СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ХИНОЛИНОВОГО РЯДА В КАЧЕСТВЕ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА И УРОЖАЙНОСТИ БАКЛАЖАНА ОБЫКНОВЕННОГО

Изобретение относится к сельскому хозяйству. В качестве стимуляторов роста используют соединения ряда 1-алкил-2,2,4-триметил-6-аминокарботиоил-1,2-дигидрохинолина и 1-алкил-2,2,4-триметил-6-аминокарботиоил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина.

R = алкил; X=СН₂, n=0, R'=H; Х=СН₂, СН, N, О, n=1, R'=H, алкил, арил, гетарил, карбоалкокси, формил.

Овощеводство в последние годы сталкивается с множеством проблем, связанных с экстремальным повышением температуры воздуха, недостатком почвенной влаги и поиском наиболее устойчивых и неприхотливых культур и их сортов, способных произрастать в таких условиях. Проводятся селекционные работы и испытания, направленные на повышение урожайности и устойчивости сельскохозяйственных растений к неблагоприятным условиям среды (Дьяков и др., 2009) [1]. Урожайность повышают с помощью селекционных методик для получения высокопродуктивных сортов, различных агротехнических мероприятий, применением новых технологий выращивания посадочного материала. Известно, что потенциалы продуктивности культивируемых растений и их экологическая устойчивость находятся под контролем разных генетических систем и относительно независимы (Жученко, 1994, 1995; Кильчевский, Хотылева, 1997) [2-4]. Исследования показывают наличие отрицательной генетической корреляции или даже значительной несовместимости между высоким потенциалом урожайности и толерантностью к неблагоприятным условиям у многих видов возделываемых растений (Ацци, 1959; Rosielle, Hamblin, 1981; Кадыров и др., 1982) [5-7], что указывает на необходимость поиска других (неселекционных) методов решения данной проблемы, которыми могут явиться химические стимуляторы развития растений.

Одним из сельскохозяйственных растений, культивируемых в последние годы в России, в Центрально-Черноземном регионе и даже в Нечерноземной зоне за счет «осеверения», т.е. полученных в селекционных испытаниях более холодостойких сортов, является баклажан обыкновенный (Мамедов, 2002; Шенцева, 2012) [8-9]. Плоды его вкусны и полезны, содержат в семенах антиоксиданты - стероидные гликозиды. Эти природные соединения задерживают старение живых организмов и тем самым способствуют их устойчивости к стрессам, болезням (Мамедов, 2002) [8]. В связи с длительным периодом вегетации баклажана обыкновенного необходимо ускоренное получение посадочного материала, что достигается использованием стимуляторов роста и всхожести семян, в том числе синтезированных химических соединений.

Биологические эффекты соединений хинолинового ряда, например, дигидро- и тетрагидрохинолинов, на всхожесть семян и укоренение черенков древесных растений были изучены в нескольких работах [10-14]. Действие хинолинов соединений ряда пиримидин-карбоновых кислот было исследовано при проведении экспериментов по выявлению стимуляторов всхожести семян цветочно-декоративных однолетников (сальвии блестящей, бархатцев отклоненных) [15-17].

Цель нашего исследования состояла в изучении эффектов воздействия синтезированных органических соединений хинолинового ряда на ростовые показатели (под которыми мы понимали всхожесть семян, высоту растения, длину, ширину и число листьев) и урожайность баклажана обыкновенного сорта «Черный красавец», являющегося ценной овощной культурой.

Технический результат заключается в повышении стимулирующего эффекта на всхожесть, высоту растения, длину, ширину, число листьев и урожайность баклажана обыкновенного (Solanum melongena L.).

Технический результат достигается тем, что в способе использования соединений хинолинового ряда в качестве стимуляторов роста, вегетативной массы и урожайности баклажана обыкновенного используют одно из соединений: 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид; 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин; 4-[(1,2,2,4-тетраметил-1,2-дигидро-6-хинолинил)карботиоил]-1-пиперазинилкарбальдегид гидрохлорид; 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метил-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид; 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2-дигидрохинолин гидрохлорид, при концентрации 0,05%,-0,1%.

В качестве объекта исследований был выбран баклажан обыкновенный (Solanum melongena L.) сорта «Черный красавец». Материалом служили приобретенные семена фирмы «Аэлита» (г. Москва) с гарантийным сроком хранения - март 2017 г., качество которых соответствует ГОСТ Р 52171-2003. Семена обрабатывали соединениями, синтезированными на кафедре органической химии ВГУ по методикам, описанным в (Манахелохе Г.М. Синтез тиокарбоксамидов, содержащих гидрохинолиновый фрагмент / Г.М. Манахелохе, X.С. Шихалиев, А.Ю. Потапов // Вестник ВГУ, Серия: Химия Биология Фармация - 2015. - №2. - С. 23-28; Manahelohe G.M. Synthesis of 1Н-1,2-dithiol-1-thiones and thioamides containing hydroquinoline group / G.M. Manahelohe, Kh. S. Shikhaliev, A.Y. Potapov // Eur. Chem. Bull. - 2015. - V. 4, No. 7. - P. 350-355):

1 - 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2-дигидрохинолин гидрохлорид;

2 - 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид;

3 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин;

4 - 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метил-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид;

5 - 4-[(1,2,2,4-тетраметил-1,2-дигидро-6-хинолинил)карботиоил]-1-пиперазинилкарбальдегид гидрохлорид.

Материал выдерживали в растворах химических соединений в концентрациях 0,01%, 0,05% и 0,1% по 18 ч. В качестве традиционного стимулятора для сравнения результатов эксперимента был использован коммерческий препарат «Эпин-экстра» (Российского производства ННПП НЭСТ М) в рабочей концентрации согласно инструкции к применению - 0,05%. Семена контроля замачивали в водопроводной воде. Эксперимент проводили в трехкратной повторности (по 100 шт. семян в каждой). Семена проращивали в лабораторных условиях при постоянной температуре 22°С. Подсчет проростков для изучения лабораторной всхожести и их посадку в ящики в закрытом грунте (теплице) производили на 14 день после начала проращивания. Биометрические показатели измеряли на 50 день начала эксперимента при помощи линейки. Перенос растений из теплицы в открытый грунт осуществляли на 50 день начала эксперимента, предварительно закалив сеянцы (с 30 дня). Полевой эксперимент закладывали согласно Б.А. Доспехову [19] методом расщепленных делянок в трехкратной повторности. В открытый грунт рассаду баклажана высаживали из расчета 5 растений на 1 м² (50 тыс. растений на 1 га). Биометрические показатели включали высоту растения, длину, ширину и число листьев. Число листьев, которое считается наиболее объективным признаком степени развития растения [19-20], подсчитывали на 50 день начала эксперимента. Урожайность определяли после сбора плодов на 120 день после высадки растений в открытый грунт. Подсчитывали массу плодов с 1 м². Проводили компьютерную статистическую обработку с использованием пакета программ "Stadia". Процедура группировки данных и их обработка изложены в работе А.П. Кулаичева [21]. Всхожесть семян в контрольном и опытных вариантах сравнивали по согласию частот с использованием Z-статистики. Сравнение средних значений осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента. Влияние фактора обработки химическим соединением в разных концентрациях на ростовые показатели определяли с использованием однофакторного дисперсионного анализа.

Результаты влияния испытанных нами химических соединений на всхожесть семян баклажана обыкновенного (Solanum melongena L.) сорта «Черный красавец» представлены в таблице 1.

Всхожесть семян баклажана обыкновенного повышают химические соединения: 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид; 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин; 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метилl-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид, в концентрации 0,01%. Наиболее эффективен 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин в концентрациях 0,01%, 0,05% и 0,1%. Положительный эффект (стимуляции) отмечается при воздействии 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид, во всех изучаемых концентрациях. Об ингибировании прорастания не говорим, поскольку различия с контролем по всхожести семян, обработанных 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2-дигидрохинолин гидрохлорид, недостоверны.

Таким образом, наибольший эффект повышения всхожести семян баклажана обыкновенного производили соединения хинолинового ряда, являющиеся тетрагидрохинолинами. Дигидрохинолин (1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2-дигидрохинолин гидрохлорид) и 4-[(1,2,2,4-тетраметил-1,2-дигидро-6-хинолинил)карботиоил]-1-пиперазинилкарбальдегид гидрохлорид не оказывали стимулирующего действия на всхожесть. У трех рассматриваемых соединений, принадлежащих хинолиновому ряду и являющихся тетрагидрохинолинами: (1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид; 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин; 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метилl-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид), просматривается отчетливая тенденция увеличения всхожести семян при уменьшении концентрации. Всхожесть семян баклажана обыкновенного под воздействием синтезированных органических веществ в испытанных концентрациях повышается от 32,4 до 89,3%.

Высота растения баклажана обыкновенного (Solanum melongena L.) сорта «Черный красавец», выращенного из семян, обработанных синтезированными химическими соединениями, представлена в таблице 2. Из таблицы видно, что наибольший стимулирующий эффект проявляют соединения: 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид и 4-[(1,2,2,4-тетраметил-1,2-дигидро-6-хинолинил)карботиоил]-1-пиперазинилкарбальдегид гидрохлорид во всех испытанных концентрациях. Эффективны 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин и 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метилl-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид, в концентрациях 0,05% и 0,1%. Все испытанные соединения проявляют стимулирующий эффект в концентрации 0,1%. Высота растения под воздействием синтезированных органических веществ в испытанных концентрациях повышается от 13,9 до 43,1%.

Длина листа баклажана обыкновенного (Solanum melongena L.) сорта «Черный красавец», выращенного из семян, обработанных синтезированными химическими соединениями, представлена в таблице 3. Из таблицы видно, что их влияние аналогично таковому на высоту растения: наибольший стимулирующий эффект проявляют соединения: 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид и 4-[(1,2,2,4-тетраметил-1,2-дигидро-6-хинолинил)карботиоил]-1-пиперазинилкарбальдегид гидрохлорид, во всех испытанных концентрациях. Эффективны 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин и 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метилl-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид, в концентрациях 0,05% и 0,1%. Все испытанные соединения проявляют стимулирующий эффект в концентрации 0,1%. Длина листа повышается от 15,9 до 20,6%.

На ширину листа баклажана обыкновенного стимулирующее действие оказали все испытанные соединения во всех концентрациях, кроме 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2-дигидрохинолин гидрохлорида 0,01%). Ширина листа повышается от 21,7 до 45,7%.

Стимулирующее влияние химических соединений на число листьев баклажана обыкновенного было аналогично таковому с высотой растения и длиной листа. Число листьев под воздействием синтезированных органических веществ в испытанных концентрациях повышается от 3,9 до 28,9%.

На урожайность баклажана обыкновенного стимулирующее действие оказали все испытанные соединения во всех концентрациях, кроме 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2-дигидрохинолин гидрохлорида 0,01%. Урожайность под воздействием синтезированных органических веществ в испытанных концентрациях повышается от 28,1 до 46,9%. Данные однофакторного дисперсионного анализа подтверждают влияние фактора обработки семян химическими соединениями на биометрические показатели (высоту растения, длину, ширину, число листьев и урожайность). Высота растения, длина, ширина листьев и урожайность характеризовались достаточно высокой силой влияния фактора, число листьев - меньшей силой влияния.

Таким образом, наибольшую стимуляцию ростовых процессов и урожайности осуществляют соединения: 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид и 4-[(1,2,2,4-тетраметил-1,2-дигидро-6-хинолинил)карботиоил]-1-пиперазинилкарбальдегид гидрохлорид во всех испытанных концентрациях. Эффективны 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин и 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метилl-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид, в концентрациях 0,05% и 0,1%. Все испытанные соединения увеличивают высоту растения, длину, ширину, число листьев и урожайность баклажана обыкновенного в концентрации 0,1%. Стимулирующая активность соединений повышается по сравнению с коммерческим препаратом «Эпин-экстра». Синтезированные химические соединения вызывают стимуляцию роста вегетативной массы и урожайности по сравнению с имеющимися коммерческими препаратами.

Предлагаемый способ использования соединений хинолинового ряда в качестве стимуляторов роста позволяет повысить всхожесть семян баклажана обыкновенного (Solanum melongena L.) от 30 до 80%, увеличить вегетативную массу от 10 до 40%, урожайность от 28 до 46%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дьяков А.Б. Оценка потенциалов урожайности и засухоустойчивости сортов сои / А.Б. Дьяков, М.В. Трунова, Т.А. Васильева // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. - 2009. - Вып. 2 (141).

2. Жученко А.А. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства (концепция) / А.А. Жученко. – Пущино, ОНТИ ПНЦ РАН. - 1994. - 148 с.

3. Жученко А.А. Экологическая генетика культурных растений: теория и практика / А.А. Жученко // Сельскохозяйственная биология, сер. биол. раст.- 1995. - №3. - С. 4-31.

4. Кильчевский А.В. Экологическая селекция растений / А.В. Кильчевский, Л.В. Хотылева. - Минск: Тэхналогiя, 1977. - 372 с.

5. Ацци Дж. Сельскохозяйственная экология / Дж. Ацци. - М.: ИЛ, 1959. - 479 с.

6. Rosielle А.А. Theoretical aspects of selection for yield in stress and non-stress environments // A.A. Rosielle, J. Hamblin // Crop Science. - 1981. - Vol. 21. - №6. - P. 943-946.

7. Кадыров M.A. Некоторые аспекты селекции сортов с широкой агроэкологической адаптацией / М.А. Кадыров, С.И. Гриб, Ф.Н. Батуро // Селекция и семеноводство. - 1984. - №7. - С. 8-11.

8. Мамедов М.И. Научное обоснование и разработка методов селекции сортов и гетерозисных гибридов F1 пасленовых культур на адаптивность: Томат, перец, баклажан: дис. … докт. с. -х. наук / М.И. Мамедов. - Москва, 2002. - 500 с.

9. Шенцева Е.В. Совершенствование агротехники выращивания баклажан при капельном орошении с использованием тоннельных укрытий для получения ранней продукции: автореф. дис. … канд. с. -х. наук / Е.В. Шенцева. - Саратов, 2012. - 24 с.

10. Укореняемость и рост побегов тополя в присутствии некоторых гетероциклов / Ж.В. Шмырева [и др.] // Региональная научная конференция по органической химии: Тез. докл., Липецк, 26-28 ноября 1997 г. - Липецк, 1997. - С. 101. Шмырева и др., 1997.

11. Росторегулирующая активность гидрохлоридов 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохиполипов / Ж.В. Шмырева [и др.] // Проблемы химии и химической технологии. Труды VI региональной конференции (22-24 сентября 1998 г.). - Воронеж, 1998. - Т. 3. - С. 92-95.

12. Влияние химических стимуляторов на всхожесть и цитогенетические показатели проростков семян березы повислой / А.К. Буторина [и др.] // Лесное хозяйство. 2002. №5. С. 33-35.

13. Кондаурова В.А. Влияние отходов мебельного производства на биологические показатели древесных растений: автореф. дис. … канд. 14. биол. наук / В.А. Кондаурова. - Воронеж, 2004. 19 с.

14. Заложных Н.В. Дендроиндикация эмиссий автотранспорта и мебельных комбинатов: автореф. дис. … канд. биол. наук / Н.В. Заложных. - Воронеж, 2001. 19 с.

15. Ростовая активность декоративных растений под действием химических стимуляторов / Т.В. Вострикова [и др.] // Фундаментальные науки и практика: Сб. науч. тр. - Томск. - 2010. - Т. 1. - №4. - С. 25-26.

16. Биологические эффекты соединений хинолинового ряда на ростовую активность Salvia splendens / Т.В. Вострикова [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2012, №1. - С. 103-106. Вострикова Т.В., Калаев В.Н., Бутова Л.С., Медведева С.М., Шихалиев Х.С.

17. Влияние новых синтезированных химических соединений ряда пиримидин-карбоновых кислот на ростовую активность Tagetes patula L. / Т.В. Вострикова [и др.] // Вестник Воронежского государственного университета. Сер. Химия. Биология. Фармация. - 2012. - №2. - С. 132-135. Т.В. Вострикова, В.Н. Калаев, А.Ю. Потапов, Х.С. Шихалиев

18. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд. доп. и перераб. - учеб. пособ. для ВУЗа / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

19. Сохранение и восстановление биоразнообразия. В.Е. Флинт [и др.] М.: Издательство Научного и учебно-методического центра, 2002. 286 с.

20. Некоторые особенности онтогенеза Mahonia aquifolium (Pursh) Nutt / О.Ю. Жидких [и др.] // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Сер. Естественные науки. - 2012. - Т. 21. - №21-1 (140). - С. 62-67.

21. Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного анализа данных / А.П. Кулаичев. - М.: ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. - 512 с.

Хим. стимулятор 1 - 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2-дигидрохинолин гидрохлорид;

Хим. стимулятор 2 - 1,2,2,4-тетраметил-6-(1-пиперидинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид;

Хим. стимулятор 3 - 1-бензил-2,2,4-триметил-6-(4-морфолинилкарботиоил)-1,2,3,4-тетрагидрохинолин;

Хим. стимулятор 4 - 1,2,2,4-тетраметил-6-[(4-метилl-1-пиперазинил)карботиоил]-1,2,3,4-тетрагидрохинолин гидрохлорид;

Хим. стимулятор 5 - 4-[(1,2,2,4-тетраметил-1,2-дигидро-6-хинолинил)карботиоил]-1-пиперазинилкарбальдегид гидрохлорид.