста и способность поселяться на корнях или в ризосфере культивируемых растений, вытесняя тем самым микроорганизмы - ингибиторы роста растений.

Препарат добавляют в стерильный субстрат перед высадкой в него оздоровленных in vitro растений винограда.

Обработку растений раствором индолилуксусной кислоты (ИУК) заменяют внесением в состав субстрата препарата лигногумат.

Лигногумат-биопрепарат, содержащий до 90% гуминовых веществ, содержит макро- и микроэлементы, преимущественно в хелатной форме. Является одновременно и удобрением, и стимулятором роста и развития растений, повышает качество и экологичность продукции благодаря своему натуральному составу. Стимулирует развитие как надземной, так и подземной части растения, в связи с чем может использоваться для повышения укореняемости черенков в виноградарстве.

В состав субстрата вместо обычного песка вводят глауконит Нижнее-Журавского проявления, обладающего богатым минеральным составом, сорбционными и буферными свойствами, способностью повышать усвояемость элементов питания растениями, а также подавлять развитие болезней.

Существенным является то, что экстрасол добавляют в концентрации 1,0-10 мл/л, а калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%. При наличии только одного из компонентов в итоге получается меньший положительный эффект по сравнению с использованием 2-х компонентов. Это объясняется тем, что лигногумат относится к новому поколению высокоэффективных удобрений, в которых совмещены уникальные качества гуминовых препаратов и минеральных удобрений. Применение экстрасола позволяет повысить эффективность усвоения этих минеральных компонентов растениями, так как в процессе жизнедеятельности бактерии, входящие в состав экстрасола, вырабатывают вещества, которые нормализуют физиологию и биохимию растительной клетки, увеличивают интенсивность фотосинтеза и дыхания и, что особенно важно при адаптации, регулируют транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления. Большая или меньшая концентрация экстрасола, а также количество лигногумата значительно влияет на конечный результат: уменьшается стимулирующее действие препаратов, и даже может наблюдаться ингибирование ростовых процессов.

Также существенным является улучшение воздушно-газового режима в процессе адаптации, так как пробирочные растения, высаженные в торфоперегнойные горшочки, помещают в индивидуальные камеры из полиэтиленовых пакетов размером 20×40 см по два горшочка и открывают таким образом, что обеспечивает постепенное снижение влажности воздуха.

Введение в состав питательной смеси. Чеснокова-Базыриной для подкормок эмистима связано с тем, что этот препарат повышает устойчивость растений к бактериям, вирусам, грибам и другим патогенам, а также к неблагоприятным условиям среды, отличается слабой гибберелловой и цитокининовой активностью, положительно влияет на процессы роста и развития растений, ускоряет процесс ризогенеза.

Суть изобретения будет понятна из нижеследующего описания примера конкретного осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Отбирают клонально размноженные пробирочные растения винограда. Растения должны иметь 3-5 листьев, не менее 2-3 корней длиной не менее 1,5-3 см.

Затем приготавливают и стерилизуют субстрат. Торф, глауконит, почву просеивают через сито диаметром 5 мм, берут в равных частях по объему (1:1:1), тщательно перемешивают и помещают в эмалированные подносы. Подготовленные субстраты и пустые торфоперегнойные горшочки устанавливают в котле стерилизатора ГК 100-3 и проводят стерилизацию в течение 15-20 минут при давлении 0,1-0,15 м ПА и температуре 115-120°С. По окончании стерилизации и после того, как субстрат остынет, в него добавляют растворенные в воде препараты лигногумат в концентрации 0,01-0,2% и экстрасол в количестве 1,0-10,0 мл/л и заливают 1% раствором марганцовокислого калия на 30-40 минут, чтобы почва хорошо пропиталась. По истечении этого времени почва к работе готова.

Берут полиэтиленовые пакеты размером 20×40 см, моют в дистиллированной воде с добавлением марганца. Когда все приготовлено, приступают к пересадке растений. Растения извлекают из пробирки при помощи пинцета, отмывают от агар-агара и помещают в ванночку с предварительно подготовленным 1% раствором марганцовокислого калия.

Из ванночки растения переносят в торфоперегнойный горшочек, где в субстрате другим пинцетом сделано углубление, расправляют корни, засыпают и слегка придавливают, чтобы растение приняло вертикальное положение. Два торфоперегнойных горшочка с растениями помещают в полиэтиленовый пакет. Закрывают аккуратно пакет, многократно подворачивая пленку и скрепляя ее двумя скрепками. В каждый торфоперегнойный горшочек помещают этикетку с надписью сорта, партии растений, даты посадки. Полученную индивидуальную камеру устанавливают на стеллажи ускоренного выращивания растений. Через 7 дней пакеты открывают, но не снимают. В течение последующей недели края пакетов постепенно подкатывают до верхней части торфоперегнойных горшочков до тех пор, пока влажность воздуха в пакетах не сравняется с влажностью воздуха на СУВРе.

На СУВРе растения находятся при температуре 25-27°С, освещенности 8-10 тыс.лк, световом периоде 16 часов. После открытия пакетов ультрафиолетовое излучение искусственного света беспрепятственно воздействует на открытые растения. В результате этого создается комфортная температура окружающей среды, улучшаются ростовые процессы. При появлении нового настоящего листа процесс адаптации считается законченным. Однако необходимо растения подрастить, чтобы подготовить их к высаживанию в теплицу или в открытый грунт, то есть осуществить его «выгонку». Для этого, кроме поливов и рыхлении поверхности почвы, производят подкормки растений.

В ходе осуществления предложенного способа адаптации к нестерильным условиям в растении происходят следующие физиологические процессы.

При переносе растений, размноженных в культуре ткани (in vitro), в нестерильные условия они испытывают стрессовые реакции, направленные на защиту клеточных структур и устранение неблагоприятных изменений в клетках, то есть наблюдается явление адаптационного синдрома.

Процесс адаптации растения направлен на то, чтобы избежать водного стресса при переносе растения из пробирки с питательной средой (со 100% влажностью) во влажный субстрат, также для сохранения стерильности посадочного материала и для улучшения дальнейшего развития и роста окрепших (при адаптации) и здоровых саженцев.

Применение препарата экстрасол оказывает положительное влияние на прохождение этапа адаптации, которое выразилось в подавлении развития мицелия плесневых грибов полезными микроорганизмами, входящими в его состав. Благодаря этому субстрат меньше нуждается в обработках от плесени. Также улучшается внешний вид растений. Листья имели более зеленую окраску листьев и побегов, меньше теряли тургор при снижении влажности воздуха. Все это способствует улучшению ростовых процессов: у адаптированных растений увеличивается высота и число листьев. Как видно из таблицы 1, наилучший результат был получен при использовании препарата в концентрации 10 мл/л.

Предпосылкой для использования лигногумата при адаптации пробирочных растений явилась его физиологическая активность: способность изменять проницаемость клеточных мембран, повышать активность ферментов, стимулировать процессы дыхания, синтеза белков и углеводов, а также увеличивать содержание хлорофилла и продуктивность фотосинтеза.

Это подтвердилось в процессе адаптации. В результате введения лигногумата в состав субстрата улучшилось приживаемость растений. Растения лучше адаптировались к понижению влажности воздуха, выглядели более сильными, имели ярко зеленую окраску. Положительное влияние лигногумата проявилось также в увеличении числа и площади листьев, высоты растений. Особенно четко это заметно в вариантах с добавлением лигногумата в концентрации 0,1-0,2%.

Замена речного песка на глауконитовый в составе субстрата после 20 дней позволила по развитию опередить растение (без глауконита) по всем показателям. Особенно это было заметно при высадке их в полевые условия. В конце вегетации прирост и вызревание увеличились у этих растений более чем на 20,0%. То есть у растений улучшились адаптационные возможности к условиям открытого грунта.

Препарат эмистим способствует оптимизации метаболических процессов, усилению функций иммунитета у растений, активизации защитных механизмов против многих патогенов. Гиббереллиновая и цитокининовая активность препарата положительно влияет на процессы роста растений. Однако применение эмистима для подкормки адаптированных растений не оказало положительного влияния на развитие растений и даже несколько их угнетало. Подкормка растений раствором Чеснокова-Базыриной способствовала улучшению роста, увеличению диаметра и облиственности растений. Добавление к этому раствору эмистима существенно улучшило показатели развития растений (табл.4).

Из приведенных данных видно, что предложенный способ адаптации повышает выход саженцев и улучшает их качество. Установлено, что препарат экстрасол ингибирует развитие мицелия плесневых грибов и при его применении количество плесени на поверхности субстрата уменьшается почти в два раза. При снижении развития плесневых грибов четко заметно улучшение состояния растений как по внешнему виду, так и по показателям роста растений, образования листьев и величине их площади. Выход растений увеличивается, снижаются затраты по удалению плесени с поверхности субстрата в процессе адаптации. Улучшение качества растений отмечено и при добавлении в субстрат калийного лигногумата. Положительный эффект улучшается при использовании двух компонентов. Это объясняется тем, что лигногумат относится к новому поколению высокоэффективных удобрений, в которых совмещены уникальные качества гуминовых препаратов и минеральных удобрений. Применение экстрасола позволяет повысить эффективность усвоения этих минеральных компонентов растениями, так как в процессе жизнедеятельности бактерии, входящие в состав экстрасола, вырабатывают вещества, которые нормализуют физиологию и биохимию растительной клетки, увеличивают интенсивность фотосинтеза и дыхания и, что особенно важно при адаптации, регулируют транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления. Значительное улучшение качества растений происходит при внекорневой подкормке адаптированных растений раствором Чеснокова-Базыриной с добавлением препарата эмистим. Замена песка речного на глауконит способствовала улучшению адаптивного потенциала растений в условиях открытого грунта. То есть получаются пребазовые саженцы с более высокими биологическими свойствами, с высокоактивным и надежным фотосинтетическим аппаратом, что, в конечном счете, может благоприятно сказываться на развитии растений и получении высококачественного базового, а затем и сертифицированного посадочного материала для закладки промышленных насаждений.

Таблица 1
Применение препарата экстрасол-55 при адаптации растений винограда к нестерильным условиям, сорт Фиолетовый ранний
Варианты, мл/л	Высота растения, см	Число листьев, шт.	Площадь листа, см2
Контроль (без экстрасола)	7,0	4,7	4,6
1	7,2	5,5	4,4
5	7,4	5,4	3,9
10	7,7	5,6	4,1

Некоторое снижение площади листьев наблюдалось в верхнем ярусе, связано с ускоренным их нарастанием и некоторым отставанием роста листовой пластинки. В среднем и нижнем ярусах площадь листьев значительно не отличалась от контроля.

Таблица 2
Применение лигногумата калийного марки «AM» при адаптации растений винограда к нестерильным условиям
Концентрация лигногумата, %	Возраст растений, дни	Высота растения, см	Число листьев, шт.	Средняя площадь листа, см2
Контроль	15	5,2	3,6	2,6
0,01	5,0	3,5	2,5
0,1	5,0	3,7	2,8
0,2	5,3	3,8	2,8
Контроль	30	5,4	3,7	3,2
0,01	5,3	3,8	3,8
0,1	5,9	4,0	4,9
0,2	6,0	4,2	5,2
Контроль	50	6,3	4,1	4,2
0,01	6,3	4,2	5,3
0,1	6,4	4,3	5,7
0,2	6,4	4,5	6,1
Таблица 3
Применение глауконитового песка при адаптации растений винограда к нестерильным условиям, сорт Фиолетовый ранний
Вариант	Возраст растений, дни	Высота растения, см	Число листьев, шт.	Средняя площадь листа, см2	Вызревание побега, см
Контроль	20	9,1	5,3	10,2
Глауконит	9,0	5,3	9,1
Контроль	32	11,1	5,6	15,5
Глауконит	11,2	6,1	16,4
Контроль	146 (открытый грунт, на винограднике)	40,0	14	-	16,1
Глауконит	49,2	15,7	-	19,5

Таблица 4
Влияние совместного применения препаратов экстрасол и лигногумат на развитие растений винограда, сорт Фиолетовый ранний
Вариант	Возраст растений, дни	Высота растений, см	Листья
число, шт.	площадь, см2
Экстрасол, 10 мл/л	30	7,7	5,6	4,1
Лигногумат, 0,2%	30	6,0	4,2	5,2
Экстрасол, 10 мл/л + лигногумат 0,2%	30	8,0	6,1	5,7
Таблица 5
Влияние подкормки эмистимом (10-10%) на развитие адаптированных растений подвоя Кобер 5 ББ
Вариант	Возраст раст., месяц	Показатели развития растений
высота, см	число листьев, шт.	диаметр, см
Контроль	0,5	9,7	4,7	0,1
Р-р Ч-Б	11,5	7,7	0,2
Эмистим	7,8	9,3	0,1
Р-р Ч-Б+Э	13,1	7,0	0,1
Контроль	1,0	9,7	5,5	0,11
Р-р Ч-Б	16,2	7,6	0,15
Эмистим	9.6	7,3	0,1
Р-р Ч-Б+Э	18,3	7,0	0,15
Контроль	1,5	10,3	5,7	0,1
Р-р Ч-Б	17,2	8,0	0,2
Эмистим	10,0	7,7	0,1
Р-р Ч-Б+Э	22,5	8,5	0,17
Контроль	2,0	20,0	9,0	0,2
Р-р Ч-Б	52,0	12,5	0,3
Эмистим	24,3	7,7	0,2
Р-р Ч-Б+Э	69,7	14,0	0,4

Способ адаптации растений к нестерильным условиям, включающий отбор растений-регенерантов, полученных в культуре тканей, подготовку субстрата, высадку растений-регенерантов в субстрат, помещение их в индивидуальную камеру и содержание в культивируемых условиях с последующим открытием, отличающийся тем, что в субстрат добавляют глауконит, а также препарат экстрасол в концентрации 1,0-10,0 мл/л, калийный лигногумат в количестве 0,01-0,2%, а внекорневую подкормку растений во время выгонки осуществляют раствором Чеснокова-Базыриной, в который добавляют препарат эмистим в разведении 10^-8-10^-12.