Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КАЧЕСТВЕ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА ДЛЯ ВИДОВ РОДА RHODODENDRON L. СОЕДИНЕНИЙ РЯДА ПИРИМИДИН-КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ

Изобретение относится к области сельского хозяйства, и в частности к регуляторам роста растений, и может быть использовано для регулирования роста видов рода Rhododendron L.

В настоящее время проводится активный поиск стимуляторов ростовых процессов среди новых синтезированных органических веществ, которые могли бы иметь более сильное положительное действие по сравнению с имеющимися коммерческими препаратами. Было исследовано влияние некоторых хинолинов на всхожесть семян и высоту проростков (многолетнего) древесного растения - рододендрона Ледебура (Rhododendron ledebourii Pojark.) [Влияние соединений хинолинового ряда на всхожесть и ростовые процессы рододендрона Ледебура (Rhododendron Ledebourii Pojark.) / Е.В. Моисеева [и др.] // Фундаментальные исследования: науч. журн. №5, ч. 1. - М., 2012. - С. 172-176; патент РФ 2490892, МПК A01N 43/42, А01Р 21/00, опубл. 27.08.2013].

Известны синтезированные органические соединения ряда пиримидин-карбоновых кислот, которые увеличивали рост сеянцев некоторых однолетников. Известно применение 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-илкарбоновой кислоты в концентрации 0,05% или 4-метил-2-(2-фенилэтиламино)пиримидин-5-илкарбоновой кислоты в концентрациях 0,01-0,05% в качестве стимулятора роста однолетника бархатца отклоненного (Tagetes patula L.) [Пат. РФ 2490893, МПК A01N 43/48, А01Р 21/00, опубл. 27.08.2013].

Однако не изучалось последействие обработки семян синтезированными химическими соединениями ряда пиримидин-карбоновых кислот для древесных растений, медленно растущих, по сравнению с однолетниками. В связи с этим актуальны исследования более широкого временного интервала для учета высоты сеянцев декоративных древесных растений, например, через 3 месяца, через 7 месяцев от начала эксперимента, для выяснения вопроса о сохранении и угасании стимулирующего эффекта.

Объектами исследований являлись декоративные древесные растения: рододендрон Ледебура (Rhododendron ledebourii Pojark.) и рододендрон Смирнова (Rhododendron smirnowii Trautv.). Первый в природе произрастает в лесах и горах Алтая, Монголии. Второй распространен на территории Кавказа, в частности Аджарии, Турции в лесной и горной местности. Рододендрон Ледебура представляет собой полувечнозеленый кустарник, рододендрон Смирнова - вечнозеленый кустарник. Оба вида в условиях культуры достигают до 2 м в высоту, обладают высокими декоративными свойствами [Александрова М.С. Рододендроны / М.С. Александрова. - М.: ЗАО «Фитон+», 2003. - 192 с]. По многолетним наблюдениям, в условиях ботанического сада им. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета рододендрон Ледебура является зимостойким, засухоустойчивым и плодоносящим растением. Рододендрон Смирнова достаточно зимостоек, но менее засухоустойчив и обладает более медленным ростом, чем рододендрон Ледебура.

Исследования проводили на базе ботанического сада им. проф. Б.М. Козо-Полянского Воронежского госуниверситета. Изучали влияние синтезированных органических соединений ряда пиримидин-карбоновых на высоту сеянцев Rh. ledebourii и Rh. smirnowii.

Технический результат заключается в стимулировании роста древесных растений видов рода Rhododendron L. на 13-48%.

Технический результат достигается тем, что способ использования в качестве стимуляторов роста для видов рода Rhododendron L. соединений ряда пиримидин-карбоновых кислот включает применение для обработки семян одного из соединений: 4-метил-2-пиперидин-1-илпиримидин-5-карбоновой кислоты, 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты, 4-метил-2-морфолинин-4-пиримидин-5-карбоновой кислоты в концентрации 0,01-0,1%.

Соединения были синтезированы на кафедре органической химии Воронежского госуниверситета.

На фиг. 1 приведена таблица 1 с количественными данными по высоте сеянцев рододендрона Ледебура после обработки семян синтезированными органическими соединениями через 3 месяца от начала эксперимента, на фиг. 3 - рододендрона Ледебура через 7 месяцев, а на фиг. 5 - рододендрона Смирнова через 7 месяцев, где Cv - коэффициент вариации; * - различия с контролем достоверны (Р<0,05); ** - различия с контролем достоверны (Р<0,01); *** - различия с контролем достоверны (Р<0,001); ¹ - различия с результатами варианта «Эпин» достоверны (Р<0,05); ² - различия с результатами варианта «Эпин» достоверны (Р<0,01); ³ - различия с результатами варианта «Эпин» достоверны (Р<0,001).

На фиг. 2 приведена таблица 2 значений силы влияния (%), рассчитанной по Снедекору, фактора обработки синтезированными органическими соединениями на высоту сеянцев рододендрона Ледебура через 3 месяца, на фиг. 4 - сеянцев рододендрона Ледебура через 7 месяцев, а на фиг. 6 - сеянцев рододендрона Смирнова через 7 месяцев, где ** - различия с контролем достоверны (Р<0,01); *** - различия с контролем достоверны (Р<0,001).

Перед проращиванием семена Rh. ledebourii и Rh. smirnowii замачивали в водных суспензиях данных соединений в концентрации 0,01%; 0,05%; 0,1% с экспозицией 18 ч. В качестве контроля использовали семена тех же видов рододендрона, замоченные в водопроводной воде и растворе стандартного стимулятора роста эпинбрассинолида (коммерческий препарат Эпин-экстра, производства ННПП «НЭСТ М», РФ) в рабочей концентрации согласно инструкции к применению - 0,05%. Для каждой из концентраций исследуемых соединений и контроля эксперимент проводили в трех повторностях по 100 семян. После замачивания семена двух видов рододендрона помещали в чашки Петри на фильтровальную бумагу, проращивали в лабораторных условиях при постоянной температуре 22°C и на 21 день эксперимента высаживали проростки в ящики с верховым торфом в условиях закрытого грунта (теплице). Измерение высоты сеянцев производили через 3 месяца и через 7 месяцев от начала эксперимента (для рододендрона Ледебура) при помощи линейки. Поскольку рододендрон Смирнова обладает медленным ростом, измерение высоты сеянцев данного вида производили через 7 месяцев от начала эксперимента.

Проросток - растение, находящееся в одной из начальных стадий онтогенеза, в период с момента прорастания семени (то есть с момента, когда развивающийся зародыш пробивает семенную кожуру) до момента развертывания листа главного побега (побега, развивающегося из зародышевой почечки). Сеянцем называют любое молодое растение, выращенное из семян с момента появления первого настоящего листа [Коровкин О.А. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. - М.: Дрофа, 2007. - С. 42, 160, 178. - 268 с.].

Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета программ "Stadia". Процедура группировки данных и их обработка изложены в работе А.П. Кулаичева [Кулаичев А.П. Методы и средства комплексного анализа данных / А.П. Кулаичев. - М.: ФОРУМ: ИНФА-М, 2006. - 512 с.]. Сравнение средних значений осуществляли с использованием t-критерия Стьюдента. Считали коэффициент вариации (Cv) согласно рекомендациям Г.Ф. Лакина. Cv менее 10% соответствует низкой степени варьирования признака, от 10 до 25% - средней, свыше 25% - высокой [Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М.: Высшая школа, 1990. - 352 с.]. Влияние фактора обработки химическим соединением в разных концентрациях на высоту растений определяли с использованием однофакторного дисперсионного анализа. Силу влияния вычисляли по Снедекору (в %).

Через 3 месяца после обработки семян рододендрона Ледебура суспензиями 4-метил-2-пиперидин-1-илпиримидин-5-карбоновой кислоты высота сеянцев была стимулирована при использовании концентраций 0,01; 0,05%, составляя 3,3±0,1 см (Р<0,001) и 2,8±0,1 см (Р<0,01) соответственно; в контроле: 1,8±0,2 см (табл. 1).

Суспензии 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты в диапазоне концентраций 0,01-0,1% были более эффективны, чем остальных стимуляторов через 3 месяца от начала эксперимента, поскольку выявлялось наибольшее увеличение высоты сеянцев (табл. 1).

При воздействии на семена рододендрона Ледебура суспензий 4-метил-2-морфолинин-4-пиримидин-5-карбоновой кислоты отмечалась стимуляция высоты сеянцев в концентрации 0,05; 0,1%, составляя 2,8±0,1 см (Р<0,01) и 3,9±0,2 см (Р<0,01) соответственно (табл. 1).

Через 7 месяцев от начала эксперимента отмечен положительный эффект во всех вариантах опыта по обработке семян рододендрона Ледебура. Высота сеянцев при обработке семян разными концентрациями суспензий химических стимуляторов изменялась от 6,4±0,2 см (Р<0,05) до 6,4±0,2 см (Р<0,001), составляя в контроле: 5,6±0,2 см (табл. 3).

Через 7 месяцев от начала эксперимента замечена стимуляция высоты сеянцев рододендрона Смирнова, составляя от 1,8±0,1 (Р<0,05) при 0,01% растворе до 2,0±0,1 (Р<0,01) при 0,1% концентрации; в контроле: 1,4±0,1 см (табл. 5).

Изменчивость признака «высота сеянцев» рододендрона Ледебура в контроле была достаточно высокая через 3 месяца от начала эксперимента, о чем говорит Cv=44%, указывающий на разнообразие генотипов. Однако в опыте отмечался, в основном, средний коэффициент вариации (табл 1), показывающий выровненность реакции или сходную реакцию индивидов на воздействие растворов данных химических соединений. Степень варьирования признака через 7 месяцев от начала эксперимента в контроле стала средней, а в опытных вариантах преимущественно низкой (табл. 3), что возможно свидетельствует о лучшей адаптивной реакции сеянцев более старшего возраста. У рододендрона Смирнова отмечался, в основном, средний коэффициент вариации (табл. 5).

Судя по проценту увеличения высоты сеянцев рододендрона Ледебура (в опыте по сравнению с контролем) после обработки семян синтезированными органическими соединениями ряда пиримидин-карбоновых кислот, наибольшее отличие опыта от контроля имеют сеянцы через 3 месяца от начала эксперимента, т.е. имеет место эффект стимуляции. Однако в некоторых вариантах различия не выявлено (табл. 1). Через 7 месяцев от начала эксперимента ярко выраженный стимулирующий эффект угасает, но положительное действие имеют все вещества в испытанных концентрациях (табл. 3).

Замечена сходная прямая зависимость увеличения высоты сеянцев после обработки семян рододендрона Ледебура и рододендрона Смирнова при повышении концентрации химического соединения: 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты в диапазоне 0,01-0,1%.

Силу влияния фактора обработки семян синтезированными органическими соединениями на высоту сеянцев оценивали по результатам однофакторного дисперсионного анализа (табл. 2, 4, 6).

При воздействии на высоту сеянцев рододендрона Ледебура 4-метил-2-пиперидин-1-илпиримидин-5-карбоновая кислота, 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновая кислота и 4-метил-2-морфолинин-4-пиримидин-5-карбоновая кислота проявили стимулирующую активность в концентрациях 0,01; 0,05; 0,1%. Отмечена прямая зависимость: увеличение высоты сеянцев с ростом концентрации 2-бензиламино-4-метилпиримидин-5-карбоновой кислоты (после предпосевной обработки семян) для рододендрона Смирнова и рододендрона Ледебура, а также при воздействии 0,01-0,1%-ной 4-метил-2-морфолинин-4-пиримидин-5-карбоновой кислоты на семена рододендрона Ледебура. Выявлена обратная зависимость: увеличение высоты сеянцев с понижением концентрации при обработке семян рододендрона Ледебура 4-метил-2-пиперидин-1-илпиримидин-5-карбоновой кислотой в диапазоне 0,01-0,1%.

Таким образом, исследованные синтезированные органические соединения ряда пиримидин-карбоновых кислот обладают высокой биологической активностью в области низких концентраций и стимулирующей способностью для декоративных древесных растений. По-видимому, пиримидин-карбоновые кислоты наиболее биологически активны, чем другие группы химических веществ, поскольку они более близки по химической структуре к природному стимулятору роста - индолил-уксусной кислоте (гетероауксину).

Предлагаемый способ использования соединений ряда пиримидин-карбоновых кислот в качестве стимуляторов роста позволяет увеличить высоту сеянцев рододендрона Ледебура (Rhododendron ledebourii Pojark.) от 13,3 до 33,5%, высоту сеянцев рододендрона Смирнова (Rhododendron smirnowii Trautv.) - от 29,6 до 48,1%.