CC BY
23
УДК 632.95 06.01.00 Агрономия
РАЗРАБОТКА НОВЫХ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА СОИ
UDC 632.95 Agricultural sciences
DEVELOPMENT OF NEW SOYBEAN GROWTH REGULATORS
Дядюченко Людмила Всеволодовна к.х.н., доцент
РИНЦ SPIN-код 1135-3336 [email protected]
Dyadyuchenko Lyudmila Vsevolodovna Cand. Chem. Sci, associate professor SPIN-code 1135-3336 ludm. dyadiuchenko@yandex. ru
Тараненко Виктор Владимирович к. с.-х.н.
РИНЦ SPIN-код 3786-1834 viktor. taranenko @,ramЫer.m
Всероссийский научно-исследовательский институт биологической защиты растений, Краснодар, Россия
Дмитриева Ирина Геннадиевна к.х.н., доцент
РИНЦ SPIN-код 6882-9695 [email protected]
Кубанский государственный аграрный университет им. И. Т. Трубилина, Краснодар, Россия
Taranenko Viktor Vladimirovich Cand. Agr. Sci, associate professor SPIN- code 3786-1834 [email protected]
All-Russian Research Institute of Biological Plant Protection, Krasnodar, Russia.
Dmitrieva Irina Gennadievna Cand. Chem. Sci, associate professor SPIN-code 6882-9695 irina.bona. mente@gmail. com
Kuban State Agrarian University named after I. T. Trubilin, Krasnodar, Russia
С целью поиска новых перспективных регуляторов роста сои нами синтезированы ряды производных азотсодержащих гетероциклов. Синтезированные соединения изучены в качестве потенциальных рострегуляторов сои. Найдены вещества с высоким ростстимулирующим эффектом. Влияние рострегуляторов сказывалось на коэффециенте ветвления, количестве семян в бобах и их массе. Урожайность зерна возрастала на 6,7-23,4 %, повышалось качество зерна
Ключевые слова: РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА, ТРИАЗОЛОПИРИМИДИНЫ, ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ ГИДРАЗОНЫ, УРОЖАЙНОСТЬ, СТРУКТУРА УРОЖАЯ, КАЧЕСТВО ЗЕРНА
йо1: 10.21515/1990-4665-140-027
To develop new promising soybean growth regulators, we have synthesized series of derivatives of nitrogen-containing heterocycles. Synthesized compounds have been studied as potential soybean growth regulators. Substances with a high growth stimulating effect have been found. The growth regulators affected the branching coefficient, the number of seeds in the beans and their weight. The yield increased by 6.723.4%, the quality of grain increased
Keywords: GROWTH REGULATORS, TRIAZOLEPYRIMIDINES, HETEROCYCLIC HYDRAZONES, YIELD, CROP STRUCTURE, CROP QUALITY
Дефицит растительного белка в питании людей и кормлении сельскохозяйственных животных является немаловажной проблемой, решить которую можно путем увеличения производства зерна бобовых культур, и прежде всего сои. Соя по своему богатому и разнообразному химическому составу семян и многостороннему использованию в кормовых, пищевых и технических целях является уникальной и
ценнейшей культурой. Высокое (до 45-48 %) содержание в зерне полноценного по аминокислотному составу, растворимости и усвояемости белка и высококачественному составу масла определяет её широкое распространение [1]. Производство соевого зерна в мире неуклонно возрастает, она становится высокодоходной культурой. Очевидно, что поиск путей повышения урожайности этой культуры и качества семян актуален.
Для повышения урожая в современном сельском хозяйстве применяют интенсивные технологии, предусматривающие использование регуляторов роста растений - физиологически активных веществ биогенного происхождения или синтезированных искусственно, которые в малых дозах положительно влияют на жизненные процессы растений. Поиск новых рострегуляторов в настоящее время ведется интенсивно и в различных классах соединений.
Настоящая работа является частью многолетнего научного исследования, посвящённого поиску биологически активных веществ в рядах производных азотсодержащих гетероциклов. Гетероциклические соединения являются составной частью животных и растительных клеток; многие из них имеют первостепенную важность для живых систем, служат ключевыми компонентами в биологических процессах [2]. Они нашли применение в фармакологии и в различных областях сельского хозяйства: в их числе обнаружены бактерициды, гербициды, дефолианты, десиканты и др. В частности, нами были найдены эффективные гербицидные антидоты в числе пиримидинотриазолов [3], пиразолопиридинов [4], алкилтионикотинонитрилов [5], регуляторы роста озимой пшеницы - в рядах тиенопиридинов и пиразолопиридинов [6,7].
Целью нашей работы являлся поиск новых перспективных регуляторов роста сои в рядах синтезированных нами гетероциклических
гидразонов общей формулы 1 и производных триазолопиримидинов общей формулы 2:
где Я = Н, метил, этил; Я1 = алкил, замещенный фенил, гетерил; Я2 = алкил, арил, гетерил.
Синтез осуществляли по разработанным нами ранее [8,9] и известным методикам. Выход целевых продуктов составил 62 - 88 %. Для всех синтезированных соединений определены физико-химические константы (Тпл., Ткип.), их структура подтверждена элементным анализом, а также методами ЯМР ^-спектроскопии и масс-спектрометрии. Индивидуальность соединений установлена с помощью тонкослойной хроматографии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Первичную оценку активности новых соединений осуществляли в лабораторном опыте по величине их рострегулирующего эффекта. Для этого использовали официально рекомендованную методику проращивания семян в «рулонах» по ГОСТ 12044-93.
Вещества, отобранные по результатам лабораторного опыта, исследовали в полевых условиях.
Полевые опыты проведены на экспериментальной базе ВНИИБЗР. Почвенный покров участка - чернозем выщелочный, мощный, тяжелосуглинистый. Содержание гумуса в пахотном слое (0-25) см = 4,0 %. Почва пресная, плотный остаток меньше 0,1 %, рН солевой вытяжки 5,5. Содержание подвижных форм фосфора 17,4 мг/100 г почвы, калия - 32,8 мг/100 г почвы.
Для посева использовали семена сои сорта Селекта 201, элита. Сорт ранний (средне-ранний) в зависимости от сроков посева. Сорт районирован для зоны ЮФО и включен в Госреестр с 2007 г. Потенциальная урожайность 44,0 ц/га. Содержание белка в зерне до 43 %, масла - до 23 %.
Площадь опытной делянки 5,6 м2 (1,4х4 м), повторность четырехкратная. Размещение повторностей вариантов двухярусное, вариантов в повторностях - последовательное. Обработку опытных делянок проводили дважды: в фазу 4 - 5 листьев и в фазу бутонизации - ветвления. Способ обработки растений - опрыскивание. Норма расхода рабочего раствора 300 л/га. Для обработки использовали малогабаритный опрыскиватель (монодисперсный) с емкостью 0, 2 л, давление в системе 0,8 - 1,0 атм.
В период между первой обработкой до уборки урожая на опытном участке проводили наблюдения и учеты по основным фазам роста и развития растений сои. Перед уборкой урожая отбирали модельные снопы для последующей оценки влияния препаратов на формирование основных элементов структуры урожая.
Уборку и учет урожая проводили раздельным способом. Растения сои срезали в снопы, а затем обмолачивали на комбайне Хеге 125. Массу зерна с каждой повторности варианта взвешивали с точностью ±5,0 г. Из четырех повторностей варианта отбирали среднюю пробу для последующего анализа на содержание общего азота, белка, сырого жира.
Рострегулирующую активность исследуемых соединений определяли по увеличению урожая растений, обработанных рострегулятором, в сравнении с контролем (необработанные растения). Данные учета подвергали статистической обработке с использованием НСР05.
Качественные показатели зерна определяли на инфракрасном спектрофотометре «Инфрапид 61» (Labor MIM, Венгрия). Аналитическая
повторность 3-х кратная.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В лабораторном опыте на проростках кукурузы выявлены два соединения: 4-метил-2-хлор-6-{[1-этил-2-(4-нитробензилиден)]-
гидразино}-никотинонитрил (соединение 1) и (4,6-диметилтриазоло-[7,5-а]пиримидил-2-сульфанил)-4-фторацетанилид (соединение 2),
проявляющие ростстимулирующий эффект на уровне 22-24 %:
Соединения 1 и 2 были испытаны в полевом мелкоделяночном опыте.
На опытном участке посева сои перед первой обработкой в фазе 4 - 6 листьев проводили учет густоты стояния растений. Было установлено, что густота посевов составляла 27,4 ± 3,27 шт/м2. Второй учет густоты посева по вариантам опыта проводили перед уборкой урожая. Учет динамики роста (высоты) проводили по основным фазам роста и развития (4 - 6 листьев, бутонизация-ветвление, цветение, формирование бобов, созревание).
Влияние препаратов на формирование структуры урожая сои представлено в таблице 1.
По данным учетов не было обнаружено существенного влияния препаратов на линейный рост растений сои. Перед уборкой средняя высота растений по вариантам опыта составляла 129 ± 6,73 см.
Вполне очевидно, что обработка растений сои препаратами не повлияла и на формирование густоты посевов и их рост. По коэффициенту ветвления существенное превышение контроля наблюдалось в случае
применения соединения 2. По показателю общего количества бобов оба
опытных варианта были достоверно выше, чем в контроле.
Таблица 1. Эффективность препаратов по показателям основных элементов структуры урожая сои.
Шифр соединения, норма расхода, г/га Густота посева, шт/м2 Высота растений, см Среднее значение показателя на 1 растение Масса 1000 семян, г
Кол-во ветвей, шт Всего бобов, шт В т.ч. кол-во семян в бобе, шт Кол- во семян, шт Масса семян, г
1* 2* 3*
Контроль 24,7 129 2,3 55,7 6,1 16,7 33,8 135 15,4 124
Соед.1 30+30 25,6 126 2,3 59,9 4,9 19,0 35,2 145 16,8 133
Соед.2 30+30 25,3 132 2,8 68,4 9,4 21,8 37,2 164 22,5 137
НСР05 1,85 4,31 0,12 4,17 - - - 8,61 2,15 -
Примечание: 1*, 2*, 3* - количество бобов с одним семенем, двумя и тремя соответственно
Применение рострегуляторов 1 и 2 было наиболее эффективным по показателям количества семян и их массе, при этом более существенное увеличение массы семян (на 22 % к контролю) обеспечивало соединение 2.
В таблице 2 представлены данные о влиянии изучаемых препаратов на урожайность и качество семян сои.
Таблица 2. Влияние препаратов на продуктивность и качество семян сои.
Шифр соединения, норма расхода, г/га Урожай зерна, ц/га Прибавка к контролю Показатели содержания в зерне, %
Общий азот Белок Сырой жир
ц/га %
Контроль без обработки 35,9 - - 4,96 48,4 27,4
Соед.1 (30+30) 38,3 2,4 6,7 6,83 52,6 25,2
Соед.2 (30+30) 44,3 8,4 23,4 6,50 50,2 26,2
НСР05 2,57 - - 0,35 0,89 0,48
Судя по данным учета урожая, применение препарата 2 обеспечивает достоверное повышение урожая сои (23,4 %). Достаточно эффективен также препарат 1, хотя прибавка урожая здесь заметно ниже (6,7 %).
Характерной особенностью для испытуемых препаратов является повышение содержания белка в семенах. При этом увеличение содержания белка в опытных вариантах сопровождается незначительным снижением масличности семян относительно контроля.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, применение новых синтезированных соединений обеспечило существенное и достоверное повышение урожая зерна сои и увеличение содержания белка в зерне. Работа защищена патентом РФ [10] и оформлена заявка на патент.
Полученные данные свидетельствуют, что разработанные нами соединения при соответствующей технологической и токсикологической доработке могут найти применение в качестве действующих веществ для создания новых отечественных регуляторов роста сои, тем самым расширить спектр используемых средств защиты растений.
Литература
1. Федорова З.С. Влияние регуляторов роста на симбиотическую активность и семенную продуктивность сои // Автореферат дисс. на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук. Москва. 2000.
2. Джилкрист, Т. Химия гетероциклических соединений: Пер. с англ. - М.:Мир, 1996. - 464 С.
3. Стрелков В.Д., Дядюченко Л.В. ,Исакова Л.И., Угрюмов Е.П.,
Соколов М.С. Антидотная активность производных пиримидинотриазолов // Агрохимия. 1998. № 12. С. 49-51.
4. Стрелков В.Д., Дядюченко Л.В. ,Исакова Л.И., Дмитриева И.Г. Антидотная активность производных пиразолопиридинов // Агрохимия. 2010. № 10. С. 28-31.
5. Стрелков В.Д., Дядюченко Л.В. ,Исакова Л.И., Дмитриева И.Г., Ткач Л.Н. 2-Алкилтионикотинонитрилы - потенциальные антидоты 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты // Агрохимия. 2011. № 4. С. 60-63.
6. Дядюченко Л.В., Морозовский В.В., Назаренко Д.Ю., Балахов А.А., Дмитриева И.Г. Новые регуляторы роста для озимой пшеницы // Политематический сетевой электронный журналКубГАУ. 2015. № 112. С. 288-297.
7. Дядюченко Л.В., Назаренко Д.Ю., Балахов А.А., Дмитриева И.Г. Новые регуляторы роста и антидоты для экологизированной защиты растений // Научный журнал КубГАУ. - 2017. - №133(09).- с. 475-485.
8. Дмитриева И.Г., Дядюченко Л.В., Кайгородова Е.А. Взаимодействие некоторых 2-хлорникотинонитрилов с гидразином и алкилгидразинами // Изв. Вузов. Химия и хим. технол. 2005. Т. 48. № 12. С. 29-31.
9. Дмитриева И.Г., Дядюченко Л.В., Конюшкин Л.Д., Кайгородова Е.А. Синтез 6-гидразино(алкилгидразино)-4-метил-2-хлорникотинонитрилов // Изв. Вузов. Химия и хим. технол. 2006. Т. 49. № 8. С. 119.
10. Пат. РФ, № 2617322. Способ повышения урожайности сои. Дядюченко Л.В., Назаренко Д.Ю., Морозовский В.В., Дмитриева И.Г. и др. Опубл. 24.04.2017. Бюлл. № 28.
References
1. Fedorova Z.S. Vliyanie regulyatorov rosta na simbioticheskuyu aktivnost' i semennuyu produktivnost' soi // Avtoreferat diss. na soiskanie uchenoj stepeni kandidata sel'skohozyajstvennyh nauk. Moskva. 2000.
2. Dzhilkrist, T. Himiya geterociklicheskih soedinenij: Per. s angl. - M.:Mir, 1996. -464 S.
3. Strelkov V.D., Dyadyuchenko L.V. ,Isakova L.I., Ugryumov E.P.,
Sokolov M.S. Antidotnaya aktivnost' proizvodnyh pirimidinotriazolov // Agrohimiya. 1998. № 12. S. 49-51.
4. Strelkov V.D., Dyadyuchenko L.V. ,Isakova L.I., Dmitrieva I.G. Antidotnaya aktivnost' proizvodnyh pirazolopiridinov // Agrohimiya. 2010. № 10. S. 28-31.
5. Strelkov V.D., Dyadyuchenko L.V. ,Isakova L.I., Dmitrieva I.G., Tkach L.N. 2-Alkiltionikotinonitrily - potencial'nye antidoty 2,4-dihlorfenoksiuksusnoj kisloty // Agrohimiya. 2011. № 4. S. 60-63.
6. Dyadyuchenko L.V., Morozovskij V.V., Nazarenko D.YU., Balahov A.A., Dmitrieva I.G. Novye regulyatory rosta dlya ozimoj pshenicy // Politematicheskij setevoj ehlektronnyj zhurnalKubGAU. 2015. № 112. S. 288-297.
7. Novye regulyatory rosta i antidoty dlya ehkologizirovannoj zashchity rastenij / Dyadyuchenko L.V., Nazarenko D.YU., Balahov A.A., Dmitrieva I.G. // Nauchnyj zhurnal KubGAU. - 2017. - №133(09).- s. 475-485.
8. Dmitrieva I.G., Dyadyuchenko L.V., Kajgorodova E.A. Vzaimodejstvie nekotoryh 2-hlornikotinonitrilov s gidrazinom i alkilgidrazinami // Izv. Vuzov. Himiya i him. tekhnol.
2005. T. 48. № 12. S. 29-31.
9. Dmitrieva I.G., Dyadyuchenko L.V., Konyushkin L.D., Kajgorodova E.A. Cintez 6-gidrazino(alkilgidrazino)-4-metil-2-hlornikotinonitrilov // Izv. Vuzov. Himiya i him. tekhnol.
2006. T. 49. № 8. S. 119.
10. Pat. RF, № 2617322. Sposob povysheniya urozhajnosti soi. Dyadyuchenko L.V., Nazarenko D.YU., Morozovskij V.V., Dmitrieva I.G. i dr. Opubl. 24.04.2017. Byull. № 28.
