СРЕДСТВО, ПРОЯВЛЯЮЩЕЕ РОСТОРЕГУЛИРУЮЩУЮ И ИММУНОМОДУЛИРУЮЩУЮ АКТИВНОСТЬ Российский патент 2014 года по МПК A01N35/00 A01N35/06 

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

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.

Средство, проявляющее росторегулирующую и иммуномодулирующую активность, представляющее собой соединение 5,5-диметил-2-(1-(4-метоксифенил)-3-фенил-3-оксопропил)-циклогександион-1,3