СТИМУЛЯТОР РОСТА КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ ОЗИМЫХ ПШЕНИЦЫ И ЯЧМЕНЯ Российский патент 2009 года по МПК A01N33/26 C07C291/08 A01P21/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к биологически активным веществам - стимуляторам роста из ряда азоксисоединений формулы 1:

1.1. R=4,4'-бензилэтиленацеталь, 1.2. R=4,4'-бензилнитрит, проявляющий свойства ускорять рост корневой системы.

Известны гибберелловые кислоты, но они не действуют на корневую систему зерновых культур, а стимулируют рост стебля, что вызывает полегание посевов [Н.Н.Мельников и др. Справочник. Пестициды и регуляторы роста растений. М.: «Химия», 1995, с.54-55].

Недостатком известных соединений является то, что они стимулируют рост стеблей, вследствие чего происходит полегание посевов, ведущее к потерям урожая сельскохозяйственных культур. Другим недостатком является то, что известные соединения не стимулируют развитие корневой системы растений.

Известно применение гамма-аминомасляной кислоты для стимулирования роста растений и повышения их продуктивности, однако она малоэффективна для зерновых колосовых культур [Патент JP 3741720 В2 10504797 А, (22) 21.02.1995 (21) 522425]. Недостатком малоэффективности указанного соединения является недостоверное увеличение роста корней у проростков пшеницы и ячменя.

Наиболее близким аналогом по свойствам к предлагаемым стимуляторам является 4-(индолил-3) масляная кислота [Н.Н.Мельников и др. Справочник. Пестициды и регуляторы роста растений. М.: «Химия», 1995, с.87]. Недостатком является то, что известное соединение обеспечивает лучшее укоренение черенков плодовых культур и винограда, но проявляет слабую стимулирующую активность по отношению к корневой системе зерновых колосовых культур.

К наиболее близким аналогам по структуре относятся азоксисоединения ароматического ряда. Наиболее известен н-пропил-пара-азоксициннамат формулы 2:

проявляющий свойства жидкого кристалла (Л.К.Вистинь, И.Г.Чистяков. Жидкие кристаллы. М., Знание, 1975, стр.20).

Недостатком этого соединения является то, что оно не проявляет ростостимулирующей активности.

Целью заявляемого изобретения является расширение арсенала биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, в качестве стимуляторов роста корневой системы пшеницы и ячменя.

Поставленная задача достигается применением азоксипроизводных ароматической природы формулы 1 в качестве ростостимулирующих соединений

и ими производили предпосевную обработку семян с последующей оценкой этой активности на проростках.

Соединения 1.1. и 1.2. получали известным способом, восстанавливая соответствующие паранитробензиловый спирт и этиленацеталь паранитробензилальдегида метилатом натрия в метаноле [А.Е.Агрономов, Ю.С.Шабаров. Лабораторные работы в органическом практикуме. «Химия», 1974, с.188] с последующей трансформацией в 1.1. и 1.2. Полученные соединения идентифицированы по совокупности данных элементного анализа, ИК- и масс-спектрометрии.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. Получение 4,4'-азоксибензилэтиленацеталя (1.1.)

В круглодонной колбе, снабженной водоотделителем Дина-Старка, нагревали на глицериновой бане 3,02 г (0,02 моль) паранитробензальдегида, 1,49 г этиленгликоля (0,024 моль), 0,1 г паратолуолсульфокислоты в 50 мл бензола. После отделения расчетного количества воды отгоняли бензол, получили 4,1 г паранитробензилэтиленацеталя, который растворяли в абсолютном метиловом спирте (40 мл), к которому небольшими порциями вносили 1,68 г (0,073 г/ат) металлического натрия при интенсивном перемешивании на магнитной мешалке и нагревании с обратным холодильником в течение 3-х часов. Отгоняли метиловый спирт, остаток разлагали ледяной водой, выпавшие кристаллы 1.1. отфильтровывали на воронке Бюхнера и сушили на воздухе.

Выход 4,4'-азоксибензилэтиленацеталя составил 4,7 г (68,6% от теоретического).

Т_пл=138-141°С, C₁₈H₁₈O₅N₂, М.м. 342,35.

Вычислено: С=63,15%; Н=5,30%; O=23,37%; N=8,18%.

Найдено: С=63,21%; Н=5,25%; O=23,55%; N=7,99%.

Масс-спектр (m/z): M⁺342, (М⁺-30) 312, 269, 196, 101, 91, 77, 85, 84, 65, 41.

ИК-спектр (ν, см¹):

Пример 2. Получение 4,4-азоксибензилнитрита (1.2.)

В круглодонной колбе растворяли в метиловом спирте (80 мл) 14,0 г (0,092 моль) паранитробензилового спирта, к которому при интенсивном перемешивании вносили малыми порциями 7,7 г (0,33 г/ат) металлического натрия. Нагревали с обратным холодильником в течение 3-х часов, затем отгоняли метиловый спирт, остаток разлагали ледяной водой, выпавший осадок 4,4-азоксибензилового спирта отфильтровывали, высушивали в вакууме и к нему вносили 31 г (0,3 моль) трет-бутилнитрита в 50 мл диметилсульфоксида (DMSO). Для завершения реакции переэтерификации перемешивали в течение 5 часов. Растворитель отгоняли в вакууме, остаток разлагали водой, осадок отфильтровывали, высушивали в эксикаторе над CaCl₂.

Выход 4,4'-азоксибензилнитрита составил 16,5 г (56,7% от взятого паранитробензилового спирта).

Т_пл=88-90°С, C₁₄H₁₂O₅N₄, М.м. 316,27.

Вычислено: С=53,17%; H=3,82%; O=25,29%; N=17,72%.

Найдено: С=53,15%; Н=3,93%; O=25,41%; N=17,51%.

Масс-спектр (m/z): М⁺316, (M⁺-NO) 286, 226, 166, 150, 136, 129, 106, 105, 99, 91, 85, 77, 65, 60, 41.

ИК-спектр (ν, см-¹):

Пример 3. Оценка ростостимулирующей активности заявляемых соединений на проростках пшеницы и ячменя.

Семена помещали в водные эмульсии заявляемых соединений 1.1 и 1.2, которые предварительно растворяли в диметилсульфоксиде (DMSO) с последующим добавлением поверхностно-активного вещества. Семена контрольного варианта замачивали в дистиллированной воде с эквивалентным добавлением DMSO и поверхностно-активного вещества. Через 6 часов семена равномерно раскладывали на увлажненную фильтровальную бумагу в чашки Петри и помещали в термостат при температуре 20°С. Через 7 суток измеряли длину корня и стебля. Для сравнения ростостимулирующей активности использовали 4-(индолил-3) масляную кислоту (прототип) в ее оптимальной концентрации 5 мг/л, что соответствует 2,5·10^-5 моль/л. Заявляемые вещества изучали в диапазоне концентраций 1·10^-5-1·10^-7 моль/л.

Ростостимулирующую активность определяли по увеличению длины корня и гипокотиле проростков семян, обработанных растворами исследуемых веществ в сравнении с контролем. Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 100 семян. В результате оценки ростостимулирующей активности приведенных выше веществ впервые было выявлено, что вещества 1.1 и 1.2 обладают свойствами, стимулирующими рост корневой системы пшеницы и ячменя, которые проявляются и при большом разбавлении 1·10^-5-1·10^-7 моль/л.

Результаты измерений подвергали статистической обработке с использованием t-критерия Стьюдента при Р=0,95 и Р=0,90.

Полученные данные представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Испытание соединений на ростостимулирующую активность на проростки озимой пшеницы сорта Победа-50 Соединение Концентрация, моль/л Длина корня Длина гипокотиле мм % к контролю мм % к контролю Контроль   8,6±0,1 - 6,2±0,2 - 4-(индолил-3) масляная кислота 2,5·10^-5 9,4±0,2 109 6,5±0,2 105 1.1 1·10^-5 10,4±0,1 121^* 7,0±0,2 113 1·10^-6 9,7±0,2 113^** 6,4±0,1 103 1·10^-7 9,5±0,2 110 6,3±0,2 102 1.2 1·10^-5 10,6±0,1 123^* 6,8±0,1 110 1·10^-6 10,3±0,2 120^** 6,5±0,2 105 1·10^-7 9,8±0,2 114^** 6,4±0,2 103 2 1·10^-5 8,7±0,2 99 6,0±0,3 96,7 Различия между вариантами достоверны: *) при Р=0,95; **) при Р=0,90

Испытания, проведенные на семенах озимой пшеницы сорта Победа-50 и озимого ячменя Зимур, позволили установить, что заявляемые соединения 1.1 и 1.2 в диапазоне концентраций 1·10^-5-1·10^-7 моль/л проявляют свойства стимуляторов роста корневой системы.

Соединение 1.1 увеличивало длину корней пшеницы на 11-21%, ячменя на 15-29%, проростков пшеницы на 3-14%, ячменя на 1-3% в четырех концентрациях в сравнении с контролем.

Соединение 1.2 увеличивало длину корней пшеницы на 14-23%, ячменя на 20-29%, проростков пшеницы на 3-9%, ячменя на 3-18% в четырех концентрациях в сравнении с контролем.

Вещество-прототип - 4-(индолил-3) масляная кислота в оптимальной дозе 5 мг/л увеличивала длину корней на 5-6%, длину проростков на 9-10% у обеих культур.

Вещество 2 не проявляло ростостимулирующей активности на испытуемых растениях.

Таблица 2 Испытание соединений на ростостимулирующую активность на проростки озимого ячменя сорта Зимур Соединение Концентрация, моль/л Длина корня Длина гипокотиле мм % к контролю мм % к контролю Контроль - 9,6±0,2 - 6,8±0,2 - 4-(индолил-3) масляная кислота 2,5·10^-5 10,6±0,3 110 6,9±0,3 101 1.1 1·10^-5 12,4±0,2 129^** 7,0±0,2 103 1·10^-6 11,3±0,1 118^* 6,9±0,2 101 1·10^-7 11,0±0,2 115 6,9±0,3 101 1.2 1·10^-5 12,4±0,1 129^* 8,0±0,3 118 1·10^-6 12,0±0,2 125^** 7,7±0,1 113 1·10^-7 11,5±0,3 120 7,0±0,2 103 2 1·10^-5 9,5+0,4 99 7,0± 103 Различия между вариантами достоверны: *) при Р=0,95; **) при Р=0,90

Таким образом, соединения 1.1 и 1.2 в диапазоне концентраций 1·10^-5 -1·10^-6 моль/л достоверно стимулируют рост гипокотиле и корней пшеницы и ячменя и превосходят прототип.

Описывается стимулятор роста корневой системы озимых пшеницы и ячменя, содержащий азоксипроизводные формулы 1,

в которой

1.1. R=4,4'-бензилэтиленацеталь,

1.2. R=4,4'-бензилнитрит. Технический результат заключается в расширении ассортимента биологически активных веществ, полученных синтетическим путем, для их применения в сельском хозяйстве в качестве стимуляторов роста корневой системы. 2 табл.

Стимулятор роста корневой системы озимых пшеницы и ячменя, содержащий азоксипроизводные формулы 1

где 1.1. R=4,4'-бензилэтиленацеталь;

1.2. R=4,4'-бензилнитрит, в концентрации 1·10^-5-1·10^-7 моль/л.