Применения пиримидинкарбоновой кислоты в качестве стимулятора роста сахарной свеклы
Владельцы патента RU 2788114:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") (RU)
Изобретение относится к области сельского хозяйства, и в частности, к регуляторам роста растений. 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновую кислоту применяют в качестве стимулятора роста сахарной свеклы, при этом семена замачивают в водной суспензии с массовой долей от 0,01% до 0,1% 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты с экспозицией 18 ч в объемном соотношении семена:водная суспензия 1:1 при температуре 22°С. Предлагаемое применение 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты расширяет арсенал средств стимуляторов роста сахарной свеклы и обеспечивает увеличение энергии прорастания семян на 29-55%, всхожести семян на 25-53%, средней длины проростка на 43-70%, массы 100 проростков на 61-80% по отношению к необработанным семенам. 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области сельского хозяйства, и в частности, к регуляторам роста растений и может быть использовано для регулирования роста гибридов и линий сахарной свеклы.
В связи с иссушением климата и изменением экологических условий замедляется развитие многих сельскохозяйственных растений. Преодолению отрицательного действия окружающей среды на развитие растений способствует использование различных агротехнических приемов. Приводятся результаты изучения влияния пониженных
температур на энергию прорастания и всхожесть семян линий О-типа сахарной свеклы, которые находятся в прямой зависимости от температуры (Полищук В.В. Качество семян и продуктивные способности линий О-типа сахарной свеклы при пониженных температурах // Plant Varieties Studying and Protection. - 2013. - №2. - С. 20-22).
В производство внедряют различные химические вещества, регуляторы роста, стимулирующие и ускоряющие развитие растений. В связи с этим исследование в направлении выбора эффективных соединений и их концентраций достаточно актуально. В литературе приводятся результаты изучения синтезированных органических соединений ряда пиримидинкарбоновых кислот, используемых в качестве регуляторов роста однолетних декоративно-травянистых (Патент РФ 2490893, МПК A01N 43/48, А01Р 21/00, опубл. 27.08.2013; Патент РФ 2659828, МПК A01N 35/08, A01N 43/40, A01N 43/60, A01N 37/10, А01Р 21/00, опубл. 04.07.2018) и многолетних древесных растений (Патент РФ 2656393, МПК A01N 35/08, A01N 37/108, A01N 43/40, A01N 43/60, А01Р 21/00, опубл. 05.06.2018; Патент РФ 2663068, МПК A01N 43/48, A01N 43/54, А01Р 21/00, опубл. 01.08.2018). Известны синтезированные органические соединения ряда пиримидинкарбоновых кислот, которые увеличивали рост сеянцев некоторых однолетников. Известно применение 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты в концентрации 0,05% или 4-метил-2-(2-фенилэтиламино)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты в концентрациях 0,01-0,05% в качестве стимулятора роста однолетника бархатца отклоненного (Tagetes patula L.) (Влияние новых синтезированных химических соединений ряда пиримидинкарбоновых кислот на ростовую активность Tagetes patula L. / Т.В. Вострикова [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Химия. Биология. Фармация. - 2012. - №2. - С. 132-135; Патент РФ 2490893, МПК A01N 43/48, А01Р 21/00, опубл. 27.08.2013).
Кроме того, известно, что 4-метил-2-пиперидин-1-илпиримидин-5-карбоновая кислота повышала всхожесть другого однолетнего декоративно-травянистого растения - сальвии блестящей в концентрациях 0,01% и 0,1% (Ростовая активность декоративных растений под действием химических стимуляторов / Т.В. Вострикова [и др.] // Фундаментальные науки и практика: сб. науч. тр. - Томск, 2010. - Т. 1, №4. - С. 25-26).
Для сельскохозяйственных растений чаще используют традиционные регуляторы роста. Отмечено повышение урожайности зерна озимой пшеницы при опрыскивании посевов в разные фазы роста Эпином-экстра и другими регуляторами роста (Синьков А.А. Влияние регуляторов роста на ограничение абиотических и биотических стрессов при выращивании озимой пшеницы на черноземе выщелоченном юга Нечерноземья: автореф. дисс … канд. с. - х. наук / А.А. Синьков. - Саратов 2011. - 21 с).
Было показано, что обработка эпибрассинолидом приводит к ускорению темпов роста томата обыкновенного (Лихачева Т.С. Влияние эпибрассинолида на гормональный баланс, энергодающие процессы, рост и продуктивность растений: томаты, фасоль: дис. канд. биол. наук / Т.С. Лихачева. - М., 2004. - 169 с). Томат наиболее распространенная культура семейства пасленовых (Solanacea). Известен способ стимуляции роста и урожайности томата обыкновенного с использованием соединений ряда пиримидинкарбоновых кислот (Патент РФ 2663068, МПК A01N 43/54, A01N 37/10, A01N 43/60, А01Р 21/00, опубл. 23.01.2019).
Описано применение 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты в качестве стимулятора роста и урожайности томата обыкновенного [Патент РФ 2678119, МПК A01N 43/54, A01N 37/10, A01N 43/60, А01Р 21/00, опубл. 23.01.2019]. Способ включает предпосевную обработку семян в водном растворе 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновая кислота в концентрации 0,01-0,1% совместно с эмульгатором -смесью моноглицеридов жирных кислот подсолнечного масла, моноглицеридов жирных кислот пальмового масла и гептаэфиров полиглицерина и жирных кислот пальмового масла в соотношении 1:1:2, в концентрации 0,1%.
Другой пасленовой культурой, на семенах которой были испытаны синтезированные химические соединения хинолинового ряда, является баклажан обыкновенный (Патент РФ 2607460, МПК A01N 31/08, A01N 43/42, А01Р 21/00, опубл. 10.01.2017; Vostrikova T.V., Kalaev V.N., Potapov A.Yu., Potapov M.A., Shikhaliev K.S. Use of new compounds of the quinoline series as growth and yield stimulants of agricultural crop // Periodico Tche Quimica. - 2021. - Vol. 18 (N38). - P. 123-136).
Однако в отношении сахарной свеклы исследования в направлении поиска регуляторов роста немногочисленны. Известен способ повышения урожайных свойств семян при воспроизводстве гибридов сахарной свеклы после обработки маточных семян сахарной свеклы гуминовыми препаратами, которая увеличивает урожайность маточных корнеплодов и их сахаристость (Царева Л.Е. Способ повышения урожайных свойств семян при воспроизводстве гибридов сахарной свеклы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013. - №1 (99). - С. 17-19).
Наиболее близким к заявленному изобретению, прототипом является способ использования препарата «Зерокс®» (ВКР) в качестве стимулятора роста сахарной свеклы (Патент РФ 2726251, МПК A01N 59/00, A01N 59/16, A01P 21/00, опубл. 10.07.2020; Vostrikova T.V., Skachkov S.I. Identification of seeds diversity in sugar beet hybrids and lines // Periodico Tche Quimica. - 2021. -Vol.18 (N37).-P. 179-188).
Способ включает, при этом обработку недражированных семян сахарной свеклы проводят препаратом «Зерокс®» (ВКР) в качестве стимулятора роста путем замачивания в водном растворе в концентрации 10% с экспозицией 15 с в объемном соотношении 1:1 при температуре 22-25°С. Однако по способу достигается меньший стимулирующий эффект на прорастание семян гибридов и линий сахарной свеклы, выражающийся в увеличении энергии прорастания семян на 4-12%, средней длины проростка на 16,1-67,5%.
Задача изобретения - разработка способа применения пиримидинкарбоновой кислоты в качестве стимулятора роста сахарной свеклы.
Технический результат заключается в стимулирующем эффекте на прорастание семян сахарной свеклы, выражающемся в увеличении энергии прорастания семян на 29-55%, всхожести семян на 25-53%, средней длины проростка на 5-70%, массы 100 проростков на 30-80% по отношению к контролю.
Технический результат достигается тем, что в способе применения пиримидинкарбоновой кислоты в качестве стимулятора роста сахарной свеклы, включающем обработку недражированных семян сахарной свеклы путем замачивания в водном растворе стимулятора роста с экспозицией в объемном соотношении 1:1 при температуре 22°С, согласно изобретению, используют 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновую кислоту в качестве стимулятора роста сахарной свеклы, производят замачивание семян в водной суспензии с массовой долей от 0,01%о до 0,1% с экспозицией 18 ч.
Пиримидинкарбоновая кислота синтезирована на кафедре органической химии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Воронежский государственный госуниверситет». В качестве стимуляторов роста сахарной свеклы нами испытана 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновая кислота:
Объектом исследований являлись недражированные семена гамма-индуцированной линии сахарной свеклы МС-2113, полученной путем опыления мужскостерильной линии гамма-облученной пыльцой (Богомолов М.А., Федулова Т.П. Интрогрессия апомиксиса - новый путь создания гибридов сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) // Сахарная свекла. - 2018. - №2. - С. 2-4; Богомолов М.А. Использование апомиктичных МС-линий при создании гибридов сахарной свеклы (Beta vulgaris L.) // Сахар. - 2018. - №8. - С. 41-45; Богомолов М.А. Гетерозис у сахарной свеклы // Сахарная свекла. - 2020. - №7. - С. 27-30).
Под посевными качествами семян сахарной свеклы мы понимали: энергию прорастания, всхожесть семян согласно ТОСТ 22617.2-94 (ГОСТ 22617.2-94 РФ, 21.10.1994). Под ростовыми показателями мы подразумевали признаки: длина проростка, масса 100 проростков.
Для получения водной суспензии использовали водопроводную воду. Семена замачивали в водной суспензии метилпиримидин-5-карбоновой кислоты в концентрациях 0,01%, 0,05% и 0,1%) с экспозицией 18 ч. Семена проращивали в пластиковых контейнерах на фильтровальной бумаге в четырех повторностях по 100 шт. Контейнеры содержали при постоянной температуре в лабораторных условиях при постоянной температуре 22°С. В качестве контроля использовали семена растений той же линии сахарной свеклы, замачивая их с экспозицией 18 ч в водопроводной воде и в растворе стандартного стимулятора роста эпибрассинолида (коммерческий препарат Эпин-экстра, производства ННПП «НЭСТ М», РФ) в рабочей концентрации согласно инструкции к применению - 0,05%.
Энергия прорастания семян - скорость прорастания, выражаемая в проценте семян, проросших (давших корешки, равные половине длины семени, и ростки) в срок, установленный опытным проращиванием. Для полевых культур он колеблется в пределах от 3 до 15 суток (Сельскохозяйственный словарь-справочник / Главный редактор: А.И. Гайстер. М.-Л.: Сельхозгиз, 1934. - 1280 с).
Проросток - растение, находящееся в одной из начальных стадий онтогенеза, в период с момента прорастания семени (то есть с момента, когда развивающийся зародыш пробивает семенную кожуру) до момента развертывания листа главного побега (побега, развивающегося из зародышевой почечки) (Коровкин О.А. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. - М: Дрофа, 2007. - С. 42, 160, 178. - 268 с).
Признак «масса 100 проростков» является традиционным при исследовании влияния различных факторов на семена, реакцию проростков и посевные качества семян полевых культур (Колесникова М.В., Безлер Н.В. Биологический способ воспроизводства плодородия почвы в посевах сахарной свеклы // Земледелие. - 2013. - №4. - С. 6-8; Подвигина О.А., Нечаева О.М. Лазерная активация семян сахарной свеклы // Земледелие и защита растений. - 2019. - №5. - С. 41-42).
Проводили анализ влияния водной суспензии пиримидинкарбоновой кислоты на посевные качества семян сахарной свеклы: энергию прорастания, всхожесть семян и ростовые показатели: длину проростка, массу 100 проростков. Подсчет проростков для изучения энергии прорастания семян производили на 4 день после начала проращивания, для всхожести - на 10 сутки по ГОСТу 22617.2-94 (ГОСТ 22617.2-94 РФ, 21.10.1994). Длину проростка измеряли на 10 день начала эксперимента при помощи линейки. Массу 100 проростков определяли на 10 день на технических весах.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета программ “Stadia”. Процедура группировки данных и их обработка изложены в работе А.П. Кулаичева (Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного анализа данных / А.П. Кулаичев. - М.: ФОРУМ; ИНФА-М, 2006.-512 с.).
Сравнение средних значений признаков «длина проростка», «масса 100 проростков» осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента. Энергию прорастания и всхожесть семян в контрольном и опытных вариантах сравнивали с использованием Z-аппроксимации для критерия равенства частот. Рассчитывали увеличение энергии прорастания, всхожести семян, средней длины проростков и массы 100 проростков сахарной свеклы в опыте относительно контроля (в %).
На фиг.1 приведена табл.1 (Количественные признаки сахарной свеклы после обработки семян 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5- карбоновой кислотой) с результатами изменения количественных признаков сахарной свеклы после обработки семян 2-бензиламино-4-метилпиримидин- 5-карбоновой кислотой: энергии прорастания, всхожести семян, средними значениями длины проростка и массы 100 проростков, где * - различия с контролем достоверны (Р<0,05); ** - различия с контролем достоверны (Р<0,01); 1 - различия с вариантом обработки «Эпин» достоверны (Р<0,05); 2 - различия с вариантом обработки «Эпин» достоверны (Р<0,01).
На фиг.2 приведена табл.2 (Увеличение количественных признаков сахарной свеклы относительно контроля (в %) после обработки семян 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислотой) значений увеличения количественных признаков сахарной свеклы относительно контроля (в %) после обработки семян 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5- карбоновой кислотой.
Пример.
Использовали недражированные семена гамма-индуцированной линии сахарной свеклы МС-2113, полученной путем опыления мужскостерильной линии гамма-облученной пыльцой. Для получения водной суспензии использовали водопроводную воду. Семена замачивали в водной суспензии метилпиримидин-5-карбоновой кислоты с массовой долей 0,01%, 0,05% и 0,1% с экспозицией 18 ч. Семена проращивали в открытых пластиковых контейнерах на фильтровальной бумаге в четырех повторностях по 100 шт. Контейнеры содержали при постоянной температуре в лабораторных условиях при постоянной температуре 22°С. В качестве контроля использовали семена растений той же линии сахарной свеклы, замачивая их с экспозицией 18 ч в водопроводной воде, а также в растворе стандартного стимулятора роста эпибрассинолида (коммерческий препарат Эпин-экстра, производства ННГШ «НЭСТ М», РФ) в рабочей концентрации согласно инструкции к применению - 0,05%.
Анализируя таблицу 1, отмечаем повышение энергии прорастания и всхожести семян сахарной свеклы после обработки семян пиримидинкарбоновой кислотой у исследуемой линии по сравнению с контролем (Р<0,05; Р<0,01) и в сравнении со стандартным стимулятором роста коммерческим препаратом Эпин-экстра - вариантом обработки «Эпин» (Р<0,05; Р<0,01).
Из таблицы 1 видно положительное влияние обработки недражированных семян сахарной свеклы водной суспензией 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты на длину проростка и массу 100 проростков и увеличение средних значений относительно контроля и варианта обработки «Эпин» (Р<0,05; Р<0,01).
В таблице 2 представлено увеличение количественных признаков сахарной свеклы относительно контроля (в %) после обработки семян 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислотой. Во всех вариантах использования водных суспензий пиримидинкарбоновой кислоты отмечается положительное влияние обработки семян на их посевные качества и стимуляция ростовых показателей.
Таким образом, обработка недражированных семян сахарной свеклы водной суспензией пиримидинкарбоновой кислоты обеспечивает увеличение энергии прорастания семян на 29-55%, всхожести семян на 25-53%, средней длины проростка на 43-70%, массы 100 проростков на 61-80% по отношению к контролю. Изобретение позволяет использовать производные пиримидина в качестве стимуляторов роста сахарной свеклы.
Применение пиримидинкарбоновой кислоты в качестве стимулятора роста сахарной свеклы, включающее обработку путем замачивания недражированных семян сахарной свеклы в водной суспензии 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты с массовой долей от 0,01% до 0,1% в объемном соотношении 1:1 при температуре 22 °С с экспозицией 18 ч.
