РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА, РАЗВИТИЯ И ПЛОДОНОШЕНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 2003 года по МПК A01N33/12 A01N31/04 A01N33/04 A01N29/10 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к химическим средствам регулирования роста и развития растений. Для патентования предлагаются регуляторы роста и развития и плодоношения растений общей химической формулы
C₆H₅CH₂X,
где X = -OH (1), -O-Alk или замещенный -O-Alk, например -O-CH₂CH₂N(CH₃)₂•HCl^- (2), а также протонированная аминогруппа, например -NH₂•HCl (3), или четверичная аммониевая группа с замещенным алкилом, например

или алкоксил с четвертичной аммониевой группой, например
[(C₂H₅)₃NCH₂CH₂O-]⁺Cl^- (5)
1. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Соединения (1-5) известны, однако не описано их применение в качестве регуляторов роста и развития растений. Нами впервые установлено, что соединения с бензильным фрагментом при гетероатоме являются регуляторами роста и развития растений с ярко выраженной ауксиновой активностью. Ауксиновая активность соединений (1-5) обеспечивается наличием в молекуле бензильного фрагмента при гетероатоме O< или -N<, а те из них, что содержат еще и четвертичный аммониевый фрагмент, имеют комбинированную ауксино-ретардантную активность. Они могут быть использованы как средства для укоренения рассады и других посадочных матералов, а также для ускорения и синхронизации созревания плодоэлементов и повышения массы и качества урожая зерновых, корнеплодных, клубневых и овощных культур, семенников двухлетников, как и для уменьшения потерь от поражения корнеплодов и клубней кагатными гнилями при хранении до переработки и использования [Р.Г. Гафуров. Эффективные стресс-протекторы и ретарданты для двудольных продовольственных и технических культур. Наука - производству, 1999, 8, с.39].

В табл.1 приведены данные о влиянии бензильных производных 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 соединения с беизильным фрагментом при гетероатоме обладают ауксиновой активностью на уровне эталонных регуляторов роста и развития растений - калиевой соли 3-индолилмасляной кислоты и 2-нафтилуксусной кислоты.

В табл.2 показано, что патентуемые соединения из табл.1 не имеют гербицидной активности при концентрациях 0,001 моль/л и менее. Рабочие растворы с такими концентрациями действующих веществ (д.в.) и используются обычно для регулирования роста и развития растений на практике. При высоких концентрациях не менее 0,01 моль/л бензильные производные проявляют слабую гербицидную активность на уровне эталонных ауксиновых препаратов, ингибируя развитие корня и понижая всхожесть. Выраженная ауксиновая активность при концентрациях д. в. <0,01 г•моль/л проявляется и в характерной стимуляции развития корневой системы проростков. Длина корня проростков из семян, обработанных патентуемыми соединениями, на 20-110% больше, чем в контроле, что существенно при укоренении любых посевов, например при выращивании рассады томатов.

Как видно из табл.3, хлориды N,N,N,N-диметилбензил-2-бензоксиэтиламмония (4) и N,N,N,N-триэтил-2-бензоксиэтиламмония (5) обладают выраженной ретардантной активностью, примерно на порядок меньшей, чем у хлорохолинхлорида. Это показано с помощью стандартного лабораторного биотеста на гипокотилях семян огурца (сорт "Либелла") [H. Namura, H. Yagy, T. Iwata, S. Tamura, Agr.Biol. Chem., t.38, 1974, 1, р.141-148].

В табл.4 приведены данные о влиянии водных растворов соединений (1-5) на развитие корневой системы пятинедельной рассады томатов сорта "Фитоус". Видно, что растворы всех патентуемых веществ действуют на уровне эталонных ауксинов и достоверно (на 12-25%) превосходят контроль по влиянию на ризогенез и укоренение томатной рассады и могут быть практически полезны для получения высококачественной рассады.

МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ НА ТОМАТНОЙ РАССАДЕ. Рассада томатов выращивалась в ящиках по ТИПОВОЙ агротехнологии. Перед посевом почва вручную очищалась от сорняков и удобрялась. В почву вносилось 8-10 кг/кв.м перегноя и 150-200 г/кв. м комплексного минерального удобрения "нитрофоска". Семена перед посевом замачивали в воде (контроль), в водных растворах бензильных производных в концентрации 10³-10^-4 г•моль/л (опыт) и в водных растворах эталонных ауксинов в той же концентрации в течение 6-10 часов. Затем подсушивали до сыпучего состояния и высевали вручную из расчета 2-3 г/кв.м во второй декаде марта в парник или в теплицу с искусственным освещением в режиме продленного дня. После сева проводился водный полив, который повторялся в ходе вегетации по мере надобности. Рассада в стадии образования 3-4 настоящих листьев дважды с интервалом 10 дней обрабатывалась из ручного опрыскивателя водой (контроль) и растворами эталонных ауксинов и бензильных производных, приведенных в табл. 3 (опыт) с концентрацией 10^-3-10^-4 г•моль/л в дозе 30-40 мл/кв. м. Затем проводили пересадку в парник или пикировку в теплице. Укоренение было 100%-ным.

N, N, N, N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорид (4) - ранее описанное соединение, представляющее собой бесцветные гигроскопические кристаллы, было получено по нижеследующей схеме [патентная заявка ФРГ 3126522, опубл. 20.01.1983 г., МКИ А 01 N 25/30, C 07 C 93/04]:

Бензиловый эфир 2-(диметиламино)этанола был получен взаимодействием соответствующего алкоголята натрия с бензилхлоридом по известной реакции. Бензилхлорид, бензиловый спирт и бензиламин - коммерческие продукты с квалификацией ч.д.а.

Получение триэтил-2-бензилоксиэтиламмония в виде йодида (бесцветные кристаллы с т. пл. 105^o) по следующей схеме описано авторами [G.R. Clemo, W.H. Perkn. Journ. Chem. Soc. 121, (1922), p.649]:

Обработкой йодида ионообменной смолой AmberlitCl в растворителе IRA-400 с количественным выходом нами получен соответствующий хлорид (5), представляющий собой бесцветную или желтоватую маслянистую трудно кристаллизующуюся жидкость, смешивающуюся с водой
[C₆H₅CH₂OCH₂CH₂N(C₂H₅)₃]⁺J^--Amberlit Cl^-, IRA-400-->[C₆H₅CH₂OCH₂CH₂N(C₂H₅)₃]⁺Cl^- (5)
Вышеуказанные регуляторы роста применяют путем предпосевной обработки семян растворами, суспензиями или эмульсиями соответствующих веществ в воде, а также путем опрыскивания вегетирующих растений.

Сочетание в молекулах соединений (4) и (5) из табл.1 химических фрагментов, обеспечивающих проявление как ретардантной, так и ауксиновой активности, открывает новые возможности для регулирования роста и развития растений. Ауксиновая и ретардантная активности взаимно дополняют друг друга и синергически воздействуют на процессы роста и развития растения, ускоряя их. Первая обеспечивает мощное развитие корневой системы, стимулирует мочкование и вторичный ризогенез корней у взрослых растений, усиливает аттрагирование питательных веществ из питающего листа в плодоэлементы. Вторая предупреждает израстание и накопление лишней зеленой массы во второй половине жизни растений, также способствует ризогенезу и притоку питательных веществ в плодоэлементы, вследствие чего синергически ускоряется и синхронизируется их созревание, что является полезным для целей улучшения устойчивости растений к болезням и стрессам, повышения массы, качества и сохранности урожая сельскохозяйственных культур.

В качестве примера ниже приведены результаты деляночных испытаний N,N,N, N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорида (4) на посевах сахарной свеклы первого и второго годов жизни и на посевах картофеля, а также деляночных испытаний N,N,N,N-триэтил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорида (5) на посевах сахарной свеклы и томатов.

2. МЕЛКОДЕЛЯНОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорида (4)
Мелкоделяночные N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорида (4) на посевах сахарной свеклы, а также испытания влияния обработки посевов на сохранность корнеплодов при хранении до переработки проведены в Институте ботаники АН Украины на Белоцерковской производственно-экспериментальной базе бывшего Всесоюзного НИИ сахарной свеклы. Сахарная свекла сорта "Белоцерковская односеменная-45" возделывалась по типовой технологии. Культурой-предшественником была озимая пшеница.

Базовая интенсивная технология.

ПОЧВА - чернозем типичный. Содержание питательных веществ (мг на 100 г почвы): N 14-16; P₂O₅ 28-30; K₂O 9-11; рН 6,0-6,2. Содержание гумуса 3,4-4,1%. Засоренность почвы средняя (15-25 сорняков на 1 кв.м).

МИНЕРАЛЬНОЕ И ОРГАНИЧЕСКОЕ ПИТАНИЕ. Под основную обработку почвы вносили навоз в дозе 56-60 т/га и минеральные удобрения в дозах питательных веществ (кг/га): N 168-172; P₂O₅ 120-124; К₂О 198-201. В период вегетации вносили при первой подкормке аммонийную селитру 25 кг/га и при второй подкормке - нитроаммофоску в дозе, содержащей NPK по 15 кг/га.

ПОДГОТОВКА ПОЛЯ. После уборки озимой пшеницы проводили дисковое лущение стерни на глубину 4-6 см, через 8-10 дней поле обрабатывали дисковой бороной БДГ-7 на глубину 10-12 см и затем повторно перед глубокой вспашкой - дисковым лущильником. Вспашку проводили 15-25 октября плугами ПЯ-3-35 на глубину 30 см. Ранней весной (до 10 марта) закрывали влагу, а 14-20 марта проводили выравнивание поля. Под предпосевную обработку вносили смесь гербицидов из расчета ТХАН 8 кг/га и гексилур 1,2 кг/га. Предпосевное рыхление почвы проводили бороной-культиватором ВНИС-Р в агрегате с райборонками 3-ОР-0,7 с последующим прикатыванием тяжелым катком с водой.

СЕВ проводили 25-30 марта с последующим прикатыванием. Высевали фракцию семян диаметром 3,5-4,5 мм, лабораторная всхожесть 89%. Для защиты от вредителей семена обрабатывали фуроданом. Норма высева 16 плодов на погонный метр. Глубина заделки семян 2,5-3,5 см. Довсходовое рыхление проводили 6-9 апреля райборонками 3-ОР-0,7.

ОБРАБОТКА ПОСЕВОВ. Для борьбы с сорной растительностью применяли окучивание с присыпанием сорняков в зоне рядка. В третьей декаде июня проводили глубокое рыхление междурядий с одновременным окучиванием и подкормкой свеклы. Для борьбы с церкоспорозом в первой декаде июля проводили опрыскивание растений фундазолом в дозе 0,8 кг/га.

ПРИМЕНЕНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И РАЗВИТИЯ. За 40-45 дней до уборки корнеплодов, 16-23 августа, посевы обрабатывали растворами N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорида (4) и эталонных ретардантов триметил-2-хлороэтиламмонийхлорида (хлорохолинхлорид), натриевой соли гидразида малеиновой кислоты (ГМК-Na). Опыты проводили на делянках площадью 10 кв.м в четырехкратной повторности по следующей схеме:
1. Контроль - обработка водой.

2. Эталон - 0,63%-ный водный раствор ГМК-Na в дозе 2,5 кг/га по д.в.

3. Эталон - 0,2%-ный водный раствор крист. хлорохолинхлорида в дозе 0,5 кг/га по д.в.

4. Опыт - 0,1%-ный водный раствор N,N,N,N-диметилбензил-2-бснзилоксиэтиламмонийхлорида (4) в дозе 0,4 кг/га по д.в.

5. Опыт - 0,2%-ный водный раствор (4) в дозе 0,8 кг/га по д.в.

6. Опыт - 0,3%-ный водный раствор (4) в дозе 0,8 кг/га по д.в.

УБОРКУ урожая корнеплодов проводили 2-5 октября.

Эта же методика использовалась при проведении регистрационных испытаний в 1992-93 годах с небольшими изменениями по приемам и срокам обработки посевов в соответствии с почвенно-климатическими условиями данной зоны, возделываемыми сортами сахарной свеклы и с применением новых средств защиты растений, которые делают излишними отдельные приемы культивации поля. Препарат применялся в дозе 0,3-0,8 кг/га в виде 0,1-0,3%-ного раствора, контрольные делянки опрыскивались водой.

В табл.5 приведены результаты, полученные по годам вместе с данными статистической обработки.

В 1989 году в обычных для Киевской области метеорологических условиях сезона получены достоверные данные по повышению массы урожая и сахаристости корнеплодов по сравнению с контролем и эталоном ССС. Наибольшее повышение расчетного сбора сахара (на 18%) дала обработка 0,3%-ным раствором (4) в дозе 0,8 кг/га. По этому показателю N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорид (4) превосходит как хлорохолинхлорид, так и ГМК-Na (см. табл. 5.1.1).

Трехлетними испытаниями достоверно подтверждена эффективность использования N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхдорида (4) для повышения массы урожая, сахаристости сахарной свеклы фабричной и расчетного сбора сахара в сравнении с контролем и эталоном ССС. Препарат обеспечил более высокую сахаристость и величину расчетного сбора сахара и в сравнении с эталоном ГМК-Na. Для применения в почвенно-климатических условиях Украины предложены значения концентрации и гектарной дозы препарата, соответственно равные 0,2% и 0,8 кг/га по д.в.

В табл. 6 и 7 приведены данные о влиянии на хранение корнеплодов обработки посевов сахарной свеклы N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлоридом (4).

МЕТОДИКА УЧЕТА. При уборке свеклы с каждой делянки выкапывали все корнеплоды с ботвой. Ботву отделяли, при этом диаметр среза на верхушке плода не превышал 3-4 см. Кончик корня обрезали до диаметра 1 см. Корнеплоды с каждой делянки взвешивали, сортировали на крупные, средние и мелкие и укладывали в сетки по 15 штук, соблюдая соотношение крупных, средних и мелких, найденное на каждой делянке. Сеточные пробы в 10-кратной повторности укладывали на хранение в хранилище, где поддерживалась температура 5-8^oС и влажность 89-92%. Хранение длилось 104-107 суток. С целью оценки действия обработки посевов бензихолом на сохранность корнеплодов определяли потерю массы, уменьшение содержания сахара, массу подгнивших корнеплодов и степень их загнивания.

Из табл. 6 и 7 видно, что среднесуточные потери сахара в опыте с N,N,N, N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлоридом (4) в среднем в 2-3 раза меньше, чем в контроле и на 10-50% меньше, чем в случае применения эталонных препаратов хлорохолинхлорида и ГМК-Na.

Обработка посевов сахарной свеклы второго года жизни (семейных) N,N,N, N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлоридом (4) приводит к синхрозации и ускорению созревания семян, при этом повышается в 1,5 раза выход средних посевных фракций (d=3,5-5,5 мм). Выход крупной фракции (d>5,5 мм), требующей заводской шлифовки, уменьшается в 2,5 раза (см. табл.8).

По данным ВНИИ картофельного хозяйства РАСХН применение N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорида (4) на посевах картофеля на 10-12% увеличивает массу урожая и в 1,5 раза повышает выход крупной пищевой фракции клубней (см. табл.9). В этом отношении N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорид (4) существенно превосходит эталонный препарат крезацин. В то же время на 7-10 дней ускоряется созревание, клубни выходят из земли с грубой зимней кожицей. Уборку можно начать соответственно раньше, уменьшаются потери от повреждений при комбайновой уборке, транспортировке, сортировке, переборке и при зимнем хранении.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ДЕЛЯНОЧНЫХ ИСПЫТАНИЙ N,N,N,N-триэтил-2-бензилоксиэтилхлорида (5)
Деляночные испытания N,N,N,N-триэтил-2-бензилоксиэтилхлорида (5) на посевах сахарной свеклы фабричной были проведены в Институте ботаники АН Украины на Белоцерковской производственно-экспериментальной базе бывшего Всесоюзного НИИ сахарной свеклы. Сахарная свекла сорта "Белоцерковская односеменная-45" возделывалась по типовой базовой технологии (см. выше).

Как видно из данных табл. 10, регуляторное воздействие (5) на посевы сахарной свеклы оказалось менее выраженным по сравнению с N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлоридом (4). N,N,N,N-Триэтил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорид (5) влияет на урожайность на уровне контроля и ССС и уступает ГМК-Na. Он достоверно повышает сахаристость и не уступает в этом отношении обоим эталонам. А по влиянию на технологические показатели свекловичного сырья (зольность, потери сахара в мелассе, МБ-фактор) он был лучше обоих эталонов (см. табл.11). Однако лучшим по влиянию на расчетный и технологический выходы сахара в этом ряду остается N,N,N,N-диметилбензил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорид (4).

Мелкоделяночные испытания на томатах были проведены Заслуженным агрономом РФ М. Ф. Галаевой, автором сорта томата "Фитоус", устойчивого к фитофторозу, в условиях Центрально-Черноземного региона РФ (см. табл.12).

МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ НА ТОМАТАХ. Рассада томатов выращивалась в ящиках по типовой АГРОТЕХНОЛОГИИ (см. выше). В варианте А рассада в стадии образования 3-4 настоящих листьев перед высадкой в пленочный парник дважды с интервалом 10 дней обрабатывалась из ручного опрыскивателя водой (контроль) и растворами хлорохолинхлорида (эталон) и N,N,N,N-триэтил-2-бензилоксиэтилхлорида (опыт) с концентрацией 0,0074 г•моль/л в дозе 40 мл на 1 кв.м. В варианте Б рассаду в фазе трех настоящих листьев опрыскивали один раз, второе опрыскивание проводили по взрослым растениям в фазе конца массового цветения. В варианте В проводили однократное опрыскивание взрослых растений в фазе начала цветения раствором N,N,N,N-триэтил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорида (5) с концентрацией 0,0011 г•моль/л в дозе 50 мл на 1 кв.м. Как видно из табл.12, наилучшее влияние на рост урожайности имеет вариант Б. Мало уступая ему в эффективности вариант В является наименее трудоемким, если речь не идет о выращивании рассады. Во всех трех вариантах N,N,N,N-триэтил-2-бензилоксиэтиламмонийхлорид (5) дал лучшие результаты по сравнению с эталонным хлорохолинхлоридом.

Описывается применение известных соединений формулы C₆H₅CH₂X, где X= -OH, -O-CH₂CH₂N(CH₃)₂, [(C₂H₅)₃NCH₂CH₂O-] ⁺Cl^- в качестве рострегулирующих средств, обладающих ауксиновой активностью, для укоренения рассады и других посадочных материалов. Кроме того, соединения, где [(C₂H₅)₃NCH₂CH₂O-] ⁺Cl^- обладают дополнительно ретардантной активностью. Технический результат - ускорение укоренения рассады и других посадочных материалов, ускорение и синхронизация созревания плодоэлементов и повышение массы и качества урожая зерновых, корнеплодных, клубневых и овощных культур, семенников двухлетников, уменьшение потерь от поражения корнеплодов и клубней кагатными гнилями при хранении до переработки и использования. 1 з. п. ф-лы, 12 табл.

1. Применение бензильных производных общей химической формулы
C₆H₅CH₂X,
где X= -OH, -O-CH₂CH₂N(CH₃)₂,


[(C₂H₅)₃NCH₂CH₂O-] ⁺Cl^-
в качестве рострегулирующих средств, обладающих ауксиновой активностью, для укоренения рассады и других посадочных материалов. 2. Применение соединений по п. 1, где [(C₂H₅)₃NCH₂CH₂O-] ⁺Cl^- в качестве средств с дополнительной ретардантной активностью для ускорения и синхронизации созревания плодоэлементов и повышения массы и качества урожая зерновых, корнеплодных, клубневых и овощных культур, семенников двухлетников, а также для уменьшения потерь от поражения корнеплодов и клубней кагатными гнилями при хранении до переработки и использования.