Многофункциональные смесевые стресс-протекторы-фиторегуляторы

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Многофункциональные смесевые стресспротекторы-фиторегуляторы содержат в составе одно из соединений с ауксиновой активностью следующего ряда:

[C₆H₅CH₂(CH₃)₂NCH₂CH₂OCH₂C₆H₅]⁺Cl (1), или [(C₂H₅)₃NCH₂CH₂OCH₂C₆H₅]⁺Cl^- (2), или [(CH₃)₃NCH₂CH₂OCH₂C₆H₅]⁺Cl^- (3), или [C₆H₅CH₂(CH₃)₂NCH₂CH₂OH]⁺Cl^- (4), или [С₆H₅CH₂(СН₃)N(CH₂CH₂OH)₂]⁺Cl^- (5), или [C₆H₅CH₂N(CH₂CH₂OH)₃]⁺Cl^- (6), а также хлорхолинхлорид (С) или N,N-диметилморфолинийхлорид (М), или N,N-диметилпиперидинийхлорид (Р) в соотношении от 5 до 90% к одному из соединений (1), (2), (3), (4), (5) или (6). Их применяют путем предпосевной обработки семян и последующего опрыскивания вегетирующих растений. Изобретение позволяет улучшить всхожесть семян, ускорить укоренение посадочного материала, улучшить устойчивость посевов против метеорологических и фитопатогенных стрессов и повысить урожайность. 2 з.п. ф-лы, 19 табл.

 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к химическим средствам защиты растений от стрессов и к средствам регулирования роста, и развития растений. Для патентования предлагаются двухкомпонентные многофункциональные смесевые стресспротекторы-фиторегуляторы, содержащие в составе в качестве первого компонента одно из соединений ряда: [C₆H₅CH₂(CH₃)₂NCH₂CH₂OCH₂C₆H₅]⁺Cl^- (1), или [C₂H₅)₃NCH₂CH₂OCH₂C₆H₅]⁺Cl^- (2), или [CH₃)₃NCH₂CH₂OCH₂C₆H₅]⁺Cl^- (3), или [C₆H₅CH₂(CH₃)₂NCH₂CH₂OH]⁺Cl^- (4), или [C₆H₅CH₂(CH₃)N(CH₂CH₂OH)₂]⁺Cl^- (5), или [C₆H₅CH₂N(CH₂CH₂OH)₃]⁺Cl^- (6), а также в качестве второго компонента хлорхолинхлорид (С), или N,N-диметилморфолинийхлорид (М), или N,N-диметил-пиперидинийхлорид (Р) в соотношении от 5 до 90% к любому из соединений (1)-(6).

Соединения (1), (2), (3), (4), (5) и (6), в разной степени обладают антигиббереллиновой (ретардантной) активностью, которая обеспечивается наличием четвертичного аммониевого фрагмента [Р.Г.Гафуров, В.Ю.Григорьев, А.Н.Прошин, В.Г.Чистяков, И.В.Мартынов, Н.С.Зефиров. Роль молекулярных параметров четвертичных аммониевых солей в формировании их антигиббереллиновой активности. // Доклады РАН 2004. Т.394. № 5. С.710-714]. Ретардантная (антигиббереллиновая) активность фиторегуляторов (1) (2), отчетливо проявляется в лабораторных тестах на клеточной культуре гриба G. fujikuroi, на гипокотилях проростков огурца и на растениях огурца и томата, но умеренно выражена на зерновых, например, на ячмене [Н.В.Безлер, Н.В.Панина, Р.Г.Гафуров. Эффективность применения регулятора роста бензихол на яровом ячмене. // Агрохимия 2006. № 5. С.49-55]. Соединение (3) имеет повышенную ретардантную активность - на уровне хлорхолинхлорида (С). Она ярко проявляется и на зерновых.

В свою очередь, соединения (4), (5) и (6) обладают слабой ретардантной активностью, которая показана в лабораторных тестах на гипокотилях проростков огурца. Но их ретардантная активность не проявляется на зерновых.

Наряду с этим соединения (1), (2), (3), (4), (5) и (6) имеют яркую ауксиновую активность, что обеспечивается наличием бензильной группы при атоме азота или кислорода [Р.Г.Гафуров. Регуляторы роста растений. Патент РФ № 2221562. Приоритет от 12.11.1999. Бюл. изобрет.2001. № 29. Р.Г.Гафуров, А.А.Махмутова. Новая группа синтетических ауксиновых биомиметиков: N- и O-бензилсодержащие соединения. // Докл. РАН. 2003. Т.391. С.562-565. Р.Г.Гафуров, А.А.Махмутова. Рострегулирующая активность N- и O-бензилсодержащих соединений - новой группы синтетических аналогов природных ауксинов. // Приклад. биохим. и микробиол. 2005. Т.41. № 2. С.245-249].

Установлена стресспротекторная активность соединений (1), (2) и (3) [Л.В.Тимейко, С.Н.Дроздов, Н.П.Будыкина, Р.Г.Гафуров. Влияние этихола на терморезистентность и продуктивность огурца в весенних пленочных теплицах в Карелии. // Агрохимия. 2005. № 7. С.36-42. Н.П.Будыкина, С.Н.Дроздов, В.К.Курец, Л.В.Тимейко, Р.Г.Гафуров. Действие этихола и бензихола на растения томата в связи с изменением температурных условий. // Агрохимия. 2005. № 4. С.32-36]. Соединения (4), (5) и (6) являются структурными аналогами соединений (1), (2) и (3) и содержат те же эффекторные фрагменты, которые определяют совместно стресспротекторную активность, а именно четвертичную аммониевую и бензильную группы, а также оксиэтильную группу - аналог бензоксиэтильной группы. Следовательно, и они должны обладать стресспротекторной активностью. Как ниже показано заявителями, присутствие соединений (4), (5) и (6) в смесях с ретардантами (С), (М) или (Р) действительно придает смесям выраженную стресспротекторную активность.

Хлорхолинхлорид (С), N,N-диметилморфолинийхлорид (М) и N,N-диметилпиперидинийхлорид (Р) являются известными ретардантами с высокой активностью, которая проявляется в лабораторных тестах уже в концентрациях, начиная от 10^-7 г-моль/л по отношению как к широколистным, так и к зерновым культурам [К.З.Гамбург, О.Н.Кунаева, Г.С.Муромцев и др. Регуляторы роста растений. М.: Колос. 1979. 246 с. Л.Дж.Никкел. Регуляторы роста растений. Применение в сельском хозяйстве. М.: Колос. 1984. 192 с. Louis G. Nickell. Plant Growth Regulators. Agricultural Uses. Berlin: Springer Verlag. 1982. H.H. Мельников. Пестициды. М.: Химия. 1987. С.93-103]. Сами по себе ни тот, ни другой, ни третий не обладают ауксиновой активностью, но имеют некоторую степень стресспротекторной активности.

Заявителями показано, что ретарданты (С), (М) и (Р) при добавлении их к фиторегуляторам (1)-(6) усиливают ретардантную активность последних. Она синергически сочетается с ярко выраженной ауксиновой активностью соединений (1)-(6), что усиливает ризогенез при прорастании семян, а также ускоряет и синхронизирует развитие плодоэлементов при плодоношении и в итоге повышает урожайность.

Заявителем установлено, что полученные многофункциональные смесевые стресспротекторы-фиторегуляторы (МССФ) обладают высокой стресспротекторной и рострегулирующей активностью и продуктивной эффективностью, что определяется синергизмом согласованного и взаимодополняющего положительного действия компонентов смеси на системы регулирования роста и развития растений - ауксиновую и гиббереллиновую, а также на системы, которые определяют устойчивость растений к стрессам.

Культурные растения имеют разную природную чувствительность к экзогенным антигиббереллинам и ауксинам. Предлагаемое к патентованию изобретение позволяет подобрать для любой культуры оптимальный смесевой стресспротектор-фиторегулятор из числа патентуемых в зависимости от ее чувствительности к антигиббереллиновому и проауксиновому воздействию. Кроме того, чувствительность растений к действию экзогенных фиторегуляторов сильно зависит от погодных условий. Для получения хорошего урожая в условиях с повышенной влажностью, как правило, требуется применение средств с повышенной ретардантной (антигиббереллиновой) активностью для предупреждения израстания и полегания. В засушливых условиях для повышения урожайности, напротив, необходимы фиторегуляторы с пониженной ретардантной (антигиббереллиновой) и увеличенной ауксиновой активностью. Патентуемое изобретение позволяет выбрать оптимальный для данных погодных условий смесевой стресспротектор-фиторегулятор.

Таким образом, предлагаемые к патентованию многофункциональные смесевые стресспротекторы-фиторегуляторы (МССФ) являются новыми по составу и полезными по высокой стресспротекторной, рострегулирующей и продуктивной эффективности.

В таблицах 1 и 2 приводим данные о составе многофункциональных смесевых стресспротекторов-фиторегуляторов (МССФ).

В табл.3 приведены данные о ретардантной активности МССФ на основе соединений (1), (2), (3) в стандартном лабораторном тесте по торможению роста гипокотилей из семян огурца сорта "Либелла" [H.Namura, H.Yagy, T.Iwata, S.Tamura. Agr. Biol. Chem. 1974. V.38, №1, p.141-148]. В табл.4 приведены аналогичные данные для МССФ на основе соединений (4), (5) и (6). Как видно из таблиц, МССФ обладают выраженной ретардантной активностью на уровне соответственно хлорхолинхлорида, N,N-диметилморфолинийхлорида или N,N-диметилпиперидинийхлорида. Причем ретардантная активность смесей на основе соединений (4), (5) и (6) проявляется на ячмене при содержании в смесях 5% одного из ретардантов (С), (М) или (Р). При увеличении их содержания до 10% ретардантная активность смесей растет, выходит на плато и в дальнейшем практически не меняется.

В таблицах 5 и 6 приводим данные о влиянии МССФ на укоренение 10-дневных стеблевых и листовых черенков фасоли, что является стандартным тестом на проявление ауксиновой активности [В.И.Кефели, М.Х.Чайлахян, Р.Х.Турецкая, Э.М.Коф и др. Физиология растений, 1975. Т.22, вып.6, с.1291]. Из приведенных данных видно, что все исследованные МССФ обладают ауксиновой активностью на уровне исходных стресспротекторов-фиторегуляторов (1), (2), (3), (4), (5), (6) и эталонных ауксинов - калиевой соли индолил-3-уксусной кислоты и нафтил-2-уксусной кислоты.

В таблицах 7 и 8 показано влияние МССФ по табл.1 и 2 на прорастание и укоренение семян ячменя. Видно, что патентуемые МССФ не имеют гербицидной активности при концентрациях 0,0001 г-моля/л и менее. Рабочие растворы с такими концентрациями действующих веществ (д.в.) и используются обычно для регулирования роста и развития растений на практике. При более высоких концентрациях (>0,0001 г-моль/л) МССФ проявляют слабую гербицидную активность на уровне эталонных ауксиновых препаратов, ингибируя развитие корня и понижая всхожесть.

Выраженная ауксиновая активность при концентрациях д.в. <0,001 г-моля/л проявляется в характерной стимуляции развития корневой системы проростков. Длина корня проростков из семян ячменя сорта Одесский 100, обработанных патентуемыми соединениями, на 20-25% больше, чем в контроле. При этом на 8-10% возрастает число вторичных корешков. Оба фактора существенны для укоренения любых посевов. Для проявления указанных эффектов достаточно присутствия в смеси 10 мольных процентов одного из соединений (1), (2), (3), (4), (5) или (6).

В вегетационных опытах установлено, что многофункциональные смесевые фиторегуляторы по табл.1 обладают выраженной стресспротекторной активностью при засухе, а в год с повышенным уровнем осадков в конце лета предохраняют посевы от полегания и обеспечивают существенную прибавку урожая.

В Центрально-Черноземном регионе 1998 и 1999, 2001 и 2002 годы были контрастными по метеорологическим условиям (см. табл.9). 1999 и 2002 годы были засушливыми. В 1998, 2001 годах месячные температуры и уровень осадков благоприятствовали растениеводству. В 1998 году с апреля по июль осадки были на уровне средних многолетних, зато в августе этот уровень был превышен более чем в два раза. Стояла ветреная дождливая погода, и посевы зерновых пострадали от полегания. Лето 1999 года, напротив, было засушливым с недобором половины среднемесячной нормы осадков в период с мая по июль, а в августе средний многолетний уровень осадков был снова превышен в 1,5 раза. При этом среднемесячные температуры с апреля по июль, за исключением мая, были на 1,5-3 градуса выше, чем среднемноголетние. Еще более засушливым был 2002 год с недобором осадков в июне в 1,5 раза, в июле в 2 раза и в августе в 24 раза по сравнению с многолетним уровнем. Контрастные метеорологические условия позволили установить эффективность МССФ как в условиях достаточного или избыточного увлажнения, так и в условиях умеренной засухи. В таблицах 11-17 приводим полученные результаты.

Как видно из таблиц 11-17, многофункциональные смесевые фиторегуляторы по табл.1 и 2, содержащие более 10% ретардантов (С), (М) и (Р), проявляют ретардантную активность по отношению к ячменю практически на уровне чистых ретардантов. В то же время налицо и ярко выраженная стресспротекторная активность, проявившаяся в достоверном увеличении массы 1000 зерен за счет улучшения налива колоса. Очевидно, что это связано с образованием более мощной корневой системы у растений в опыте под действием ауксиновой активности соединений (1), (2), (3), (4), (5) и (6) (ср. с данными табл.7 и 8) и улучшением налива колоса за счет усиления аттракции зерновками питательных веществ под воздействием ауксиновой и ретардантной активности соединений. При этом эталонный ретардант хлорхолинхлорид так же, как N,N-диметилморфолинийхлорид и N,N-диметилпиперидинийхлорид, достоверно уступали всем МССФ по влиянию на массу урожая зерна в засушливых 1999 и 2002 годах. Следует отметить, что применение МССФ полностью предотвратило ветровое полегание посевов во все четыре года испытаний.

Многофункциональные смесевые стресспротекторы-фиторегуляторы (МССФ) на основе соединений (1), (2), (3), (4) (5) и (6) и ретардантов хлорхолинхлорида (С), N,N-диметилморфолинийхлорида (М) и N,N-диметилпиперидинийхлорида (Р) проявили иммуномодуляторную и стресспротекторную активность к стрессу, вызываемому фитопатогенами. Все МССФ существенно уменьшали поражение ячменя корневыми гнилями. Семена перед севом обрабатывались растворами МССФ, вегетирующие растения в фенофазе кущения опрыскивались растворами МССФ в той же концентрации. Применялись растворы МССФ, которые содержали по 90% соединений (1), (2), (3), (4), (5) или (6) и по 10% ретардантов хлорхолинхлорида (С), N,N-диметилморфолинийхлорида (М) или N,N-диметилпиперидинийхлорида (Р). Контролировалось развитие и распространение корневых гнилей. В таблицах 18 и 19 приводим усредненные данные о влиянии МССФ на устойчивость ярового ячменя к корневым гнилям за два года испытаний в 1998 и 1999 годах.

Ниже приведен пример типового эксперимента по влиянию МССФ на следующие параметры: высота стебля растения, число зерен в колосе, масса 1000 зерен.

По 20 растений ячменя выращивали в вегетационных сосудах Митчерлиха на 6 кг смеси дерново-подзолистой почвы, торфа и песка, взятых в соотношении 3:1:1. В ходе вегетации при вхождении растений в фазы кущения, трубкования и колошения в сосуды трижды вносились удобрения с NPK соответственно 0,9 (N), 0,6 (P₂O₅) и 0,9 (K₂O) граммов на 1 сосуд. Использовали следующую схему опытов. Семена ячменя сорта Одесский 100 обрабатывали полусухим способом смесевыми фиторегуляторами по табл.1 и 2 или бензихолом в концентрации 10^-5 г-моль/л; семена контрольных посевов опрыскивали равным количеством воды. Растения в фазе полного кущения опрыскивали водными растворами многофункциональных смесевых фиторегуляторов по табл.1 и 2 в концентрации 10^-5 г-моль/л; контрольные растения опрыскивали водой (контроль) или растворами хлорохолинхлорида, или N,N-диметилморфолиния, или N,N-диметилпиперидиния (эталоны). Применялись дозы, рассчитанные на 1 г-моль/га по д.в. при стандартной для ЦЧР густоте стояния. В опытах контролировались: высота стебля, число зерен в колосе, масса 1000 зерен. Повторность опытов пятикратная. Молярную концентрацию МССФ рассчитывали по средневзвешенной молекулярной массе компонентов смеси. Концентрация 10^-5 г-моль/л была выбрана на основе экспериментальных данных по влиянию стресспротекторов-фиторегуляторов на прорастание и укоренение семян ячменя, приведенных в табл.7 и 8.

1. Применение в растениеводстве в качестве фиторегуляторов, обладающих одновременно ауксиновой и повышенной ретардантной активностью, многофункциональных стресс-протекторов-фиторегуляторов, содержащих в составе: одно из соединений с ауксиновой активностью из следующего ряда:
[C₆H₅CH₂(CH₃)₂NCH₂CH₂OCH₂C₆H₅]⁺Cl^- (1), или [(С₂Н₅)₃NCН₂СН₂OСН₂С₆Н₅]⁺Сl^- (2), или [(СН₃)₃NСН₂СН₂OСН₂С₆Н₅]⁺Сl^- (3), или [C₆H₅CH₂(CH₃)₂NCH₂CH₂OH]⁺Cl^- (4), или [С₆Н₅CH₂(CH₃)N(CH₂CH₂OH)₂]⁺Cl^- (5), или [С₆Н₅СН₂N(СН₂СН₂OН)₃]⁺Сl^- (6), а также одно из соединений из следующего ряда:
хлорхолинхлорид (С), или N,N-диметилморфолинийхлорид (М), или N,N-диметил-пиперидинийхлорид (Р) в соотношении от 5 до 90% к одному из соединений (1), (2), (3) (4), (5) или (6).

2. Применение в растениеводстве многофункциональных стресс-протекторов-фиторегуляторов по п.1, отличающееся тем, что многофункциональные смесевые стресс-протекторы-фиторегуляторы по п. 1 применяют путем предпосевной обработки семян для улучшения всхожести семян, ускоренного укоренения всходов и посадочных материалов.

3. Применение в растениеводстве многофункциональных стресс-протекторов-фиторегуляторов по п.1, отличающееся тем, что многофункциональные смесевые стресс-протекторы-фиторегуляторы по п. 1 применяют путем предпосевной обработки семян и последующего опрыскивания вегетирующих растений для повышения устойчивости посевов против метеорологических и фитопатогенных стрессов и для увеличения урожайности.