VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

ВВЕДЕНИЕ

Одним из важных компонентов современных технологий производства продукции сельскохозяйственных культур в настоящее время являются регуляторы роста растений – природные и синтетические органические и неорганические соединения, которые в малых концентрациях приводят к повышению всхожести семян, дружности их прорастания, стимулируют рост и развитие растений, способствуют увеличению их продуктивности [1-3]. В качестве ростстимулирующих соединений для зерновых культур широко используют многочисленные биологически активные соединения различных классов. В обзорах и других опубликованных материалах по этой теме обобщены накопленные за последние годы результаты многофакторных исследований -5. Опыт практической работы во всех регионах показывает, что регуляторы роста растений способствуют увеличению энергии прорастания и всхожести семян, веса вегетативной и корневой массы растений и, как следствие, приводят к повышению урожайности и устойчивости традиционных культур. Особенно эффективными оказались органические кислоты и их производные (соли, амиды, эфиры индолилуксусной, нафтилуксусной, янтарной и других кислот), которые, по-видимому, изменяют механизм биосинтеза органических ионов. Эти соединения зачастую являются синтетическими гормонами или превращаются в них за счет метаболизма и влияют на регуляторные механизмы обмена веществ (точнее, на вторичный метаболизм, роль которого состоит в образовании различных специализи-рованных веществ, требующихся клеткам в малых количествах) 6. В про-ростках активируются протеолитические ферменты, повышается содержание нуклеиновых кислот и сахаров. В итоге использование подобных веществ приводит к более высокой урожайности вследствие повышения жизнеспо-собности растения.

В ряду регуляторов роста растений особое место занимает индолил-масляная (индолилбутановая) кислота, которая является дешевым синтети-ческим аналогом ауксина (индолилуксусной кислоты) – природного фитогор-мона 2-4. Такие известные ростстимуляторы, как 2,4-Д, 1-НУК влияют на растения подобно ауксину, но действуют в меньших концентрациях и более продолжительно, поскольку не разрушаются так быстро, как эндогенная индолилуксусная кислота. В связи с тем, что влияние биологически активных веществ на растение узкоспецифично и зависит не только от применяемой концентрации и способа обработки семян, но и от состояния их зародыша, проницаемости покрова семени и других факторов, до сих пор не найдено соединения – универсального рострегулятора для всех растений. Поэтому нам показалось интересным получить и апробировать новые доступные препараты из ряда замещенной бутановой (масляной) кислоты. Ранее в наших работах было показано, что вещества подобного строения проявляют свойства стимулятора роста растений 7,8. В продолжение начатых исследований были получены соли нового ряда полифункциональной бутановой кислоты и изучена их рострегулирующая активность на зерновых тест-культурах – озимой пшенице и яровом ячмене на уровне лабораторных опытов.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Изучены аммонийные соли 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутан-амида и дикарбоновых кислот: I – гемиоксалат 3-бензиламино-4-гидрокси-Nбензилбутанамида, II –гемисукцинат 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензил-бутанамида, III – 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамида натрий сукцинат, IV – гемиглутарат 3-бензиламино-4-гидрокси- N-бензилбутанамида общей формулы C₁₈H_22N2O₂.0,5X, где Х соответственно составляет для: I –

HOOCCOOH, II – HOOCCH₂CH₂COOH, III – HOOCCH₂CH₂COONa, IV –HOOC(CH₂₎₃COOH. Синтез исследуемых солей описан в работах [8,9]. Полученные соединения представляли собой бесцветные кристаллические вещества, устойчивые на воздухе и в водных растворах, не способные к слеживаемости и саморазогреванию при хранении, не токсичные и не обладающие кожно-резорбтивным действием. Совокупностью физико-химических методов анализа, в том числе атомно-адсорбционной спектрофотометрией и ТСХ, подтверждены их индивидуальность и строение. В ИК-спектрах этих солей наблюдали полосы поглощения, подтверждающие их химическое строение: в области 1630-1640 см^-1 – поглощение амидного карбонила («амид I»), в области 3200-3400 см^-1 – поглощение окси- и аминогрупп, а также отмечена группа полос при 2400-2700 см^-1, характерная для протонированной аминогруппы.

Лабораторные опыты проводили на озимой пшенице сорта «Донская безостая», яровом ячмене сорта «Зерноградский 73». Предварительное изучение действия растворов различных концентраций солей I–IV на культурах озимой пшеницы и ярового ячменя позволило подобрать оптимальные концентрации, которые могут быть рекомендованы для использования в сельском хозяйстве, что составило 0,006 – 0,012%. Нами для последующей работы была выбрана концентрация 0,006%.

Семена зерновых культур перед проращиванием обрабатывали 0,006% -ными водными растворами исследуемых веществ (из расчета 1 кг семян – 15 мл раствора), затем помещали в фаянсовые растильни и проращивали на влажной фильтровальной бумаге в чашках Петри при 21-25^оС. Учет всхожести выполняли согласно ГОСТ 12038-84. В качестве контроля по действию был взят районированный гумат натрия и янтарная кислота (из расчета 75 г на 1,5 л воды). Абсолютным контролем служила дистиллированная вода. В каждом эксперименте опытные и контрольные семена проращивали одновременно, в строго идентичных условиях. Через трое суток определяли влияние соединений на энергию прорастания, на 7-е сутки – всхожесть семян, увеличение вегетативной и корневой массы, измеряя длину ростков и корней, а также вегетативную массу 10-ти растений. Повторность опытов четырехкратная.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Обработка семян исследуемыми соединениями оказала положительное действие на процессы прорастания семян. Влияние солей I-IV, с которыми проводили эксперименты, проявилось прежде всего в увеличении всхожести семян по сравнению с контролем (водой), а также стимуляции морфологи-ческих процессов у сеянцев.

Предпосевная обработка семян ярового ячменя 0,006%-ными растворами исследуемых соединений увеличивала энергию прорастания семян до 19-39% по сравнению с гуматом натрия. Прирост вегетативной части составлял от 3,12% (соединение IV) до 15,10% у соединения II с соответствующим увеличением веса сухой вегетативной массы 10 растений до 9, 30% у соединения II. Наибольшее влияние на корневую систему ярового ячменя также оказывает соединение II. Суммарная длина корней растений увеличивалась на 9,20% (по отношению к гумату натрия), а их масса – на 23,43%.

Обработка семян озимой пшеницы препаратами I – IV не оказала влияния на энергию прорастания и всхожесть. Однако в последующем отмечали прирост вегетативной части растений, который составил для соединений III и I соответственно 9,35 и 4,80%. Увеличение сухой вегетативной массы для препаратов составило 4,77% (III), 13,30% (I) и 12,55% (II). Суммарная длина корней и их масса наибольшими были для соединения III.

Скорость прорастания семян озимой пшеницы, обработанных раствором соединения II и растворами янтарной кислоты, гумата натрия и водой составила 1,81; 2,32; 2,49 и 2,76 сут соответственно. Среднее количество семян пшеницы (обработанных веществами в такой же последовательности), проросших за 1 сутки (дружность прорастания), было равно соответственно 23,50; 18,80; 25,67 и 15,00; скорость прорастания семян соответственно равна 3,30; 3,83; 3,69; 4,00 сут. Среднее количество семян ячменя, проросших за сутки (дружность прорастания), было равно 24,00, 18,80, 19,20 и 18,40 соответственно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, проведенные исследования показали, что изученные аммонийные соли 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутирамида проявляют ростстимулирующую активность: обработка семян зерновых культур их растворами способствовала повышению всхожести семян, энергии прорастания и увеличению роста вегетативной и корневой массы растений ярового ячменя и озимой пшеницы в сравнении с гуматом натрия. Наиболее активным оказался гемисукцинат 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (II). Увеличение корневой массы является наиболее важной предпосылкой гармоничного развития сеянцев в последующий период, что в дальнейшем должно положительно сказаться увеличении ассимиляционной поверхности листьев и продуктивности растений.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Вакуленко В.В. Регуляторы роста // Защита и карантин растений. 2004. № 1. С. 24-26.

2.Рейнбольд А.М. Регуляторы роста растений с ретардантными свойствами // Агрохимия. 1986. № 5. С. 116 – 133.

3. Химическая защита растений / Под ред. Г.С. Груздева. - М.: Агропромиздат, 1987. - 415 с.

4.Муромцев Г.С., Чкаников Д.И., Кулаева О.Н., Гамбург К.З. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений. М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.

5.Деева В.П., Шелег З.И., Санько Н.В. Избирательное действие химических регуляторов роста на растения. Минск: Наука и техника, 1988. 253 с.

6.Ленинджер А. Основы биохимии: В 3-х т. Т. 2. Пер. с англ.-М.: Мир, 1985.- С. 391.

7.Тюхтенева З.И., Хвостова И.В., Бадовская Л.А. Влияние солей 3-бензиламино-N-бензилбутанамида на прорастание семян у плодовых культур и развитие проростков // Агрохимия. 2002. № 6, с. 72-75.

8.Тюхтенева З.И., Бадовская Л.А., Челлар Н.С. и др. Гемисукцинат 3-бензиламино-4-окси-N-бензилбутанамид, обладающий ростстимулирующей активностью на зерновых культурах. А.с. № 1580789 (СССР). 1990. Б.И. № 27. С. 290.

9.Тюхтенева З.И., Бадовская Л.А., Эгикьян А. Л.. и др. Гемиглутаралат 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутирамида, проявляющий местноанестези-рующую активность. А.с. № 1663928 (СССР). 1994. Б.И. № 21. С.182.

8

Код для цитирования: Скопировать