ЗАЩИТНО-СТИМУЛИРУЮЩИЙ СОСТАВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР ОТ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ БОЛЕЗНЕЙ, ВЫЗЫВАЕМЫХ ГОЛОВНЕВЫМИ ГРИБАМИ Российский патент 2004 года по МПК A01N25/00 A01N37/04 A01N37/44 A01N43/38 A01N43/653 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, точнее к защите растений от поражения возбудителями головневых болезней с помощью биологически активных веществ, и может найти широкое использование для предпосевной обработки семян, прежде всего зерновых культур, в качестве экологически малоопасного и высокоэффективного средства защиты от болезней, вызываемых головневыми грибами.

Известны композиции на основе водных растворов хитозана, обладающие биологической активностью и повышающие устойчивость растений к болезням. В частности, композиция на основе водных растворов хитозана, обладающая биологической активностью, патент РФ №2127756 (1) и композиция для повышения устойчивости к болезням, патент РФ №2158510 (2).

Основным недостатком этих композиций является отсутствие эффективности или недостаточная эффективность против заболеваний, вызываемых головневыми грибами, которые являются наиболее вредоносными на зерновых культурах и при эпифитотиях приводят к полной потере урожая. В этой связи к средствам защиты растений против болезней, вызываемых головневыми грибами, предъявляются очень жесткие требования: их эффективность должна быть 100%-ной или максимально приближаться к ней.

Используемые в настоящем описании термины и их расшифровка:

Хитозан - частично дезацетилированный продукт полиаминосахарида хитина со степенью дезацетилирования 70-90% (поли-β-(1→4)-2-ацетамидо-2-дезокси-D-глюкопиранозид) со структурой полимерного звена:

где m+n=100 мол.%, n=70-90 мол.%, m=30-10%, Мм от 800 до 150000 Д (3).

Янтарная кислота - природная органическая кислота с формулой

Гетероауксин - (3-индолилуксусная кислота, ИУК) - вещество с формулой

Это природный фитогормон, обладающий ростстимулирующей активностью (4).

Тебуконазол - α-трет.-бутил-α-(пара-хлорфенэтил)-1-Н-1,2,4-триазол-1-этанол (по ИЮПАК } с формулой

Тебуконазол - ингибитор С14-деметилирования ланостерина и Δ 7-дегидрирования стеринов грибов. Эффективен (фунгитоксичен) против прорастания спор каменной, твердой, пыльной головни. Используется в качестве действующего вещества в некоторых протравителях семян (раксил). Малотоксичен для теплокровных животных, немутагенен, не представляет угрозы для птиц, рыб, пчел, зеленых водорослей, дождевых червей, почвообитающих микроорганизмов (5, 6).

Диметилсульфоксид - растворитель (проникатель) с формулой

Используется в производстве синтетических волокон, фармакологических препаратов, компонент косметических и лекарственных средств, сольватирует гидрокси-соединения, СН-кислоты, органические и неорганические кислоты. Малотоксичен (7).

В качестве прототипа взят состав для повышения устойчивости растений к болезням (варианты), содержащий хитозан, органическую кислоту и регулятор роста гетероауксин, патент РФ №2158510 (2).

Основным недостатком этого состава является слабая эффективность против заболеваний, вызываемых головневыми грибами.

Задачей предлагаемого изобретения являлась экологически безопасная и 100% эффективная защита растений от заболеваний, вызываемых головневыми грибами.

Эта задача решена составом на основе водного раствора хитозана, янтарной кислоты, регулятора роста гетероауксина и тебуконазола, содержащим в мас.%:

Хитозан с Мм от 8000 до 120 000 Д и с степенью дезацетилирования 75-90% 0,2-0,8

Янтарная кислота 0,2-0,8

Гетероауксин 0,01-0,02

Тебуконазол 0,07-0,15

Диметилсульфоксид 0,05-0,20

Вода Остальное до 100%

Массовое отношение хитозан:янтарная кислота = 1:0,7-1.

Изобретение позволяет получить 100%-ный пролонгированный (длительный) эффект защиты зерновых культур от поражения возбудителями головневых болезней, повысить урожай зерна, улучшить экологические условия труда, предохранить окружающую среду от загрязнения остатками пестицидов.

Использование состава сводится к предпосевной обработке семян зерновых злаков за несколько дней до посадки полусухим способом из расчета 10 л рабочего состава на 1 тонну семян.

Заявленный состав получают путем растворения хитозана в водном растворе янтарной кислоты. Затем в раствор вводят гетероауксин и тебуконазол, для их растворения используют диметилсульфоксид. Композицию можно готовить заблаговременно в виде сухого препарата. Предпочтительный состав сухого препарата в мас.%:

Хитозан с Мм от 8000 до 120 000 Д и с степенью дезацетилирования 75-90% 40

Янтарная кислота 33

Гетероауксин 2

Тебуконазол 15

Диметилсульфоксид 10

Тебуконазол и гетероауксин растворяют в диметилсульфоксиде, вносят в смесь порошка хитозана и янтарной кислоты с диаметром частиц менее 350 микрометров, тщательно перемешивают на шаровой мельнице и просеивают через сито 0,5 мм. Сухой препарат легко растворяется в воде.

Расход сухого препарата при полусухом способе обработки семян - 0,1-0,2 кг в 10 л воды на 1 тонну семян. Полную защиту растений пшеницы от твердой и пыльной головни обеспечивает 10 л жидкого или 0,1 кг сухого состава.

В заявленном составе хитозан использован в качестве стимулятора роста, индуктора болезнеустойчивости растений и пленкообразователя. Янтарная кислота использована для растворения хитозана и в качестве стимулятора роста. Гетероауксин введен в состав композиции для ускорения прорастания семян, роста проростков и снятия ретардантного эффекта тебуконазола. Авторами изобретения впервые установлено, что совместно хитозан, янтарная кислота и гетероауксин многократно (в 50-100 раз) увеличивают способность тебуконазола подавлять прорастание спор головневых грибов in vitro. Поэтому тебуконазол использован в качестве селективного ингибитора прорастания спор головневых грибов на поверхности и внутри семян. В связи с обнаруженным эффектом синергизма содержание тебуконазола в заявленном составе (0,07-0,15 мас.%) в 2-4 раза ниже, чем в протравителях семян (раксил). Диметилсульфоксид применяли для растворения тебуконазола и геретоауксина, а также для усиления проникновения компонентов состава в прорастающие семена. В составе только тебуконазол является ингибитором прорастания спор, но не способен в концентрации 0,07-0,15 мас.% обеспечить эффективную защиту от головни in vivo.

Возможность использования заявленного состава в качестве экологически безопасного средства эффективной защиты растений от возбудителей головневых заболеваний не вытекает с очевидностью из структуры и известных свойств каждого из компонентов этой композиции и из состава в целом.

Заявленный состав водорастворим и обладает хорошей пленкообразующей и проникающей способностью, высокой адгезией к растительному материалу, активен и устойчив в водных растворах при рН, близких к нейтральным (4,5-6), не обладает фитотоксичностью и ретардантным эффектом.

Все перечисленные доводы подтверждают наличие функциональной зависимости, ранее неизвестной "состав-свойства". Это определяет соответствие заявленного решения такому условию патентоспособности как "изобретательский уровень".

Для доказательства соответствия предложенного решения условию "промышленная применимость", а также для лучшего понимания сущности изобретения приводим примеры конкретной реализации, которыми сущность изобретения не исчерпывается.

В примерах 1-6 сравнивается заявленный состав с чистым тебуконазолом, входящим в его состав, по способности подавлять прорастание телиоспор твердой головни пшеницы (Tilletia caries). В опыте использовали сухую композицию, которую разводили до необходимой конечной концентрации водой.

Примеры 1-6 выполнены в сопоставимых условиях. Испытания композиции и чистого тебуконазола проводили в чашках Петри на 20% среде Дифко, в которую вводили испытуемые вещества в различных, конечных по содержанию в среде, концентрациях. После застывания среды на ее поверхность равномерно наносили водную суспензию телиоспор патогена и после инкубации в течение 5-10 суток при температуре 15-20° учитывали число проросших спор. При учете просматривали не менее 200 телиоспор в 4-х повторениях. Примеры 1-6 представлены в таблице 1.

Чистый тебуконазол полностью подавляет прорастание телиоспор твердой головни при его концентрации в среде Дифко 0,05% и выше. Полное подавление прорастания телиоспор патогена под влиянием заявленного состава происходит при его концентрации в среде Дифко 0,005% и выше. Если учесть, что содержание тебуконазола в составе составляет 15%, то нижняя граница полного подавления прорастания телиоспор в расчете на содержащийся в составе тебуконазол составляет 0,00075% его содержания в среде. Таким образом, при использовании заявленного состава для полного подавления прорастания телиоспор патогена требуется в 66,6 раза меньшее содержание тебуконазола в среде, чем в случае использования чистого тебуконазола.

Следовательно, при совместном использовании хитозана, органической кислоты, гетероауксина и тебуконазола проявляется многократное повышение эффективности тебуконазола как ингибитора прорастания спор патогена в сравнении с чистым тебуконазолом.

В примерах 7-11 сравнивается эффективность заявленного состава против твердой головни (Tilletia caries) с эффективностью прототипа против этого же патогена.

Опыт проводили в полевых условиях. Размер делянок 1 м кв. в 4-х повторениях. Семена пшеницы сорта Ленинградка перед высевом заспоряли спорами Tilletia caries из расчета 2 г спор на 1 кг семян. Обработку семян проводили на протравочной машине Хеге-11, расход воды - 10 л на тонну семян. Заявленный состав и прототип использовали в виде сухих препаратов, которые для приготовления рабочих растворов растворяли в воде.

Расход компонентов в граммах заявленного состава в расчете на 1 тонну семян или на 10 л рабочей жидкости приведен в табл. А.

Посев проводили 14.05, по 80 зерен на 1 м погонный. Учет полевой всхожести проводили в фазу появления 2-го листа, учет проявления твердой головни в период уборки. Результаты опыта по примерам 7-11 представлены в таблице 2.

Результаты опыта в примерах 7-11 свидетельствуют о высокой, 100%-ной эффективности заявленного состава при норме расхода 0,1 и 0,2 кг на тонну семян. Использование прототипа также привело к снижению поражения растений пшеницы твердой головней, однако эффективность прототипа составила 79,1%, что явно недостаточно.

В примерах 12-14 сравнивается эффективность заявленного состава против твердой головни пшеницы Tilletia caries с эффективностью фунгицида дивиденд стар, к.с., взятого в качестве стандарта в полевых условиях. Размер опытных делянок 1 м кв. в 4-х повторениях. Семена пшеницы сорта Ленинградка заспоряли спорами твердой головни из расчета 4 г спор на 1 кг семян. Обработку семян проводили на Хеге-11. Расход воды 10 л/т, сухого состава 0,2 кг/т, стандарта 1 л/т семян. Посев проводили 18.05, по 80 зерен на 1 м погонный. Учет полевой всхожести проводили в фазу появления 2-го листа, учет проявления твердой головни в период уборки урожая. Примеры 12-14 представлены в таблице 3.

Примеры 1-14 свидетельствуют о высокой эффективности (100%) заявленного состава против твердой головни на яровой пшенице, не уступающей стандарту, и увеличении продуктивности растений.

В примерах 15-17 сравнивается эффективность заявленного состава против пыльной головни (Ustilago tritici) на яровой пшенице с эффективностью фунгицида Дивиденд Стар, к.с., взятого в качестве стандарта, в полевых условиях. Размер опытных делянок 1 м кв. в 4-х повторениях. В здоровые семена пшеницы сорта Альбидум 43 перед высевом добавляли 20% зараженных пыльной головней семян. Обработку семян проводили на Хеге-11. Расход воды 10 л/т, сухого состава 0,2 кг/т, стандарта 1 л/т. Посев проводили 18.05 по 80 зерен на 1 м погонный. Учет полевой всхожести в фазу появления 2-го листа, пыльной головни - в период цветения. Данные по примерам 15-17 приведены в таблице 4.

Примеры 15-17 свидетельствуют о высокой (100%) эффективности заявленного состава против пыльной головни на яровой пшенице.

Заявленное изобретение позволяет получать высокий эффект (100%) экологически безопасной защиты растений пшеницы от твердой и пыльной головни.

Перечень источников информации

1. Композиция на основе водных растворов хитозана, обладающая биологической активностью. Новожилов К.В., Тютерев С.Л., Якубчик М.С., Тарлаковский С.А. Коломиец А.Ф., Панарин Е.Ф., Исмаилов Э.Я., Гамза-Заде А.И., Исмаилов В.Я., Бегунов И.И, RU 2127756, А 01 N 63/00// С 05 G 3.02, (А 01 N 63/00, 37:06, 73:06, 37:44).

2. Композиция для повышения устойчивости растений к болезням (варианты). Новожилов К.В., Тютерев С.Л., Тарлаковский С.А., Здрожевская С.Д., Дорофеева Т.Б., Евстигнеева Т.А., Попова Э.В. RU 2158510, А 01 N 25/00, 37/04, 37/ 44, 57/18.

3. Yabuku M. Story of chitin and chitosan (Gihodo Chuppan Co., Ltd: Tokyo, Japan), 1992, 140 pp.

4. Каталог химических реактивов и высокочистых химических веществ. - M.: Химия, 1971.

5. Мельников Н.Н., Новожилов К.В., Белан С.Р. Пестициды и регуляторы роста растений. Москва, "Химия", 1995, с.279.

6. A World Compendium. The Pesticide manual. Incorporating The Agrochemicals Handbook. Tenth Edition. Editor: Clive Tomlin. Crop Protection Publications.

7. Химическая энциклопедия, M., 1990, т.2.

Изобретение относится к защите зерновых культур. Состав включает водный раствор хитозана и янтарной кислоты, гетероауксин и диметилсульфоксид и тебуконазол при следующих соотношениях компонентов, в мас.%: хитозан с Мм от 8000 до 120000 Д и с степенью дезацетилирования 75-90% 0,2-0,8, янтарная кислота 0,2-0,8, гетероауксин 0,01-0,02, тебуконазол 0,07-0,15, диметилсульфоксид 0,05-0,20, вода остальное до 100%. Массовое отношение хитозан:янтарная кислота=1:0,7-1. Изобретение позволяет повысить эффективность состава. 5 табл.

Защитно-стимулирующий состав для обработки семян зерновых культур от возбудителей болезней, вызываемых головневыми грибами, включающий водный раствор хитозана и янтарной кислоты, гетероауксин и диметилсульфоксид, отличающийся тем, что он дополнительно содержит тебуконазол при соотношении компонентов, мас.%:

Хитозан с Мм от 8000 до 120000 Д и с

степенью дезацетилирования 75-90% 0,2-0,8

Янтарная кислота 0,2-0,8

Гетероауксин 0,01-0,02

Тебуконазол 0,07-0,15

Диметилсульфоксид 0,05-0,20

Вода Остальное до 100%

массовое отношение хитозан : янтарная кислота = 1:0,7-1.