Какие физиологически активные вещества применяются для стимулирования прорастания семян

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Предложен способ получения биологически активных препаратов, повышающих всхожесть семян культурных растений и их устойчивость к неблагоприятным условиям. Препараты получены из растительного сырья, произрастающего в Южной Якутии (в условиях высокогорья и холодного влажного климата). Технология получения биологически активных препаратов заключается в выдерживании водных экстрактов растений в таких температурных условиях, при которых возможна постепенная ферментация, но при этом не допускаются процессы брожения с бурным выделением газов (патент ru 2607013). Нами были получены четыре препарата, испытания которых на проростках огурцов в модельных условиях хлоридноого засоления, пониженных температур и кратковременного УФ-облучения подтверждают их ростостимулирующую и антистрессовую активность. Так, в условиях хлоридного засоления замачивание семян огурца в растворах полученных препаратов способствовало повышению всхожести семян до 30–65 % (контроль – 25 %), при этом у проростков восстанавливался рост корневой системы, ее структура. В условиях пониженных температур у обработанных растений длина главного корня превышала контрольный вариант на 37–346 %, длина побега – на 142–285 %, всхожесть семян повысилась до 75 % (контроль – 60 %). Обработка растений УФ-светом в течение 10 мин в контрольном варианте привела к ослаблению проростков и разрушению их тканей. В то же время растения, обработанные композициями, имели более высокие показатели сохранности процессов роста и жизнедеятельности, а их масса была больше по сравнению с контрольным вариантом на 36–147 %. Ни одно растение в пробах с применением композиций не имело признаков некрозов.

1. Зайцева Н.В., Погуляева И.А. Особенности химического состава растений Южной Якутии // Успехи современной науки. – 2016. – № 11–5. – С. 145–155.

2. Абдрахимова Й.Р., Цветкова Ю.А. Стресс-индуцированные изменения содержания антиоксидантов в листьях растений разных видов / Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки. – 2007. – Т. 149, Вып. 2. – С. 75–83.

3. Потапович А.И., Костюк В.А. Сравнительное исследование антиоксидантных свойств и цитопротекторной активности флавоноидов // Биохимия. – 2003. – Т. 68, Вып. 5. – С. 632–638.

4. Тканевая терапия и тканевые препараты по В.П. Филатову / Сост. С.Р. Мучник, В.П. Соловьева. – М.: Медэкспорт, 1989. – 72 с.

5. Сотникова Е.П. Адаптация и биогенные стимуляторы по В.П. Филатову / Актуальные вопросы тканевой терапии и перспективы применения природных биологически активных веществ в современной медицине: Материалы научно-практ. конф. – Одесса: Астропринт, 2003. – С. 7–9.

6. А.с. 1080806 СССР. Способ роста томатов и капусты / Бескровный А.М., Северин Н.Ф., Шульгина Л.М., Бондаренко С.А., Зелендина Р.Д., Медведев В.М., Криворучко Л.Г., Ковпак Л.А., Котляренко И.П., Сукачева О.А. (СССР). – 3493949/30-15; заявлено 22.09.82; опубл. 23.03.84, Бюл. 11.

7. А.с. 1239920 СССР. Способ получения экстракта дуба для лечения сельскохозяйственных животных / Бескровный А.М., Буланкин А.Л., Бибиков Ф.А., Северин Н.Ф., Кацеба М.Т., Котляренко И.П., Столяров В.Д., Сукачева О.А., Ковпак Л.А. (СССР). – 3744785/15; заявлено 10.04.1984; опубл. 20.05.1996.

8. А.с. 459476 СССР. Способ получения биологически активного вещества / Бобылев Е.Г., Бескровный А.М., Худенский Ю.К., Слободянюк В.Н. (СССР). – 1894968/31-16; заявлено 04.01.1973; опубл. 05.02.1975, Бюл. 5. – С. 2.

9. Пат. 2607013 Российская Федерация, МПК A 01 N 65/08 (2009.01) B 01 D 11/02 (2006.01). Способ получения биологически активных препаратов, повышающих всхожесть семян культурных растений и усиливающих их устойчивость к неблагоприятным условиям / Зайцева Н.В.; заявитель и патентообладатель Зайцева Н.В. – № 2015112684; заявл. 07.04.2015; опубл. 10.01.2017, Бюл. № 1. – 11 с.

10. Зайцева Н.В. Гомеопатические разведения настойки женьшеня как способ повышения устойчивости растений к стрессогенным факторам // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 3. – С. 602–615.

Наши исследования по содержанию биологически активных веществ (БАВ) [1] свидетельствуют о наличии в растениях Южной Якутии биохимической системы адаптации к условиям высокогорья, главными компонентами которой являются вещества фенольной природы – флавоноиды, антоцианидины, катехины, гидролизируемые и негидролизируемые дубильные вещества. Все это позволяет сделать предположение о возможности использования местного растительного сырья для получения биологически активных препаратов (БАП), обладающих способностью повышать всхожесть семян культурных растений и усиливать их устойчивость к неблагоприятным условиям (стрессогенным факторам среды).

Предполагается, что под воздействием таких факторов, как пониженные температуры, интенсивность и спектральный состав солнечного света, характерных для высокогорья, в аборигенных растениях вырабатываются вещества, аналогичные биогенным стимуляторам, что и обеспечивает им высокий адаптационный потенциал [2–5]. Но в вегетирующих растениях биологически активные вещества связаны с сахарами, что делает их неактивными и позволяет накапливаться в значительных количествах в наземных и подземных органах в качестве запасных метаболитов.

Разработанный нами способ получения БАП предполагает повышение содержания в растительном сырье физиологически активных соединений за счет процессов ферментации – анаэробного распада молекул органических веществ, содержащих сахара (гликозиды), до более простых компонентов – сахарных фрагментов и агликона (бессахарной части молекулы), которые и являются действующим веществом получаемых нами препаратов.

В качестве методического обоснования создания таких препаратов мы опирались на труды А.М. Бескровного по созданию искусственного мумиеподобного препарата [6–8].

Предполагаемый способ получения БАП [9] включает в себя следующие элементы:

1. Сбор растительного сырья, его переработка и измельчение в режущей мельнице.

2. Помещение растительной массы в емкости для ферментации. Растительная масса заливается горячей водой, нагретой до 80–100 °С, в объемном соотношении 1:1.

3. Выдерживание растительной массы и экстракта при температурном режиме, способствующем более быстрому и полному протеканию процессов ферментации, и высвобождению активных веществ из неактивных соединений. Температурный режим заключается в том, что экстрактивная система периодически нагревается до 60–70 °С, а затем процесс экстракции протекает при комнатной температуре в течение 20–22 часов. Общая продолжительность процессов экстракции длится 72 часа, при этом ни на одном из этапов не допускается протекание процесса брожения с выделением газа в системе. Брожение с выделением газов подавляется периодическим нагреванием экстракционной смеси до 60–70 °С (одновременно стимулируются процессы экстракции).

В результате наших манипуляций с экстрактами растений в них отмечалось увеличение содержания поверхностно активных веществ, определяемых по способности к пенообразованию, а сами экстракты приобретали густую тягучую консистенцию.

Готовый продукт представляет собой смолообразную массу, от светлого желто-коричневого до черного цветов, хорошо растворимую в воде. При нагревании масса становится пластичной. Из нее можно формировать пластинки разных размеров и формы, прессовать таблетки, подвергать гранулированию.

Индивидуальный характер получаемых таким образом препаратов определяется видовым составом растений в исходном сырье и соотношением их массы.

Примеры реализации технологии

Результаты испытаний полученных БАП в качестве средств, повышающих всхожесть семян и устойчивость растений к неблагоприятным условиям

Методика проведения опытов

Растворы БАП для замачивания семян готовили методом десятичных разбавлений и динамизации, описанных нами ранее [10]. Контролем служили семена, замоченные в дистиллированной воде.

В приведенных ниже таблицах показаны наиболее эффективные варианты с точки зрения повышения всхожести семян и размеров проростков.

Результаты лабораторных испытаний

Всхожесть семян, размеры и масса проростков после обработки семян в растворах биологически активных препаратов в условиях хлоридного засоления

Замачивание семян огурца в растворах полученных препаратов способствовало повышению всхожести семян (табл. 1):

– до 60–65 % в случае применения композиций 1 и 4;

– до 30–40 % в случае применения композиций 2 и 3.

Замачивание семян огурца в растворах других композиций дало меньший эффект, но также способствовало увеличению линейных размеров и массы обработанных растений в 1,5–2,5 раза, что позволяет их тоже рекомендовать в качестве антистрессовых препаратов в условиях хлоридного засоления.

1. 1. Общие сведения о регуляторах роста растений. …………..

1.2. Классификация природных регуляторов роста растений…..

1.3. Природные регуляторы роста и их действие ………..…….

1.4. Синтетические регуляторы роста растений.

1.5. Применение регуляторов роста растений……………………

ГЛАВА II . Практическая часть …………. ……………….

2.2. Результаты исследования …………….…………………….

Современная сельскохозяйственная наука достигла того уровня продуктивности растений и качества сельскохозяйственной продукции, когда стало невозможен без внедрения новейших технологий и агроприемов.

Внедрение предлагаемых химической промышленностью новых форм удобрений, пестицидов и других химических соединений в практику не всегда является безопасным для экологии и здоровья человека. С этой точки зрения препараты биологического происхождения имеют огромные преимущества.

Овощеводство является одной из основных и наиболее трудоемких отраслей сельскохозяйственного производства. Большинство используемых в промышленных масштабах и реализуемых в торговых сетях стимуляторов роста – вещества химического происхождения, способные накапливать в растительной продукции, а хотелось бы с целью получения экологически чистой продукции использовать натуральные вещества, обладающие такими же свойствами.

Возникает вопрос, а можно ли, использовать вещества биологического происхождения, имеющиеся в домашнем обиходе, для ускорения процессов роста и развития овощных культур, а значит и экологической безопасности продуктов питания.

Все перечисленное выше и обусловило выбор и актуальность темы настоящей работы.

Цель : изучить влияние предполагаемых натуральных стимуляторов на рост и развитие побегов гороха.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

Изучить научные данные о влиянии внешних и внутренних факторов на рост и развитие растений;

Определить процент всхожести семян в зависимости от действия предполагаемых стимуляторов и ингибиторов;

Определить динамику роста побегов и корней под действием веществ.

Объект исследования : натуральные биологические стимуляторы.

Предмет исследования : всхожесть семян и высота побегов гороха.

Гипотеза исследования : натуральные биологические стимуляторы влияют на развитие побегов, корней и семян одинаково.

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИРОДНЫХ СТИМУЛЯТОРАХ И ИНГИБИТОРАХ

Общие сведения о регуляторах роста

Регуляторы роста растений – это физиологически активные соединения синтетического или природного происхождения, способные в малых количествах вызывать различные изменения в процессе роста и развития растений [1] .

Они являются сильными биостимуляторами, т.е. повышают иммунитет, увеличивают всхожесть и ускоряют прорастание семян, снижают отрицательное воздействие неблагоприятных внешних факторов как похолодание или засуха, стимулируют образование завязей, ускоряют созревание плодов, стимулируют цветение.

Стимуляторы роста, а регуляторы роста, в последнее время приобретают все большую популярность. Они не только способствуют росту урожайности, а обеспечивают повышенное качество наших овощей и фруктов. Стимуляторы роста успешно используются в садоводстве, виноградарстве и овощеводстве для ускорения укоренения при размножении, уменьшения предуборочного опадения плодов, с целью задержки цветения, прореживания цветков и завязей, для замедления прорастания клубней, корнеплодов и луковиц при хранении, для борьбы с сорняками и т.д. Но, как любые биологически активные вещества, регуляторы роста требуют очень осторожного обращения с ними. Передозировка этих соединений очень опасна: можно не только не получить ожидаемого эффекта, но столкнуться с прямо противоположным результатом.

Большинство из биологически активных веществ в низких и очень низких концентрациях играют роль стимуляторов роста, способствуют повышению иммунитета, активизируют плодоношение. В высоких концентрациях эти же препараты оказывают действия, угнетающие физиологические процессы в растении.

1.2. Классификация природных регуляторов роста растений

Природные регуляторы роста растений представлены в растениях фитогормонами и ингибиторами роста, а также веществами типа витаминов. К фитогормонам относятся ауксины, гиббереллины, цитокинины.

Ауксины активируют рост стеблей, листьев и корней, обеспечивая реакции типа тропизмов, а также стимулируют образование корней у черенков растений. Благодаря обнаружению в растениях ауксинов удалось установить внутренние причины ряда ростовых процессов. Однако механизмы регуляции многих форм роста, в частности роста стебля, цветения розеточных растений, нарушения покоя и зеленения листьев выявлены только после открытия гиббереллинов и цитокининов.

Гиббереллины индуцируют или активируют рост стеблей растений, вызывают прорастание некоторых семян и образование партенокарпических плодов, а также нарушают период покоя у ряда растений.

Цитокинины стимулируют клеточное деление (цитокинез), заложение и рост стеблевых почек как у целых растений, так и у недифференцированных каллюсов, а также продлевают жизнь и поддерживают нормальный обмен веществ у изолированных листьев, вызывают их вторичное позеленение. Из природных ингибиторов роста известны кумарин и его производные, абсцизовая кислота и др. Они тормозят рост растений при переходе их в состояние покоя

Природные регуляторы роста и их действие

Растения представлены самыми разнообразными по внешнему виду, форме и размерам организмами. Это могут быть как миниатюрные особи, вроде мохообразных, так и гиганты размером в 110 метров. Для координированного управления таким гигантским телом необходим постоянный обмен сигналами между различными его частями.

Для этих и многих других случаев у растений, как и у животных, есть специализированные системы передачи информации: электрическая, действующая локально путем изменения мембранных потенциалов клеток; трофическая, обусловленная потоками различных синтезированных внутри растения (эндогенных) веществ; и самая важная – гормональная, где ключевую роль играют сигнальные молекулы, которые называются фитогормонами. Фитогормоны (дословно с греческого – растительные возбудители) являются низкомолекулярными регуляторными эндогенными веществами, которые способны транспортироваться по растительному организму и вызывать различные тканеспецифичные ответы, но не участвующие во всевозможных метаболических путях непосредственно. Важным свойством всех гормонов является способность действовать в очень небольших концентрациях (примерно 1*10 -5 моль/л и меньше).

Действие фитогормонов заключается в изменении программы развития, что выражается комплексным изменением активности клеток и тканей: рост, растяжение, синтез пептидов и всевозможных метаболитов. Любая растительная клетка способна к синтезу всего разнообразия гормонов. Как и гормоны животных, растительные гормоны очень тесно взаимодействуют между собой. Небольшое изменение баланса в гормональной системе серьезно сказывается на различных уровнях организации тела растения [5].

У растений выделено несколько классов фитогормонов, такие как: ауксины – индолилуксусная кислота и ее производные, вызывающие растяжение клеток, активизирующие рост частей растений, образование корней у черенков растений. Образуются в апикальной меристеме и растущих тканях.

Другими фитогормонами являются гиббереллины, иначе, гибберелловая кислота и другие. Они стимулируют деление или растяжение клеток, активизирующие рост стебля, прорастание семян. Эти вещества синтезируются в молодых листьях, молодых семенах, плодах и ткани эндосперма.

Еще одной группой фитогормонов являются цитокинины – производные пуринов, они так же стимулируют деление клеток, прорастание семян; способствуют заложению почек у тканей и целых органов растений. Источники этих веществ – плоды и ткани эндосперма.

Кроме того, стимулировать рост могут вещества, имеющие негормональную природу – витамины, производные мочевины, некоторые фенолы, и другие вещества. Они могут образовываться в очень малых количествах и являются частью фитогормонов. К примеру, известно, что не все витамины могут транспортироваться в растении, а в сочетании с фитогормонами увеличивают рост растений. Т.е. эти вещества усиливают действие фитогормонов.

Все природные фитогормоны – ауксины, гиббереллины, цитокинины и негормональные соединения называют – ростовыми веществами . А все синтезированные и природные ростовые вещества имеют общее название стимуляторов роста [3].

Ингибиторы роста – соединения, которые подавляют биохимические или физиологические процессы в растениях, такие как: ростовые процессы, распускание почек и прорастание семян. К этой группе относятся вещества фенольной или терпеноидной группы, которые являются веществами гормональной и негормональной природы. К гормональным веществам относится салициловая кислота, а также ее аналоги.

Еще одним известным веществом является этилен. Он так же относится к ингибиторам, но его ученые выделяют в отдельную группу потому, что этилен газообразное вещество. Под влиянием этилена происходит торможение роста проростков, опадение листвы. Этилен также тормозит действие стимуляторов роста ауксинов, гиббереллинов, цитокининов.

Замедление и полное прекращение роста растений в природных условиях часто совпадает с наступлением в природе неблагоприятных внешних условий, но обусловлено чаще всего внутренними факторами, такими как: изменением уровня нуклеиновых кислот в точках роста, так же соотношением гормонов и ингибиторов роста. В тропиках, где годовые колебания температуры незначительны, практически все растения имеют периодическую приостановку роста. Поэтому вполне понятно, что рост растений можно регулировать искусственно.

Включение регуляторов роста в сельскохозяйственную технологию выращивания различных растений позволяет сократить ручной труд при их формировании, уходе за декоративными кустарниками в живых изгородях, регулировании сроков цветения, предупреждении периода старения, в борьбе с сорняками в школах, питомниках и на газонах [7].

1. 4 . Синтетические регуляторы роста

На сегодняшний день созданы и синтетические регуляторы роста растений. Это ингибиторы роста: антиауксины, ретарданты, парализаторы, которые резко приостанавливают рост всех частей растений. Так р етарданты способны замедлять рост стебля, вызывают его укорачивание, а также утолщение. Питательные вещества растений при этом перераспределяются. Большая их часть поступает в корни, приводя к усиленному росту. Рассада не подвергается вытягиванию даже при очень низкой освещенности и загущении. Антиауксины – замедляют или полностью тормозят многие процессы в жизнедеятельности растений.

Третьей группой являются парализаторы, которые резко приостанавливают рост всех органов растения [4].

Синтетические стимуляторы роста по структуре идентичны природным фитогормонам. Их вводят в растения для активирования деятельности фитогормонов. В результате воздействия стимуляторов роста на растения происходит временное усиление ростовых и формообразовательных процессов, а также дифференцирование (распределение) воспроизводимых растением клеток на ткани различных органов.

Синтетические стимуляторы роста используют в форме водных растворов, паст, эмульсий, дустов, аэрозолей, паров в растениеводстве для укоренения черенков многих культурных плодовых и декоративных растений, комнатном цветоводстве. Стимуляторы ускоряют цветение, способствуют более раннему образованию плодов и семян. И даже увеличивают размеры плодов и ягод (например, винограда). Стимуляторы успешно применяют также для выведения семян, клубней, луковиц из состояния покоя, или ускорения образования корневой системы у черенков.

К синтетическим стимуляторам, выпускаемым в промышленности, относятся – гетероауксин, индолилмасляная, индолилпропионовая кислоты. Срезы листовых или древесных черенков обрабатывают растворами слабой концентрации перед укоренением. Часто проводят стимулирующую обработку и перед посевом семян [2] .

Регуляторы роста требуют предельно внимательного обращения с ними. Так как передозировка этих веществ очень вредна: можно не только не достичь нужного результата, но столкнуться с противоположным эффектом. В низких концентрациях они играют роль стимуляторов, способствуют укреплению иммунитета, активизируют плодоношение. Эти же препараты в высоких концентрациях вызывают угнетающие процессы в растении [6].

Выделяют следующие препараты-стимуляторы роста растений:

Этот препарат чаще всего применяют для предотвращения перерастания и вытягивания рассады. При этом стебли растения становятся толще, листья – шире, а основная часть питательных веществ "уходит" в корни, благодаря чему растения быстрее зацветают и дают богатый урожай.

Регулятор роста для садовых культур, который способствует закладке плодовых почек, уменьшает рост побегов, снижает потребность в обрезке. При этом повышает устойчивость к болезням (в частности, к парше и мучнистой росе). Первое опрыскивание проводят спустя 3-4 недели после цветения, затем с интервалом 2-3 недели осуществляют еще 3-4 обработки.

ТУР, Хлорхолинхлорид, или ССС

Этот препарат тормозит рост растений. Чаще всего его применяют для горшечных и контейнерных культур.

Используется для предотвращения преждевременного опадения плодов семечковых культур. Сад обрабатывают через месяц после цветения.

Сегодня в продаже имеются препараты, которые не только регулируют рост растений, но и обладают комплексным общеукрепляющим свойством. Однако не всегда удается точно предсказать реакцию растений на их применение.

Помимо роста корней этот препарат повышает устойчивость растений к грибковым болезням, продлевает период цветения, увеличивает урожайность и помогает лучше переносить неблагоприятные условия (сухой воздух, избыток влаги, недостаток освещения, высокую/низкую температуру и т.д.).

Мивал, Мивал-Агро, Энергия-М

В состав препаратов входит кремний, который регулирует дыхание, ускоряет рост и развитие растений. Ими обрабатывают клубни картофеля, в фазе бутонизации опрыскивают томаты, перцы и баклажаны. Это ускоряет созревание плодов и увеличивает урожай.

Этот препарат, созданный на основе биологически активных веществ подсолнечника, увеличивает содержание лигнина в тканях растений и повышает их устойчивость к болезням.

Иммуномодулятор, который чаще всего применяется для предпосевного замачивания семян овощных культур. Раствор Амбиола повышает устойчивость растений к заморозкам, резким скачкам температуры воздуха и недостатку влаги, в также увеличивает урожайность.

Этот препарат используют для ускорения созревания плодов и получения раннего урожая томатов, перцев, баклажанов, огурцов и картофеля.

Оберег, Проростокъ, Эль-1, Иммуноцитофит

В основе этих регуляторов – арахидоновая кислота. В их растворах замачивают семена, луковицы и клубни, а также опрыскивают ими растения по листьям. Препараты используют для повышения устойчивости растений к болезням, ускорения роста и развития зеленых питомцев, созревания плодов.

В составе этого препарата имеется ацетиленовый спирт, который обладает гормональными свойствами. Он стимулирует прорастание семян и развитие растений, повышает урожайность и улучшает вкус плодов. Чаще всего применяется для опрыскивания томатов, перцев и баклажанов.

Этот иммуномодулятор получают из древесины лиственницы. Благодаря действующему веществу – дигидрокверцетину Лариксин повышает иммунитет растений и защищает их от мучнистой росы, септориоза и корневой гнили.

Биопрепарат для стимулирования прорастания семян, защиты растений от пониженной и повышенной температуры, засухи, недостатка кислорода и витаминов. Применяется для замачивания семян и опрыскивания овощных, плодовых, цветочно-декоративных культур.

При попадании в почву вместе с обработанными семенами этот препарат способствует размножению полезных микроорганизмов и улучшает усвоение питательных веществ растениями.

Благодаря входящему в состав хитозану (это вещество получают из панциря краба) препарат активирует работу корневой системы и листьев, повышает устойчивость растений к болезням и стрессу.

Новосил, Биосил, Вэрва

В составе этих препаратов – тритерпеновые кислоты. Их получают из хвои пихты сибирской. Применение этих регуляторов увеличивает урожайность на 9-25%, ускоряет созревание плодов, способствует уменьшению потерь при хранении, снижает риск развития грибковых заболеваний, ускоряет прорастание семян и повышает их всхожесть. [8]

Читайте также: