Индуктор устойчивости подсолнечника к бактериозам и способ его применения

Индуктор устойчивости подсолнечника к бактериозам и способ его применения

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к защите посевов подсолнечника от возбудителей бактериозов.

Стабильное получение высокого и качественного урожая подсолнечника является основной и главной задачей в растениеводстве.

Бактерии рода Pseudomonas syringae, паразитируя на растении, нарушают биосинтез белка в растительных клетках, что приводит к ослаблению растительного организма и дальнейшему его заболеванию бактериозами и частичному некрозу. Вредоносность бактериоза заключается в частичной гибели всходов (т.е. изреженности посевов), проявлении усыхания корзинок, начиная с середины, причем они преждевременно созревают раньше стебля, что приводит к образованию полноценных семян только с краю, а ближе к центру они являются легковесными.

Заражение подсолнечника бактериальной инфекцией приносит колоссальный ущерб в растениеводстве, это выражается в снижении получаемого урожая более чем на 50%, при этом снижается и его качество (http://zerno-ua.com).

При определении уровня техники использовались общедоступные сведения, представленные во всех известных источниках информации.

В настоящее время для защиты растений подсолнечника от бактериальной гнили (http://zerno-ua.com) осуществляют протравливание семян бактерицидами: в России - ТМТД (производитель фирма «Август», Россия) (Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2011 г.), в Украине - Роялфло (производитель «Юнироял Кемикал Регистрейшнс Лимитед», Великобритания). Эти препараты имеют действующее вещество тирам (норма расхода - 2-3 л/т, при расходе рабочей жидкости 10 л/т семян). Их рекомендуется применять в баковой смеси с другими фунгицидами и ПАВами. Протравливание семян проводят за 2-15 дней до посева для снижения степени заражения семенного материала и растений корневой гнилью.

Недостатком указанного средства является высокая токсичность и его узкая функция-защита растений подсолнечника от бактериальной гнили.

Известно средство для предпосевной обработки семян преимущественно подсолнечника (RU, патент №2449525), представляющее собой баковую смесь биорациональных средств, доминирующую часть которого составляет тирамсодержащие препараты, в частности ТМТД (тетра-метил-тирам-дисульфид) (4000 г/т). Обработку семян производят заблаговременно перед посевом из расчета 10 литров композиционной смеси на одну тонну семян.

Недостатками указанного средства являются высокая токсичность тирама, а его применение небезопасно для здоровья человека и окружающей среды; проявление бактерицидных свойств только на семенах, а также многокомпонентность состава.

Известно средство для обработки семян сельскохозяйственных культур (RU, патент №2370956), представляющее собой два раздельных водных состава, содержащие композицию макро- и микроэлементов, в одном из которых применяют углеводы и аминокислоты аланин и/или серин. Смешивание составов производят непосредственно перед использованием.

Основным недостатком указанного средства является узконаправленное действие как регулятора роста растений. К другому недостатку можно отнести неустойчивую форму средства, т.к. его использование осуществляют непосредственно после смешивания водных составов из-за опасности выпадения микроэлементов в осадок и образования комплексов, не усваиваемых растениями.

Указанные средства и способы обладают узкой функциональностью: проявление бактерицидных свойств только на семенах, ростостимулирующие свойства, а главным недостатком является отсутствие индукции иммунитета растений к бактериальным болезням.

Известен также способ возделывания зерновых колосовых культур (RU, патент №2421965), включающий однократную обработку семян действующим веществом аминокислотой метионин из расчета 4-10 г метионина на 1 тонну семян и осуществляют их посев. В фазе весеннего кущения проводят однократную обработку растений этим же веществом из расчета 4-10 г метионина на 1 га посевов.

Недостатком указанного способа является нейтрализация воздействия фитопатогенных бактерий рода Pseudomonas syringae только на зявленные культуры, а указанное средство не обеспечивает устойчивость растений подсолнечника к бактериозам.

Этот способ является наиболее близким по технической сущности к заявленной группе изобретений, и мы принимаем его за прототип.

На сегодняшний момент средств, обладающих высокой иммуностимулирующей активностью и экологической безопасностью, для борьбы с бактериозами растений подсолнечника нет.

Техническим результатом предлагаемого средства и способа его применения является снижение инфицированности семян и вегетирующих растений за счет нейтрализации негативного воздействия возбудителя, ускорение роста и регенерация тканей растительного организма, индукция иммунитета растений к бактериозам, получение экологически чистого урожая подсолнечника без потерь от болезней.

Технический результат достигается применением средства, представляющего собой смесь аминокислот метионина, лизина и фенилаланина при следующем соотношении (1-5):(1-5):(0,5-2,5) в качестве индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам.

Технический результат достигается также тем, что, согласно изобретению, способ включает однократную предпосевную обработку семян водным раствором средства по п.1 из расчета 2-10 г средства на 1 тонну семян заблаговременно и последующую однократную обработку вегетирующих растений в фазе 3-4-х пар листьев водным раствором средства по п.1 из расчета 2-10 г средства на 1 га посевов.

Сопоставительный анализ заявленной группы изобретений с прототипом позволяет сделать вывод о том, что предлагаемую смесь аминокислот метионина, лизина и фенилаланина, взятых в соотношении (1-5):(1-5):(0,5-2,5), используют в качестве индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам в виде водного раствора средства однократно для предпосевной обработки семенного материала и однократно на вегетирующих растениях. Таким образом, заявленные технические решения соответствуют критерию патентоспособности НОВИЗНА.

Средство представляет смесь аминокислот в порошкообразном состоянии. Средство стабильно в течение 12 мес. при хранении в герметичной упаковке, в защищенном от света месте с влажностью не более 85% и температурой не более +25°C. Средство растворимо в воде, обладает хорошей проникающей способностью, не токсично, входящие в его состав компоненты абсолютно безопасны для окружающей среды и человека.

Заблаговременная однократная обработка семян водным раствором указанного средства из расчета 2-10 г средства на 1 тонну семян перед посевом позволит повысить энергию прорастания и всхожесть семян, значительно нейтрализовать патогенное воздействие бактерий рода Pseudomonas syringae на ранних стадиях роста, ускорить рост растений подсолнечника, а также получить экологически чистый урожай без потерь от болезней. Использование недостаточного количества заявляемого средства при обработке семян (менее 2 г) приводит к нарушению биосинтеза белков, замедлению темпов роста и развития растения. Применение средства, содержащего более 10 г, приведет к неэффективному действию препарата.

При поражении растения бактериозом оно отстает в развитии от здоровых растений, развивается гниль на корневой системе и происходит ее отмирание, при этом выделяется неприятный специфический запах. На стебле и листьях появляются некротические участки. При дальнейшем развитии токсины поражают сосудистую систему, что приводит к полному ее отмиранию и гибели растения. Однократная обработка вегетирующих растений в фазе 3-4-х пар листьев водным раствором средства из расчета 2-10 г средства на 1 га посевов позволит нейтрализовать патогенное действие возбудителей бактериозов на вегетирующие растения, способствует ускорению роста и частичной регенерации поврежденных тканей растений подсолнечника, а также нормализовать биосинтез белков и индуцировать образование фитогормонов, кроме того, придает растениям устойчивость к стрессовым ситуациям, а также получить экологически чистый урожай без потерь от болезней. Использование недостаточного количества заявляемого средства при обработке растений (менее 2 г) приводит к замедлению его темпов роста и развития. Применение средства, содержащего более 10 г, приведет к неэффективному действию средства, а в жаркую погоду - к ожогам растений.

Исследуя уровень техники выявлено, что заявляемый индуктор устойчивости подсолнечника к бактериозам и способ его применения явным образом не следуют из существующего уровня техники.

В заявленной смеси аминокислота метионин использована в качестве средства, нейтрализующего негативное действие возбудителей бактериозов, а также вещества, нормализующего биосинтез белков и регулирующего рост и развитие растений. Кроме того, она значительно повышает устойчивость растений ко всем стрессовым факторам среды. Аминокислота лизин оказывает противовирусное действие, поддерживает энергетический уровень, участвует в восстановлении тканей, улучшает усвоение кальция и его транспорт, усиливает действие аргинина, регулирует рост и развитие растений. Аминокислота фенилаланин использована в качестве индуктора процессов образование фитогормонов в растении и введена в состав средства для ускорения прорастания семян и усиления фенольного обмена в растениях.

Авторами настоящего изобретения установлено, что совместное применение средства, представляющего собой смесь аминокислот метионина, лизина и фенилаланина увеличивает способность подавлять возбудителей бактериозов, получить длительный эффект защиты семян и растений подсолнечника от поражения возбудителями бактериозов, ускорить рост и регенерацию тканей растительного организма, повысить индуцированную устойчивость к бактериозам для усиления иммунного ответа. Применение средства по п.1 позволяет сохранить существующее в экологии равновесие микроорганизмов и при этом свести к минимуму неблагоприятное воздействие фитопатогенных бактерий на растения, кроме того, предлагаемое средство абсолютно безопасно для окружающей среды.

Действие заявленного экологически чистого средства, как можно предполагать, основано на неизвестной ранее способности совокупности ингредиентов (аминокислот метионин, лизин и фенилаланин) выступать в качестве фитоактиватора устойчивости к бактериям рода Pseudomonas syringae через измененный обмен веществ фитопатогена и растения. Только специфическое сочетание аминокислот: α-2-амино-2-метилмеркаптомасляная кислота (метионин), 2,6-диаминогексановая кислота (лизин), β-фенил-α-аминопропионовая кислота (фенилаланин), активирует деятельность генов защиты растений, что и приводит к возникновению системной болезнеустойчивости в тканях растений.

Все перечисленные доводы подтверждают наличие функциональной зависимости, ранее неизвестной «состав - свойства». Таким образом, заявленный индуктор устойчивости подсолнечника к бактериозам и способ его применения обеспечивают достижение заявленного технического результата. Это определяет соответствие заявленного решения такому условию патентоспособности как ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЙ УРОВЕНЬ.

Для доказательства соответствия предложенного решения условию ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ приводим примеры конкретной реализации способа.

Пример 1. Приготовление индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам по п.1 для обработки семян подсолнечника.

Предлагаемое средство получают путем смешивания заявляемых компонентов в виде порошков, например, в соотношении 1:1:0,5. Для обработки 1 т семян подсолнечника берут 0,8 г метионина, 0,8 г лизина и 0,4 г фенилаланина, все перемешивают. Непосредственно перед посевом при тщательном перемешивании добавляют к 10 л воды. Полученным водным раствором обрабатывают семена заблаговременно до посева.

Аналогичным способом получают составы с другими соотношениями компонентов.

Пример 2. Приготовление индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам по п.1 для обработки вегетирующих растений подсолнечника.

Предлагаемое средство получают путем смешивания заявляемых компонентов в виде порошков, например, в соотношении 1:1:0,5. Для обработки 1 га посевов подсолнечника берут 0,8 г метионина, 0,8 г лизина и 0,4 г фенилаланина, все перемешивают. Непосредственно перед обработкой вегетирующих растений при тщательном перемешивании добавляют к 50-300 л воды. Полученным водным раствором обрабатывают растения подсолнечника однократно на вегетирующее растение в фазе на 3-4-х пар листьев.

Аналогичным способом получают составы с другими соотношениями компонентов.

Пример 3. Испытание индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам и способ его применения в лабораторных условиях проводят следующим образом.

Заблаговременно семена гибрида подсолнечника «НК РОККИ» однократно обрабатывают водным раствором предлагаемого средства, при этом смесь аминокислот метионина, лизина и фенилаланина берут при соотношении 1:1:0,5 при оптимальных значениях заявляемого интервала (2-10 г) путем опрыскивания при постоянном перемешивании. Кроме того, семена гибрида подсолнечника «НК РОККИ» обрабатывают водным раствором известного бактерицидного средства с действующим веществом ТМТД (тетра-метил-тирам-дисульфид) из расчета 4-5 кг на 1 т семян также путем опрыскивания при постоянном перемешивании. В качестве контроля использовали семена без обработки.

Затем по 20 штук семян размещают в чашки Петри, на ложе которых помещают три слоя предварительно стерилизованной и смоченной до полного увлажнения фильтровальной бумаги. Температуру проращивания поддерживают на уровне 30±1°C.

Оценку показателей осуществляют на пятый и седьмой дни. Повторность опыта - трехкратная.

Результаты лабораторных испытаний представлены в таблице 1.

Анализ таблицы 1 показывает, что при обработке семян заявляемым средством (варианты 1-5) дает наилучшую всхожесть семян 91-95%, что на 5-9% больше, чем в варианте 6 с ТМТД и на 17-21%) больше, чем в контроле (вариант 7). При этом обработка семян в соответствии с вариантом 1 по показателю «инфицированность семян» по эффективности почти не уступает варианту 6 с ТМТД, а эффективность по сравнению с контролем превышает более чем в 3 раза. Вариант 6 с применением в качестве протравителя ТМТД опасен для людей и окружающей среды, кроме того, тирамсодержащие препараты снижают всхожесть семян и являются сильным стрессовым фактором.

По итогам лабораторных испытаний предлагаемое средство и способ его применения достоверно превышает контроль и улучшает посевные качества семян, снижает инфицированность семян, а также позволит ускорить рост растения.

Аналогичные результаты были получены на гибридах Армаш 150 КС, ЛГ 5665.

Пример 4. Оценку эффективности способа применения индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам осуществляют в ходе проведения полевых испытаний.

Опыт закладывали в опытном хозяйстве ФГБОУ ВПО Кубанского государственного аграрного университета и в ООО «КОЛОС» Ростовской области. Семена гибрида подсолнечника гибрида «НК РОККИ» перед посевом однократно обрабатывают водным раствором предлагаемого средства при оптимальных значениях заявляемого интервала (2-10 г) путем опрыскивания при постоянном перемешивании.

Потом осуществляют однократную обработку вегетирующих растений в фазе 3-4-х пар листьев водным раствором заявляемого средства из расчета 2-10 г средства на 1 га посевов с нормой расхода рабочего раствора 50-300 л/га.

Полученные результаты представлены в таблице 2.

Анализ таблицы 2 показывает, что применение смеси аминокислот в технологии выращивания подсолнечника весьма эффективно. Так, степень зараженности растений бактериозами после обработки средством по п.1 значительно ниже и не превышает порога инфицированности семян, а по сравнению с контрольным вариантом - снижает степень зараженности более чем в 3 раза.

Аналогичные результаты были получены на гибридах Армаш 150 КС, ЛГ 5665.

Заявляемый технический эффект достигается только при сочетании описанных приемов и оптимальных соотношений (1:1:0,5) и концентраций (2-10 г) каждого вещества и позволяет достичь заявляемого технического результата.

В результате обработки семян смесью аминокислот резко снижается, поражение всходов (проростков) подсолнечника бактериозами (иммуностимулирующее действие), повышается всхожесть семян (ростостимулирующее действие). А обработка посевов подсолнечника обеспечивает существенное снижение степени распространения бактериальной корневой гнили, а также значительное ускорение темпов роста растений, т.е. также проявляется иммуностимулирующее и ростостимулирующее действие.

Предлагаемый способ обработки семян и посевов является экономически эффективным. При применении разрешенного ТМТД для протравливания семян с нормой расхода 4-8 кг/т семян составляет в среднем от 1000 до 2400 рублей на одну обработку (http://www.agrohimiya.ru). А аналогичная обработка комплексом аминокислот сокращает экономические затраты, при расходе 2-10 г/т семян или 2-10 г/га стоимость препарата составляет до 100 рублей, что в 10-20 раз дешевле. Кроме того, использование тирамсодержащих препаратов, отрицательно воздействует на полезную микрофлору агробиоценозов, а комплекс аминокислот совершенно безвреден (не изменяет сложившийся видовой состав микроорганизмов в экосистеме).

В результате применения средства, представляющего собой смесь аминокислот, прибавка урожайности относительно технологии, используемой в качестве аналога, составила 65%.

Таблица 1
Биологическая эффективность индуктора устойчивости в отношении возбудителей бактериоза на семенах подсолнечника
Вариант	Расход действующего вещества на 8-10 л рабочего раствора	Всхожесть семян, %	Инфицирование бактериями семян, %
1. Индуктор устойчивости, по п.1	2 г	92	23
2. Индуктор устойчивости, по п.1	4 г	95	18
3. Индуктор устойчивости, по п.1	6 г	91	19
4. Индуктор устойчивости, по п.1	8 г	92	19
5. Индуктор устойчивости, по п.1	10 г	94	18
6. Действующее вещество ТМТД, кг/л	4-5 кг на 8-10 л рабочего раствора	86	22
7. Контроль	Без обработки	74	77

Таблица 2
Биологическая эффективность индуктора устойчивости в отношении возбудителей бактериоза на растениях подсолнечника в фазе 3-4 пар настоящих листьев
Вариант	Расход действующего вещества, г/га	Длина растения в день обработки (фаза 3-4 пары настоящих листьев), см	Длина растения через 5 дней после обрабоки, см	Длина растения через 10-15 дней после обработки, см	Степень зараженности, %
1. Индуктор устойчивости, по п.1	2 г	10	22	33	22
2. Индуктор устойчивости, по п.1	4 г	13	25	37	20
3. Индуктор устойчивости, по п.1	6 г	12,3	22,3	35	19
4. Индуктор устойчивости, по п.1	8 г	12,8	24	37	20
5. Индуктор устойчивости, по п.1	10 г	12,5	25	36	19
6. Контроль	Без обработки	4	18	27	77

1. Применение средства, представляющего собой смесь аминокислот метионина, лизина и фенилаланина при соотношении (1-5):(1-5):(0,5-2,5) в качестве индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам.

2. Способ использования средства, представляющего собой смесь аминокислот метионина, лизина и фенилаланина при следующем соотношении (1-5):(1-5):(0,5-2,5) в качестве индуктора устойчивости подсолнечника к бактериозам, включающий однократную предпосевную обработку семян водным раствором средства из расчета 2-10 г средства на 1 тонну семян заблаговременно и последующую однократную обработку вегетирующих растений в фазе 3-4-х пар листьев водным раствором средства из расчета 2-10 г средства на 1 га посевов.