Средство, проявляющее росторегулирующую и иммуномодулирующую активность
Владельцы патента RU 2513621:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" (СГАУ) (RU)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" (СГУ) (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к регуляторам роста растений. Средство представляет собой соединение 5,5-диметил-2-(1-(4-метоксифенил)-3-фенил-3-оксопропил)-циклогександион-1,3
Предлагаемое средство наряду с повышенным ростостимулирующим действием обладает иммуномодулирующими свойствами.12 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к регуляторам роста растений, и может быть применено в качестве иммуномодулирующего средства.
Известно 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. Изобретение может быть использовано для обработки семян или клубней с целью повышения их всхожести и устойчивости к грибным заболеваниям (см. пат. РФ на изобретение №2359457, МПК A01N 43/42, А01Р 21/00, А01Р 3/00).
Однако известное средство обладает недостаточными росторегулирующими и иммуномодулирующими свойствами.
Известно средство для лечения и профилактики кишечных гельминтозов животных представляющее собой вещество ряда 5,5-диметил-2-(1-R,3-фенил-3-оксопропил)-циклогександиона-1,3, причем в качестве заместителей (R) могут быть фенил-, либо 4-метоксифенильные группы. Средство обладает высокой терапевтической эффективностью при аскаридозе и других кишечных гельминтозах животных (см. пат. РФ на изобретение №2132185, МПК А61К 31/12, A01N 35/06).
Однако известное средство не применялось для ускорения роста и повышения иммунитета.
Технический результат заявляемого решения заключается в повышении росторегулирующих и иммуномодулирующих свойств.
Заявлено средство, проявляющее росторегулирующую и иммуномодулирующую активность, представляющее собой соединение 5,5-диметил-2-(1-(4-метоксифенил)-3-фенил-3-оксопропил)-циклогександион-1,3
(далее МФК)
Заявленное средство получают конденсацией по Михаэлю циклического (3-дикетона-5,5-диметилциклогексан-1,3-диона (димедон) с халконами бензальацетофеноном (R=фенил) и с 4-метоксибенральацетофеноном (R=4-метоксифенил) в условиях основного катализа. В качестве катализатора используют пиперидин либо этилат натрия. Выход продуктов составляет от 59 до 87%. Состав и строение полученных трикетонов были подтверждены данными элементного анализа и ИК-спектроскопии. Образцы соединений, используемых в данных исследованиях, были идентифицированы по температуре плавления, пробы смешивания с образцами, полученными ранее (Л.И.Лелюх, К.М.Коршунова, В.Г.Харченко. Синтез трикетонов -1,3-ди-арил-3-(2-дигидрорезорцинил)-1-пропанонов // Химия и химическая технология. - 1975. - т.XVIII. - вып.1. - с.1537- 1539.).
Пример 1. Лабораторные исследования росторегулирующего действия препарата МФК по оценке интенсивности формирования проростков, энергии прорастания и лабораторной всхожести семян, активности фермента пероксидазы в проростках, активности амилаз в зерне и качества зерна.
Опыты проводили на огурцах сорта Феникс, томатах сорта Волгоградский ранний, яровой пшенице сорта Саратовская 68 в 2007-2009 гг.
Для оценки действия МФК на процессы прорастания огурца и томата по 50 семян каждой культуры замачивали на 24 часа в растворе МФК с концентрацией 10-3% (10 мг вещества на 1 л раствора), затем промывали водой и подсушивали [См. Велик В.Ф., Кротова Р.А. Качество семян, способы предпосевной их подготовки// Сб. Овощеводство открытого грунта. - М.: Колос, 1984. - С.108].
Стандартом в опытах на огурцах и томатах был раствор промышленного стимулятора роста растений Иммуноцитофита (ИЦ), обработка которым производилась по рекомендуемой методике (см. Кульнев А.И. Многоцелевые стимуляторы защитных реакций роста и развития растений (на примере препарата Иммуноцитофит) / А.И.Кульнев, Е.А.Соколова. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1997.-100 с.).
Контролем в опытах служила вода.
В исследованиях с яровой пшеницей стандартом являлся раствор зообактериального удобрения Ценоза, приготовленного на основе измельченной массы соломы яровой пшеницы [См. А.С. №14548151]. Контролем была вода.
В одном из вариантов опыта на пшенице замачивание семян в растворе МФК сочетали с замачиванием в растворе Ценоза.
В лабораторных опытах с пшеницей также использовали семена, выращенные в полевых условиях на разных фонах питания с применением предпосевной обработки семян водой и раствором МФК при внесении в рядки перед посевом полного минерального удобрения N16P16K16.
Для получения проростков, семена всех культур проращивали во влажных рулонах фильтровальной бумаги в термостате при 24-25°С до появления ростков длиной 20-40 мм [См. Большой практикум по физиологии растений/ Гаврилина В.Ф., Ладыгина М.Е., Хаидобина Л.М./ Высш. шк.,1975. - 391 с].
Лабораторную всхожесть и энергию прорастания семян оценивали по общепринятой методике (см. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести).
Наблюдения за формированием проростков у огурца сорта Феникс и томата сорта Волгоградский ранний показали, что энергия прорастания, как у огурца, так и у томата, обработанных раствором МФК, была выше, чем в контроле и чем при обработке промышленным стимулятором ИЦ (табл.1). В варианте с МФК у обеих культур формировались более мощные ростки с хорошо развитой корневой системой.
Результаты исследования лабораторной всхожести и энергии прорастания семян пшеницы свидетельствуют о том, что препарат МФК увеличивает эти показатели по сравнению с контролем на 3-6% и усиливает эффект применения Ценоза и N16P16K16 (табл.2).
В проростках всех изучаемых культур определяли активность фермента пероксидазы. Полученные ростки отделяли от семян, растирали с холодным ацетатным буфером (рН 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 методике с орто-фенилендиамином (см. Суслова Т.А., Хорошева Т.М. К вопросу о биохимических аспектах устойчивости люцерны к микоплазмозу // Сб.: Защ. раст. - Саратов, 1993. - С.111.).
По всем культурам обработка препаратом МФК привела к существенной активации фермента пероксидазы по сравнению с контролем и стандартом (табл.3).
В опытах на пшенице применение МФК значительно усилило действие Ценоза и N16P16K16. Активность пероксидазы в вариантах Ценоз + МФК и N16P16K16 + МФК возросла по сравнению с контролем на 2475 и 3175 уд.ед./100 г сырого вещества соответственно.
Подобный эффект от обработки препаратом МФК свидетельствует о его высокой биологической активности и способности включаться в окислительно-восстановительные процессы в растениях.
В зерне пшеницы определяли суммарную активность амилаз по количеству нерасщепленного амилазой крахмала на фотоколориметре после обработки йодом (см. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений. М.: Высш.шк.,1985. - 256 с).
Снижение активности амилаз в зерне способствует повышению устойчивости зерновых культур к прорастанию на корню, поскольку предуборочное прорастание снижает посевные и технологические качества зерна (см. Сергеев А.В. Селекция, семеноводство и возделывание тритикале. - М.: Агропромиздат, 1982. - 30 с).
Под влиянием обработки МФК амилазная активность в зерне пшеницы существенно снизилась по сравнению с контролем (табл.4).
В случае применения МФК в сочетании с Ценозом и N16P16K16 такого эффекта не отмечено.
Важным показателем качества зерна пшеницы является содержание в нем сырой клейковины и ее качество (ИДК).
Определение количества сырой клейковины в зерне пшеницы и ее качества проводили по общепринятой методике (см. ГОСТ 27839-88 Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины).
При использовании препарата МФК содержание сырой клейковины в зерне пшеницы было больше по сравнению с контролем на 3-4% (табл.5).
В среднем на 1% препарат МФК повышал этот показатель при использовании Ценоза и N16P16K16.
Применение МФК не ухудшало качество клейковины, во всех вариантах опыта качество клейковины можно отнести ко II группе качества.
Пример 2. Росторегулирующая активность МФК на различных сельскохозяйственных культурах в условиях открытого грунта.
Полевые опыты в открытом грунте по изучению МФК проводили в течение 2007-2009 гг. на огурце сорта Феникс в условиях Базарно-Карабулакского района Саратовской области, на томатах сорта Волгоградский ранний в условиях Ново-Бурасского района Саратовской области и яровой пшенице сорта Саратовская 68 в условиях Аркадакского района Саратовской области.
Закладку опытов, уборку и учет урожайности проводили по методике государственных сортоиспытаний сельскохозяйственных культур [См. Москва ВАСХНИЛ ВИУА. - 1985, вып.2. - 286 с].
Статистическую обработку данных проводили по методу Доспехова (см. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с).
Перед посевом семена огурца и томатов замачивали в воде, растворах ИЦ и МФК на 24 часа, затем промывали водой и подсушивали. Норма расхода препарата МФК составила 50 мг/га.
Семена пшеницы замачивали в воде, растворе Ценоза и растворе МФК, а также в соответствии с планом опыта последовательно обрабатывали Ценозом, затем МФК.
В двух вариантах опыта на пшенице в рядки перед посевом вносили полное минеральное удобрение N16P16K16: под семена, замоченные в воде, и под семена, замоченные в препарате МФК.
Объем рабочего раствора для замачивания 1 т семян составлял 80 л.
Томаты высаживали в открытый грунт рассадным способом через 45 дней после посева семян.
Посев огурцов и пшеницы проводили непосредственно в грунт обработанными семенами.
Повторность опытов 4-кратная. Размер учетных делянок для всех культур составлял 25 м2, защитная зона - 1,5 м.
Для учета брали 10 растений с каждой повторности.
Опыты закладывали на черноземных почвах. Подготовка почвы включала зяблевую вспашку на глубину 25-27 см, весеннее боронование, двукратную культивацию. Посевы пшеницы прикатывали кольчатыми катками.
Перед посадкой огурца и рассады томатов вносили минеральные удобрения (суперфосфат 4 ц/га, хлористый калий 2 ц/га), при культивации вносили аммиачную селитру (1,5 ц/га).
В период вегетации огурца и томатов было проведено 6-10 поливов. Пшеницу выращивали в богарных условиях.
Из табл.6 видно, что под влиянием обработки МФК полевая всхожесть у всех культур возросла: у огурца - на 15%, у томатов - на 6%, у пшеницы - на 5% по сравнению с контролем. Полевая всхожесть пшеницы также существенно повышалась при сочетании препарата МФК с Ценозом и N16P16K16.
Обработка семян огурца и томатов препаратом МФК положительно повлияла на формирование более ранней товарной продукции. Этапы наступления органогенеза под действием МФК сдвинулись на более ранние сроки (табл.7).
Из таблиц 8 и 9 следует, что предпосевная обработка семенного материала огурцов и томатов раствором МФК способствовала увеличению урожая на 11% и 51% соответственно.
При этом у обеих культур в варианте с МФК существенно возрастало количество плодов с одного растения, плоды формировались более крупными.
Обработка семян препаратом МФК для выращивания яровой пшеницы изменила в положительную сторону такие морфологические показатели, как высота растений и длина колоса (табл.10).
Во всех вариантах опытов на пшенице с применением МФК повысились показатели элементов продуктивности (табл.11).
При обработке семян пшеницы раствором МФК количество колосков в одном колосе возросло на 29% по сравнению с контролем, количество зерна в колосе - на 15,5%, масса 1000 зерен - на 10,4%, урожайность - на 14,1%.
Сочетание МФК с Ценозом и полным минеральным удобрением способствовало еще большему увеличению урожайности - на 23,4 и 32,5% соответственно.
Приведенные данные свидетельствуют о собственном росторегулирующем действии препарата МФК на овощные и зерновые культуры, а также способности его интенсифицировать действие экологически безопасного зообактериального удобрения (Ценоза).
Пример 3. Изучение МФК в качестве индуктора устойчивости к грибным заболеваниям у овощных культур (см. Защита растений от болезней // под. ред. В.А.Шкаликова - М.: Колос, 2003. - С.254.).
В полевых условиях на огурцах и томатах проводили учет степени развития основных грибных заболеваний: на огурце пораженность мучнистой росой; на томатах пораженность и распространенность фитофтороза и пораженность альтернариозом (см. Фитосанитарная экспертиза сельскохозяйственных культур (рекомендации). М.: Росинформагротех Министерства с. - х. РФ, 2002.-134 с.).
Учет болезней томатов проводили путем осмотра растений на корню и при проведении сбора плодов (см. Ореховская М.В., Гуркина Л.К. Болезни томатов// Защита растений. - 1990. - №3. - С.54).
Учет степени развития на огурце мучнистой росы проводили в три этапа: начало цветения, первое плодоношение, массовое плодоношение (см. Методика ВИЗР, 1985).
Результаты полевых испытаний указывают на то, что МФК интенсифицирует процессы клеточного метаболизма растений и индуцирует их устойчивость к заболеваниям.
Под воздействием МФК пораженность мучнистой росой огурца на этапе массового плодоношения была на 4% меньше, чем в контроле (табл.12).
Индуцирующее действие МФК выявлено и на томатах (табл.12). Под влиянием обработки пораженность фитофторозом снизилась на 50%, распространенность фитофтороза уменьшилась на 40%, в меньшей степени в варианте с МФК на томатах проявлялся альтернариоз.
Результаты полевых опытов по изучению индуцирующего действия МФК напрямую коррелируют с данными лабораторных исследований по определению активности фермента пероксидазы (см. Пример 1).
В растительной клетке пероксидаза выполняет защитную функцию, поэтому усиление пероксидазной активности в растениях можно считать одной из форм их биологической защиты (см. Андреева В.А. Фермент пероксидаза. - М.: Наука, 1988. - 125 с.).
Под влиянием МФК активность пероксидазы в проростках огурца, томатов и пшеницы существенно возросла (табл.3).
Можно полагать, что под действием МФК в клетке растения происходит интенсификация процессов окисления - восстановления и, как результат, накапливается перекись водорода, являющаяся одной из активных форм кислорода, принимающих участие в индуцировании иммунитета растений (см. Озерцковская О.Л., Васюкова Н.И. Действие иммуномодуляторов на устойчивость и восприимчивость картофеля к Phytophtora infestans// Физиология растений. - 2006. - Т.53, №4. - С.546-553).
Таким образом, в результате лабораторных опытов и полевых испытаний установлена высокая росторегулирующая и иммуномодулирующая активность препарата МФК.
Препарат МФК интенсифицирует процессы клеточного метаболизма, в том числе и окислительно-восстановительные, что приводит к положительным морфологическим изменениям у растений; формированию более мощной корневой системы и надземной части, интенсификации стадий вегетации, развитию генеративных органов.
Под влиянием МФК имеет место увеличение общей товарной урожайности, повышение устойчивости растений к заболеваниям, что ведет к повышению уровня рентабельности производства.
Так окупаемость затрат на огурце при применении МФК составила 700 руб. против 300 руб. в варианте с ИЦ, на томатах - 80,7 руб. (МФК) против 64,8 руб. (ИЦ), на пшенице уровень рентабельности в вариантах с МФК варьировал от 102,5 до 121,4%.
Таблица 1.
Влияние МФК на формирование проростков огурца сорта Феникс и томатов сорта Волгоградский ранний (среднее за 2007 - 2009 гг.)
| Показатель | Огурцы | Томаты | ||||
| Контроль,H2O | Стандарт, ИЦ | МФК, 10-3% | Контроль, H2O | Стандарт, ИЦ | МФК, 10-3% | |
| Длина ростков, см | 4,2 | 5,8 | 6,4 | 1,2 | 1,6 | 2,1 |
| Длина корней, см | 3,0 | 5,8 | 7,9 | 1.8 | 2,1 | 2,8 |
| Энергия прорастания, % | 52 | 58 | 62 | 48 | 51 | 56 |
Таблица 2.
Влияние МФК и приемов предпосевной обработки семян яровой пшеницы Саратовская 68 на их посевные качества (среднее за 2007-2009 гг.)
| Показатели Варианты |
Энергия прорастания,% | Лабораторная всхожесть, % | Масса проростков, г |
| Контроль, Н2О | 52 | 88 | 5,4 |
| Стандарт, Ценоз | 64 | 92 | 7,0 |
| МФК, 10-3% | 60 | 91 | 6,0 |
| Ценоз + МФК·10-3% | 66 | 94 | 7,6 |
| N16P16K16 | 67 | 93 | 7,0 |
| N16P16K16+МФК·10-3% | 67 | 95 | 7,6 |
| HCP05 | 2,2 | 1,6 | 0,4 |
Таблица 3
Влияние МФК и приемов предпосевной обработки семян на активность пероксидазы (уд. ед. / 100 г сырого вещества) у разных сельскохозяйственных культур (среднее за 2007-2009 гг.)
| Культура | Варианты | Активность пероксидазы |
| Огурец | Контроль, Н2О | 59 |
| Стандарт, ИЦ | 101 | |
| МФК, 10-3% | 150 | |
| Томаты | Контроль, H2O | 28 |
| Стандарт, ИЦ | 42 | |
| МФК, 10-3% | 58 | |
| Пшеница | Контроль, H2O | 3321 |
| Стандарт, Ценоз | 4552 | |
| МФК, 10-3% | 5334 | |
| Ценоз + МФК·10-3% | 5796 | |
| N16P16K16 | 4934 | |
| N16P16K16+МФК·10-3% | 6496 |
Таблица 4
Влияние МФК и агроприемов на активность амилаз в зерне яровой пшеницы Саратовская 68 (среднее за 2007-2009 гг.)
Таблица 5
Влияние МФК и агроприемов на качество зерна яровой пшеницы Саратовская 68(среднее за 2007-2009 гг.)
| Показатели | Варианты опыта | |||||
| Контроль,H2O | Стандарт, Ценоз | МФК, 10-3% | Ценоз + МФК·10-3% | N16P16K16 | N16P16K16+МФК·10-3% | |
| Сырая клейковина, % | 25,1 | 27,2 | 27,5 | 28,4 | 27,6 | 28,8 |
| ИДК | 95 | 80 | 76 | 80 | 76 | 77 |
Таблица 6
Влияние препарата МФК и агроприемов на полевую всхожесть огурца, томата, пшеницы (среднее за 2007-2009 гг.)
| Культура | Варианты | Полевая всхожесть, % |
| Огурец | Контроль, Н2О | 60,0 |
| Стандарт, ИЦ | 71,0 | |
| МФК, 10-3% | 75,0 | |
| Томаты | Контроль, Н2О | 81,0 |
| Стандарт, ИЦ | 83,0 | |
| МФК 10-3% | 87,0 | |
| Пшеница | Контроль, Н2О | 76,3 |
| Стандарт, Ценоз | 80,3 | |
| МФК, 10-3% | 81,3 | |
| Ценоз+МФК·10-3% | 84,1 | |
| N16P16K16 | 82,7 | |
| N16P16K16+МФК·10-3% | 87,2 |
Таблица 7
Влияние МФК на прохождение этапов органогенеза у огурца и томатов в открытом грунте (среднее за 2007-2009 гг.)
| Варианты опыта | Огурец | Томаты | ||||
| Цветение | Начало плодоношения | Цветение | Начало плодоношения | Массовое плодоношение | Созревание | |
| Контроль, H2O | 26.07 | 01.08 | 2906 | 15.07 | 22.07 | 30.07 |
| Стандарт, ИЦ | 26.07 | 29.07 | 27.06 | 12.07 | 21.07 | 26.07 |
| МФК, 10-3% | 25.07 | 28.07 | 25.06 | 11.07 | 18.07 | 25.07 |
Таблица 8
Влияние МФК на продуктивность огурца сорта Феникс (среднее за 2007-2009 гг.)
| Варианты опыта | Количество плодов с 1 растения, шт. | Средняя масса 1 плода, г | Урожай, кг/м2 | Прибавка, %к контролю |
| Контроль, Н2О | 18,0 | 136,5 | 25,0 | - |
| Стандарт, ИЦ | 21,3 | 150,0 | 28,1 | 7,7 |
| МФК, 10-3% | 22,8 | 150,0 | 29,1 | 11,5 |
| НСР05 | 0,4 | 4,1 | 0,7 |
Таблица 9
Влияние МФК на продуктивность томата сорта Волгоградский ранний (среднее за 2006-2009 гг.)
| Варианты опыта | Количество плодов с 1 растения, шт. | Масса 1 плода, г | Урожайность,кг/м2 | Прибавка, % к контролю |
| Контроль, H2O | 25 | 80 | 10,4 | - |
| Стандарт, ИЦ | 27 | 100 | 13,5 | 17 |
| МФК, 10-3% | 29 | 120 | 17,4 | 51 |
| НСР05 | 0,89 | 13,0 | 1,7 |
Таблица 10
Влияние МФК и агроприемов на морфологические показатели пшеницы Саратовская 68 (среднее за 2007-2009 гг.)
| Варианты Показатели |
Контроль, H2O | МФК,10-3% | Ценоз | Ценоз+МФК·10-3% | N16P16K16 | N16P16K16+МФК·10-3% |
| Высота растений, см | 68,3 | 75,4 | 70,2 | 76,4 | 77,2 | 78,7 |
| Длина колоса, см | 6,3 | 7,5 | 6,8 | 7,4 | 7,4 | 7,6 |
Таблица 11
Влияние МФК и агроприемов на продуктивность пшеницы Саратовская 68 (среднее за 2007-2009 гг.)
| Показатели Варианты |
Количество колосков в одном колосе, шт. | Количество зерна в колосе, шт. | Масса 1000 зерен, г | Урожайность | |
| т/га | Прибавка, % | ||||
| Контроль, Н2О | 9,4 | 19,3 | 33,4 | 1,51 | |
| Стандарт, Ценоз | 11,4 | 22,0 | 36,3 | 1,66 | 9,9 |
| МФК, 10-3% | 12,1 | 22,3 | 36,9 | 1,72 | 14,1 |
| Ценоз+МФК·10-3% | 12,6 | 23,7 | 37,8 | 1,86 | 23,4 |
| N16P16K16 | 10,4 | 23,7 | 37,7 | 1,81 | 19,9 |
| N16P16K16+МФК·10-3% | 14,0 | 25,3 | 39,5 | 2,00 | 32,5 |
| НСР05 | 0,40 | 0,72 | 1,12 | 0,11 |
Таблица 12
Влияние МФК на пораженность огурца и томата основными болезнями (среднее за 2007-2009 гг.)
| Варианты | Огурец, пораженность мучнистой росой, % | Томаты | ||||
| Начало цветения | Начало плодоношения | Массовое плодоношение | Фитофтороз | Альтернариоз, пораженность, балл | ||
| Пораженность, % | Распростр., % | |||||
| Контроль, H2O | 3,75 | 6,25 | 10,0 | 70 | 70 | 4 |
| ИЦ | 0 | 3,15 | 7,25 | 45 | 60 | 4 |
| МФК, 10-3% | 0 | 2,15 | 6,25 | 20 | 30 | 3 |
Средство, проявляющее росторегулирующую и иммуномодулирующую активность, представляющее собой соединение 5,5-диметил-2-(1-(4-метоксифенил)-3-фенил-3-оксопропил)-циклогександион-1,3
