активатор прорастания семян озимой пшеницы, повышающий устойчивость проростков к водному стрессу

Формула изобретения

Активатор прорастания семян озимой пшеницы, повышающий устойчивость проростков к водному стрессу, представляющий собой 3-N-бутил(или бензил)амино-4-гидрокси-N-бутил (или бензил)бутанамиды формул 1.1, 1.2:

HOCH₂CH(HNR)CH₂CONHR

1.1 R=C₄H₉, 1.2 R=CH₂C ₆H₅

в концентрации 0,01-0,0001 мас.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биологически активным соединениям 3-N-бутил(или бензил)амино-4-гидрокси-N-бутил(или бензил)бутанамидам формул 1.1,1.2:

HOCH₂CH(HNR)CH₂ CONHR

1.1 R=C₄H₉, 1.2 R=СН ₂С₆Н₅,

которые могут найти применение в сельском хозяйстве в качестве активаторов (ростстимуляторов) прорастания семян озимой пшеницы, повышающих устойчивость проростков к водному стрессу (к подсушиванию).

Указанные соединения известны и ранее были заявлены как вещества, проявляющие фунгицидную и акарицидную активность [1. Музыченко Г.Ф., Бадовская Л.А., Кульневич В.Г. и др. N-алкиламиды 3-N-алкиламино-4-оксибутановой кислоты, проявляющие фунгицидную активность. А.с. № 841257 (СССР), 1981; 2. Музыченко Г.Ф., Бадовская Л.А., Кульневич В.Г. и др. N-алкиламиды 3-(N-алкил- или бензил)амино-4-оксибутановой кислоты, проявляющие акарицидное действие. А.с. 841258 (СССР), 1981].

В данном изобретении в качестве аналога по действию использован гиббереллин - один из наиболее известных активаторов роста, природный фитогормон, оказывающий положительное воздействие на прорастание семян. Однако гиббереллин - дорогостоящий продукт микробиологического синтеза и малодоступен [3. Муромцев Г.С. и др. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. - М.: Агропромиздат, 1987. - с.33-80; 4. Леонова Т.Г., Муромцев Г.С. Гиббереллины в сельском хозяйстве // С.-х. биология, 1991. № 5. С.154-168; 5. Деева В.П., Шелег З.И., Санько Н.В. Избирательное действие химических регуляторов роста на растения. Минск: Наука и техника, 1988. - 253 с.].

Ближайшим техническим решением к предлагаемому новому использованию 3-N-алкиламино-4-гидрокси-N-алкилбутанамидов является применение 2(5Н)-фуранона (кротонолактона) 2 (исходного вещества для 3-N-алкиламино-4-гидрокси-N-алкилбутанамидов) как стимулятора роста растений, в том числе и для зерновых культур [6. Бадовская Л.А., Кульневич В.Г., Латашко В.М. и др. Кротонолактон и его производные - новые перспективные стимуляторы роста растений комплексного действия // Тезисы докладов Международного совещания по проблеме 5.1.2.3.КП НТП СЭВ «Разработка регламентов практического применения регуляторов роста растений», г.Краснодар, 24-29 сентября 1990 г. С.5; 7. Бадовская Л.А., Латашко В.М., Посконин В.В. и др. Реакции каталитического окисления фурановых и гидрофурановых соединений. 7. Получение 2(5Н)-фуранона окислением фурфурола пероксидом водорода и некоторые его превращения в водных растворах // Химия гетероциклических соединений, 2002, № 9, С.1194-1204].

Техническим результатом изобретения является расширение ассортимента активаторов (ростстимуляторов) прорастания семян озимой пшеницы, повышающих устойчивость проростков к водному стрессу, что позволяет улучшить посевные качества семян и получить более жизнеспособные всходы в засушливых регионах.

Технический результат достигается тем, что для обработки семян перед посевом используют растворы 3-N-бутил(или бензил)амино-4-гидрокси-N-бутил-(или бензил)бутанамиды формул 1.1, 1.2, приготовленных в системе растворителей вода - диметилсульфоксид (ДМСО) в концентрации 0,01-0,0001 масс.%. Соединения 1.1, 1.2 доступны, их получают известным способом при взаимодействии 2(5Н)-фуранона (кротонолактона) с соответствующими первичными аминами [1; 2; 8. Тюхтенева З.И., Бадовская Л.А., Козловская И.Н., Музыченко Г.Ф. Синтез 2-(2-арилимино-3-алкилоксазолидинил-4) и 2-(2-арилимино-3 -алкилтиазо-лидинил-4)-N-алкилацетамидов из 2(5Н)-фуранона // Химия гетероциклических соединений, 1985. № 12. С.1629-1632].

Экспериментально установлено, что применение соединений 1.1, 1.2 оказывает активирующее действие на семена озимой пшеницы и повышает устойчивость проростков к водному стрессу.

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1. Активирующее действие соединений 1.1, 1.2

Активирующее (ростактивирующее) действие соединений 1.1 и 1.2 и их влияние на посевные качества семян определяли модельными методами лабораторного скрининга, модифицированного нами, на семенах озимой пшеницы сорта Дея.

В ходе исследований определяли оптимальную ростактивирующую концентрацию соединения 1, его влияние на посевные качества семян озимой пшеницы (энергия прорастания, длина и масса побеговой и корневой системы проростков).

Для изучения ростактивирующей активности навеску заявляемых соединений растворяли сначала в ДМСО, а затем добавляли воду в соотношении диметилсульфоксид-вода 1:99. Полученный исходный раствор разбавляли водой до необходимой концентрации. В качестве аналога по свойствам использовали гиббереллин, в качестве аналога по структуре и свойствам применяли кротонолактон. Контролем служила вода.

Семена замачивали в полученных растворах препаратов в течение 18 часов, а затем проращивали в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге в течение трех дней и доращивали в рулонах фильтровальной бумаги при температуре 20-22°С. Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 шт. семян.

Об оптимальной ростстимулирующей концентрации соединений и их рострегулирующей активности судили по совокупности таких показателей, как энергия прорастания, длина и сухая масса проростков. Результаты определения оптимальной концентрации соединения и их влияния на посевные качества семян приведены в таблице 1.

Проведенные исследования позволили установить, что испытанные соединения 1.1 и 1.2 в диапазоне концентраций с массовой долей 0,01-0,0001% проявляют свойства активатора прорастания семян пшеницы.

Соединение 1.1 в оптимальной ростстимулирующей дозе с массовой долей 0,005% активирует рост проростков, увеличивая энергию прорастания семян на 16%, длину побеговой части 7-дневных проростков - на 29,7%, длину корней проростков - на 26,1%, а их массу - на 45,7 и 21,8% соответственно в сравнении с контролем.

Соединение 1.2 в оптимальной ростстимулирующей дозе с массовой долей 0,0005% активирует рост проростков, увеличивая энергию прорастания семян на 14%, длину побеговой части 7-дневных проростков - на 38,5%, длину корней проростков - на 33,7%, а их массу - на 39,1 и 17,8% соответственно в сравнении с контролем.

Таким образом, заявляемые средства в оптимальных активирующих рост концентрациях улучшают посевные качества семян озимой пшеницы сорта Дея. При меньших концентрациях рострегулирующее действие падает, при больших не возрастает. Как видно, заявляемые средства по своему действию не уступают гиббереллину и 2(5Н)-фуранону (кротонолактону).

Пример 2. Изучение влияния регуляторов роста 1.1 и 1.2 на устойчивость проростков к водному стрессу

Для изучения устойчивости проростков к водному стрессу заявляемые вещества 1.1 и 1.2 и аналог по строению и свойствам предварительно растворяли в системе растворителей вода - ДМСО, как это описано в примере 1. В качестве аналога по свойствам использовали гиббереллин, в качестве аналога по структуре и свойствам - 2(5Н)-фуранон (кротонолактон) 2. Контролем служила вода.

Семена замачивали в водных растворах препаратов в течение 18 часов, а затем проращивали в чашках Петри на влажной фильтровальной бумаге в течение трех дней. Для выявления антистрессовой активности соединений половину трехдневных проростков в каждом варианте подвергали подсушиванию в течение часа. Затем проращивание всех семян продолжали в рулонах фильтровальной бумаги в течение четырех дней при температуре 20-22°С. Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 штук семян.

Результаты влияния испытанных соединений на устойчивость проростков озимой пшеницы сорта Дея к водному стрессу (подсушивание проростков) приведены в таблице 2.

Проведенные исследования позволили установить, что испытанные соединения 1.1 и 1.2 в диапазоне концентраций с массовой долей 0,001-0,0001% повышают устойчивость проростков семян озимой пшеницы к водному стрессу.

Соединение 1.1 в оптимальной ростстимулирующей концентрации с массовой долей 0,0001% при стрессе увеличивает длину побеговой части 7-дневных проростков на 15,2%, длину корней проростков - на 17,9%, а их массу - на 23,2 и 50,2% соответственно в сравнении с контролем.

Соединение 1.2 в оптимальной ростстимулирующей концентрации с массовой долей 0,001% увеличивает длину побеговой части 7-дневных проростков на 16,5%, длину корней проростков - на 26,9%, а их массу - на 53,6 и 61,1% соответственно в сравнении с контролем.

Как видно, заявляемые соединения повышают устойчивость растений к водному стрессу, тем самым улучшая посевные качества семян озимой пшеницы и превосходя аналоги по действию. Такое техническое решение может найти применение в практике сельского хозяйства для получения более жизнеспособных всходов в засушливых районах.

Таблица 1
Влияние регуляторов роста на посевные качества семян озимой пшеницы сорта Дея
Вариант	Концентрация раствора, %	Энергия прорастания, %	Длина проростка, см	Воздушно-сухая масса проростка, мг
побега	корня	побега	корня
см	± к контролю, %	см	± к контролю, %	мг	± к контролю, %	мг	± к контролю, %
Контроль		60	9,8	-	9,6	-	9,7		10,3
ДМСО	0,01	59	9,1	-7,7	9,2	-4,2	9,2	-5,4	10,1	-1,2
Гиббереллин	0,001	64	12,2	24,5	10,4	8,3	11,5	18,6	10.8	4,9
Кротонолактон	0,005	62	11,1	13,3	11,2	16,8	10,3	6,6	11,6	12,6
Соединение 1.1	0,01	59	10,8	18,7	11,4	23,9	11,8	28,3	11,8	16,8
0,005	76	11,8	29,7	11,6	26,1	13,4	45,7	12,3	21,8
0,001	70	10,0	9,9	10,5	14,1	11,5	25,0	11,5	13,9
0,0005	73	10,9	19,8	10,9	18,5	11,9	29,3	11,8	16,8
0,0001	71	10,8	18,7	10,5	14,1	11,6	26,1	11,7	15,8
Соединение 1.2	0,01	61	11,4	25,3	10,6	15,2	11,5	18,6	11,1	9,9
0,005	63	11,0	20,9	11,5	25,0	11,7	27,2	11,6	14,9
0,001	73	12,1	23,5	12,0	30,4	11,7	27,2	11,7	15,8
0,0005	74	12,6	38,5	12,3	33,7	12,8	39,1	11,9	17,8
0,0001	66	12,2	34,1	11,4	23,9	12,2	32,6	11,8	16,8
НСР 0б95		4	0,6		0,5		0,7		0,4
Р0,95		6		5,7		5,1		6,1		3,5

Таблица 2
Влияние регуляторов роста на устойчивость проростков озимой пшеницы сорта Дея к водному стрессу
Вариант	Концентрация раствора, %	Длина проростка, см	Воздушно-сухая масса проростка, мг
проростка	корня	проростка	корня
см	± к контролю, %	см	± к контролю, %	мг	± к контролю, %	мг	± к контролю, %
Контроль		7,6	-	6,4	-	5,4		3,3
ДМСО	0,01	7,9	3,9	6,7	4,7	5,6	3,7	3,6	9,1
Гиббереллин	0,001	8,8	15,8	7,1	10,9	5,9	9,3	3.9	18,2
Кротонолактон	0,005	8,2	7,9	7,2	12,5	6,5	20,6	4,8	45,5
Соединение 1.1	0,01	6,4	-19,0	5,7	-14,9	5,1	-8,9	4,5	25,0
0,005	8,5	7,6	7,4	10,4	5,3	-5,4	4,9	36,1
0,001	6,6	-16,5	6,5	-3,0	4,4	-21,4	4,3	19,4
0,0005	8,6	8,9	7,1	5,9	5,4	-3,6	4,8	33,3
0,0001	9,1	15,2	7,9	17,9	6,9	23,2	5,4	50,0
Соединение 1.2	0,01	9,0	13,9	7,0	4,5	6,2	10,7	4,3	19,4
0,005	8,5	7,6	6,4	-4,5	6,1	8,9	4.8	33,3
0,001	9,2	16,5	8,5	26,9	8,6	53,6	5,8	61,1
0,0005	8,9	12,6	7,9	17,9	8,2	46,4	5,6	55,6
0,0001	8,0	1,3	6,4	-4,5	7,3	30,4	5,1	41,7
НСР0,95		0,5		0,4		0,7		0,4
Р0,95			6,7		6,7		12,1		9,9