Средство для стимулирования роста и развития, защиты от грибковых заболеваний сельскохозяйственных культур
Владельцы патента RU 2359457:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" (RU)
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (RU)
Описывается средство для стимулирования роста и развития, защиты от грибковых заболеваний сельскохозяйственных культур, представляющее собой 7,7-диметил-2-фенил-4-(4-метоксифенил)-5-оксо-5,6,7,8-тетрагидрохинолин формулы 1. Изобретение может быть использовано для обработки семян или клубней с целью повышения их всхожести и устойчивости к грибным заболеваниям. Технический результат заключается в сохранении эффективности воздействия при удешевлении. 7 табл.
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для обработки семян или клубней с целью повышения их всхожести и устойчивости к грибным заболеваниям.
Известен тетрагидрат(+)гидротартрата(+)цис-[2S,5R-1,5-диметил-2-(1-окси-3-пропил)]-пирролидиния формулы
,
проявляющий морфогенетическую и росторегулирующую активность (см. патент РФ на изобретение №2186768, МПК C07D 207/08).
Однако данное вещество является трудносинтезируемым и соответственно дорогостоящим.
Известен фунгицид против болезней сельскохозяйственных культур со стимулирующим действием на рост растений общей формулы
Высокая фунгицидная активность в сочетании со стимулирующим действием на рост растений обеспечивает эффективную защиту сельскохозяйственных культур от широко распространенных возбудителей болезней (см. патент РФ на изобретение №2200393, МПК A01N 55/08).
Однако данное вещество имеет сложную структуру.
Известно средство для борьбы с фитопатогенными болезнями культурных растений, являющееся эффективной комбинацией 4-феноксихинолина формулы
с различными фунгицидами (см. патент РФ №2221425, МПК A01N 43/42, A01N 43/40).
Однако входящие в состав галогензамещенные ароматические кольца обычно приводят к появлению токсических свойств. Кроме того, хлорсодержащие ароматические соединения имеют тенденцию накапливаться в почве вследствие высокой устойчивости.
Задачей настоящего изобретения является создание нетоксичного и недорогостоящего стимулятора, достаточно простого в получении.
Технический результат заключается в сохранении эффективности воздействия при удешевлении.
Поставленная задача решается тем, что средство для стимулирования роста и развития, защиты от грибковых заболеваний сельскохозяйственных культур представляет собой соединение 7,7-диметил-2-фенил-4-(4-метоксифенил)-5-оксо-5,6,7,8-тетрагидрохинолин (ТГХ) формулы
Для данного вещества ранее были выявлены антиоксидантное и криопротекторное свойства. Данное соединение может быть получено по методике, опубликованной в работе Харченко В.Г., Маркова Л.И., Казаринова Т.Д., Юдович Л.М. О характере гетероциклизации трикетонов ряда 2-(3-оксопропил)-циклогексан-1,3-диона / Химия гетероциклических соединений - 1985, - №7, - с 915-918.
Авторами выявлены неизвестные ранее свойства данного вещества, которые позволяют использовать его по указанному назначению и могут быть проиллюстрированы следующими примерами.
Пример 1. Лабораторные исследования росторегулирующего действия ТГХ по оценке активности фермента пероксидазы и определение его ауксиновой активности.
Опыты проводили на мягкой яровой пшенице сорта Саратовская 29, огурцах сорта Кустовой, томатах сорта Дубок и картофеле сорта Невский. Перед исследованием по 50 семян для пшеницы, огурца и томата и 3 клубня для картофеля замачивали на 24 часа в растворе ТГХ с концентрацией 10-4% или 10-3%. В качестве контроля использовали дистиллированную воду. Стандартом являлись растворы промышленных стимуляторов роста растений иммуноцитофита и экстрасола, обработка которыми производилась по рекомендуемым методикам.
После обработки семенной материал промывался дистиллированной водой и ставился на проращивание. Семена пшеницы, огурца и томата проращивали во влажных рулонах фильтровальной бумаги в термостате при 24-25°С до появления ростков длиной 15-20 мм [см. Большой практикум по физиологии растений / Гавриленко В.Ф., Ладыгина М.Е., Хандобина Л.М. / М.: Высш. шк., 1975, 391 с.].
Обработанные клубни картофеля помещали во влажный субстрат торф - песок, приготовленный в соотношении 1:1, и проращивали также в термостате при 24-25°С.
Полученные ростки отделяли от семян и клубней и растирали с холодным ацетатным буфером (pH 4,7) в соотношении 1:10. Суспензию настаивали в холодильнике в течение 12 часов, затем центрифугировали при 12000 g. В надосадочной жидкости определяли активность фермента пероксидазы по методу с о-фенилендиамином [см. Суслова Т.А., Хорошева Т.М. К вопросу о биохимических аспектах устойчивости люцерны к микоплазмозу // Сб.: Защ. раст. Саратов. 1993. С.111].
Эффекты действия ТГХ определяли по отношению к воде (контроль) и промышленным биостимуляторам (стандарт).
Данные опыта показывают, что для всех изученных культур ТГХ существенно увеличил активность фермента пероксидазы по сравнению с контролем, а для некоторых культур наблюдалась более высокая активность и по сравнению с вариантами применения промышленных биостимуляторов (табл.1), что свидетельствует о включении ТГХ в окислительно-восстановительные процессы в растениях и о его высокой биологической активности.
На огурце проведено исследование ТГХ на ауксиновую активность.
Ауксиновую активность определяли с помощью биотеста [см. Практикум по росту и устойчивости растений / Учебное пособие / Полевой В.В., Чиркова Т.В., Лутов Л.А. / С.-Петерб.: Изд. С.-П. ун-та, 2001, 212 с.].
По изменению длины проростка, помещенного в раствор биологически активного вещества, и образованию на нем изгиба оценивали ауксиновую активность вещества. В варианте с ТГХ длина проростка возросла по сравнению с контролем (5 мм) на 4 мм и отмечено разрастание тканей (изгиб). В случае иммуноцитофита - промышленного стимулитора роста прирост составил лишь 2 мм.
Данные лабораторных испытаний указывают на проявление ТГХ ауксиновой активности.
Пример 2. Росторегулирующая активность ТГХ на различных сельскохозяйственных культурах в условиях открытого грунта.
Полевые опыты в открытом грунте проводили в течение 5 лет (2002-2006 г.г.) на мягкой яровой пшенице Саратовская 29 в условиях Ивантеевского района Саратовской области, огурце сорта Кустовой в условиях Самарской области, томатах сорта Дубок в условиях Волгоградской области, картофеле сорта Невский в условиях Аркадакского района Саратовской области. Закладку опытов, уборку и учет урожайности проводили по методике государственных сортоиспытаний сельскохозяйственных культур (Москва, 1985, вып.2, 286 с.).
Перед посевом семена и клубни обрабатывали путем замачивания в растворе ТГХ с концентрацией 10-4 или 10-3% (ОД мг/л или 1 мг/л вещества) [см. В.Ф.Велик, Р.А.Кротова. Качество семян, способы предпосевной их подготовки // Сб. Овощеводство открытого грунта. - М.: Колос, 1984, с.108]. Контролем служила вода, в качестве эталона (стандарта) растворы промышленных биостимуляторов роста и развития растений иммуноцитофита и экстрасола.
Томаты высаживались рассадным способом в открытый грунт через 45 дней после посева семян.
Пшеницу, огурцы, картофель высаживали непосредственно в грунт замоченными и подсушенными семенами и клубнями.
Повторность опытов 4-кратная. Размер учетных делянок для всех культур - 25 м2, защитная зона - 1,5 м.
Для учета брали по 10 растений с каждой повторности.
Опыты закладывали на черноземных почвах. Подготовка почвы включала лущение, зябевую вспашку на глубину 25-30 см, весеннее боронование, двукратную культивацию. Картофель высаживали гребневым способом.
Перед посадкой рассады томатов вносили минеральные удобрения (суперфосфат 4 ц/га, хлористый калий 2 ц/га), при культивации вносили аммиачную селитру (1,5 ц/га).
В качестве удобрений на картофеле использовались аммиачная селитра, двойной суперфосфат, хлористый калий и аммофосфат (2:3:2:3).
В период вегетации томатов и огурцов было проведено 6-10 поливов, для картофеля провели 4 полива.
Учет урожая проводился со всех учетных делянок (табл.2, 3, 4, 6).
Из таблиц 2, 3, 4, 6 видно, что предпосевная обработка семенного материала ТГХ в виде растворов с концентрацией 10-4% и 10-3% способствует увеличению урожая у различных культур по сравнению с контролем на 4-48%.
Особенно эффективно обработка ТГХ сказалась на томатах сорта "Дубок" и картофеле сорта "Невский".
Под влиянием ТГХ существенно возросла крупность плодов томата и клубней картофеля по сравнению с контролем, на 40 и 15% соответственно. При одинаковом общем среднем количестве плодов с куста большая масса плодов дала более высокую общую урожайность с делянки.
Использование ТГХ для выращивания пшеницы и огурцов также привело к увеличению их продуктивности на 4-6% по сравнению с контролем.
Во всех вариантах опытов с ТГХ на пшенице увеличилось количество продуктивных стеблей на делянке, число зерен в колосе, масса1000 зерен.
Из таблицы 5 видно, что обработка семян томатов ТГХ способствовала повышению полевой всхожести семян, а также сдвинула на более ранние сроки этапы наступления органогенеза, что привело к получению ранней товарной продукции и снижению степени развития основных грибных заболеваний.
Пример 3. Изучение ТГХ в качестве индуктора устойчивости к грибным заболеваниям у различных сельскохозяйственных культур.
В полевых условиях проводили для всех культур учет степени развития основных грибных заболеваний: на пшенице - бурой ржавчины, мучнистой росы, корневой гнили; на огурцах - мучнистой росы; на томатах - септориоза, вершинной гнили, фитофтороза; на картофеле - фитофтороза [см. Фитосанитарная экспертиза с/х культур (рекомендации) 7 Москва, ФГНУ, Росинформагротех, МСХ РФ. Москва, 2002, 134 с.].
Из таблицы 7 видно, что обработка всех культур раствором ТГХ снизила развитие и распространенность основных грибных заболеваний, характерных для данных растений.
Так, под влиянием обработки ТГХ у пшеницы степень пораженности бурой ржавчиной снизилась на 0,1%, мучнистой росой на 0,4%, корневой гнилью на 6% по сравнению с контролем.
Существенный эффект от обработки ТГХ получен на огурцах. Развитие такого вредоносного для огурцов заболевания как мучнистая роса под влиянием обработки снизилось на 7%, что продлило период вегетации на 2 недели.
Положительный эффект от обработки ТГХ получен и для томатов. В варианте с ТГХ снизилась степень развития таких заболеваний как септориоз, вершинная гниль и, особенно, фитофтороз (на 2,2% по сравнению с контролем).
Развитие фитофтороза под влиянием обработки снизилось и у картофеля - на 13% по сравнению с контролем.
Снижение степени распространенности основных заболеваний под влиянием обработки биологически активными веществами позволяет исключить химические способы борьбы с этими заболеваниями и получить экологически чистую продукцию.
По результатам проведенных лабораторных и полевых исследований препарата ТГХ можно сделать заключение об его высокой биологической активности и протекторном действии на растения. Обладая многофункциональными регуляторными функциями, ТГХ включается в процессы репликации, транскрипции и трансляции, повышает активность ДНК и усиливает синтез и-РНК, что, в свою очередь, сопровождается интенсификацией роста и развития растений.
| Таблица 2 | ||||||
| Влияние ТГХ на продуктивность пшеницы Саратовская 29 (2002-2004 г.г.) | ||||||
| Вариант опыта | Длина колоса, см | Число зерен в колосе, шт. | Масса 1000 зерен, г | Количество продуктивных стеблей на делянке, шт. | Урожай | |
| ц/га | Прибавка, % | |||||
| Контроль | 6,9 | 17 | 29 | 310 | 13,3 | - |
| ТГХ - 10-4% | 7,0 | 21 | 31 | 336 | 13,9 | 4,5 |
| ТГХ - 10-3% | 7,0 | 24 | 34 | 347 | 14,1 | 6,0 |
| Стандарт | 7,0 | 20 | 30 | 331 | 13,8 | 3,7 |
| НСР05 | 0,04 | 0,12 | 1,3 | 9,8 | 0,15 |
| Таблица 3 | ||||
| Влияние ТГХ на продуктивность огурца сорта Кустовой (2004-2006 г.г.) | ||||
| Вариант опыта | Средняя масса 1 плода, кг | Среднее количество плодов с куста, шт. | Урожай | |
| кг/м2 | прибавка, % | |||
| Контроль | 0,18 | 12 | 42,7 | - |
| ТГХ - 10-4% | 0,15 | 16 | 44,3 | 3,7 |
| Стандарт | 0,19 | 19 | 47,5 | 11,2 |
| НСР05 | 0,01 | 0,12 | 0,56 |
| Таблица 4 | ||||
| Влияние ТГХ на продуктивность томата сорта Дубок (2002-2004 г.г.) | ||||
| Вариант опыта | Средняя масса 1 плода, кг | Среднее количество плодов с 1 растения, шт. | Урожай | |
| кг/м2 | прибавка, % | |||
| Контроль | 59,0 | 10,1 | 2,1 | - |
| ТГХ - 10-3% | 68,6 | 8,9 | 2,8 | 33,3 |
| ТГХ - 10-4% | 81,2 | 9,3 | 3,1 | 47,6 |
| Стандарт | 66,3 | 8,7 | 2,7 | 28,6 |
| НСР05 | 1,3 | 0,07 | 0,06 |
| Таблица 5 | ||||||
| Влияние ТГХ на прохождение этапов органогенеза у томатов сорта Дубок (среднее за 2002-2004 г.г.) | ||||||
| Вариант опыта | Полевая всхожесть, % | Даты наступления фаз органогенеза | ||||
| Всходы | Фаза 1 листа | Фаза бутонизации | Фаза цветения | Фаза созревания | ||
| Контроль | 78 | 11,05 | 14,05 | 13,06 | 18,06 | 14,07 |
| ТГХ - 10-3% | 88 | 12,05 | 15,05 | 14,06 | 18,06 | 12,07 |
| ТГХ - 10-4% | 95 | 9,05 | 11,05 | 10,06 | 13,06 | 8,07 |
| Стандарт | 89 | 11,05 | 12,05 | 12,06 | 16,06 | 11,07 |
| Таблица 6 | |||||
| Влияние ТГХ на продуктивность картофеля сорта Невский (2004-2006 г.г.) | |||||
| Вариант опыта | Появление всходов | Количество клубней с 1 куста, шт. | Масса 1 клубня, г | Урожай, | |
| ц/га | прибавка, % | ||||
| Контроль | 5,06 | 10 | 150 | 70 | - |
| ТГХ - 10-3% | 2,06 | 11 | 173 | 90 | 28,6 |
| Стандарт | 30,05 | 12 | 162 | 92 | 31,4 |
| HCP05 | 0,2 | 1,4 | 0,09 |
Средство для стимулирования роста и развития, защиты от грибковых заболеваний сельскохозяйственных культур, представляющее собой 7,7-диметил-2-фенил-4-(4-метоксифенил)-5-оксо-5,6,7,8-тетрагидрохинолин.
