Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЕДИНЕНИЙ 6-ГИДРОКСИ-2,2,4-ТРИМЕТИЛ-1,2-ДИГИДРОХИНОЛИНА, ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ И ИХ ГИДРИРОВАННЫХ АНАЛОГОВ В КАЧЕСТВЕ СТИМУЛЯТОРОВ РОСТА ДЛЯ ВИДОВ РОДА RHODODENDRON L.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, и в частности к регуляторам роста растений, и может быть использовано для стимулирования 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. Биологические эффекты соединений хинолинового ряда, например, дигидро- и тетрагидрохинолинов, на всхожесть семян и укоренение черенков древесных растений были изучены в нескольких работах [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; Росторегулирующая активность гидрохлоридов 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохиполипов / Ж.В. Шмырева [и др.] // Проблемы химии и химической технологии: труды 6 региональной конференции (22-24 сентября 1998 г.). - Воронеж, 1998. - Т. 3. - С. 92-95; Влияние химических стимуляторов на всхожесть и цитогенетические показатели проростков семян березы повислой / А.К. Буторина [и др.] // Лесное хозяйство. - 2002. - №5. - С. 33-35; Кондаурова В.А. Влияние отходов мебельного производства на биологические показатели древесных растений: автореф. дис. … канд. биол. наук / В.А. Кондаурова. - Воронеж, 2004. - 19 с.; Заложных Н.В. Дендроиндикация эмиссий автотранспорта и мебельных комбинатов: автореф. дис. … канд. биол. наук / Н.В. Заложных. - Воронеж, 2001. - 19 с.]. Позднее исследовали влияние некоторых хинолинов (2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин, 2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин, 1,2,3,4-тетрагидрохинолин-8-карбоновая кислота) на всхожесть семян и высоту проростков декоративного 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. - 2012. - №5, ч. 1. - С. 172-176; Пат. РФ 2490892, МПК A01N 43/42; А01Р 21/00, опубл. 27.08.13]. Отмечены биологические эффекты (изменение всхожести семян, высоты растений) у сальвии блестящей (Salvia splendens Ker Gawl.) соединений, содержащих заместитель 6-гидроксил: 6-гидроксил-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин и 6-гидроксил-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин [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; 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; Пат. РФ 2490891, МПК A01N 43/42; А01Р 21/00, опубл. 27.08.13].

Известен способ использования соединений хинолинового ряда в качестве стимуляторов ростовых процессов для видов рода Rhododendron L., в котором в качестве стимуляторов всхожести и роста применялись синтезированные химические 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 в диапазоне концентраций 0,01%-0,1% [Пат. РФ 2607459, МПК A01N 31/08; A01N 43/42; А01Р 21/00, опубл. 10.01.17]. Воздействие 6-окси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина и 6-окси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина на ростовые процессы древесных растений не изучалось. Ранее выявлена антитрипаносомная активность 1,2-дигидрохинолин-6-олов и их сложноэфирных производных в микромолярных концентрациях [Antitrypanosomal Activity of 1,2-Dihydroquinolin-6-ols and Their Ester Derivatives Jean Fotie, Marcel Kaiser, Dawn A. Joshua Manley, Carolyn S. Reid, Jean-Marc Paris, Tanja Wenzler, Louis Maes, Kiran V. Mahasenan, Chenglong Li, and Karl A. Werbovetz // J. Med. Chem. - 2010. - V. 53. - P. 966-982.].

Не изучалось последействие обработки семян синтезированными химическими соединениями хинолинового ряда на поздних стадиях развития древесных растений (7 месяц после высадки семян). В связи с этим актуальны исследования более широкого временного интервала для учета высоты сеянцев декоративных древесных растений, например, через 7 месяцев от начала эксперимента, для выяснения вопроса о сохранении и угасании стимулирующего эффекта.

Технический результат заключается в повышении стимулирующего эффекта на высоту растения видов рода Rhododendron L., а именно увеличение высоты сеянцев в среднем более, чем на 40% относительно контроля к возрасту 7 мес.

Технический результат достигается тем, что в способе использования соединений 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина, его производных и их гидрированных аналогов в качестве стимуляторов роста для видов рода Rhododendron L. используют одно из соединений: 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин; 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин; 7-[(диметиламино)метил]-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин; 7-[(диметиламино)метил]- 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина; 1-бензоил-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин в концентрации от 0,01 до 0,1%.

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 высокодекоративными свойствами [Александрова М.С. Рододендроны / М.С. Александрова. - М.: 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 органических соединений, синтезированных на кафедре органической химии Воронежского госуниверситета, на высоту сеянцев Rh. ledebourii и Rh. smirnowii:

6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (стимулятор 1),

6- гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (стимулятор 2),

7-[(диметиламино)метил]-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолина (стимулятор 3),

7-[(диметиламино)метил]- 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (стимулятор 4),

1-бензоил-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (стимулятор 5).

Перед проращиванием семена Rh. ledebourii и Rh. smirnowii замачивали в растворах 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°С и на 21 день эксперимента высаживали проростки в ящики с верховым торфом в условиях закрытого грунта (теплице). Измерение высоты сеянцев 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) [Коровкин О.А. Анатомия и морфология высших растений: словарь терминов. - М.: Дрофа, 2007. - С. 42, 160, 178. - 268 с.] Сеянцем называют любое молодое растение, выращенное из семян с момента появления первого настоящего листа.

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 согласно рекомендациям Снедекора (в %).

На фиг. 1 и 2 приведены таблицы 1 и 2 результатов высоты сеянцев (см) Rh. Ledebourii и Rh. smirnowii для разных стимуляторов в разных концентрациях через 7 месяцев от начала эксперимента, где * - различия с контролем достоверны (Р<0,05); ** - различия с контролем достоверны (Р<0,01); *** - различия с контролем достоверны (Р<0,001); ¹ - различия с вариантом обработки семян «Эпином» достоверны (Р<0,05); ² - различия с вариантом обработки семян «Эпином» достоверны (Р<0,01); ³ - различия с вариантом обработки семян «Эпином» достоверны (Р<0,01). А на фиг. 3 и 4 таблицы 3 и 4 значений увеличения высоты сеянцев Rh. ledebourii и Rh. smirnowii через 7 месяцев от начала эксперимента в %, где

Результаты влияния семенной обработки химическими соединениями на высоту сеянцев Rh. ledebourii через 7 месяцев от начала эксперимента представлены в таблице 1. Из таблицы видно, что 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин обладает высокой стимулирующей активностью во всех испытанных концентрациях: 0,01; 0,05; 0,1% (различия с контролем достоверны (Р<0,001)). Вещества-дигидрохинолины, имеющие заместители: 7-[(диметиламино)метил]-, особенно, 1-бензоил-, также показали стимулирующие свойства во всех испытанных концентрациях: 0,01; 0,05; 0,1% (различия с контролем достоверны (Р<0,001)). Соединения 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин и 7-[(диметиламино)метил]-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин увеличили высоту сеянцев концентрациях 0,05; 0,1% и 0,1% соответственно (различия с контролем достоверны (Р<0,001)), но проявили меньшую активность. Увеличение высоты сеянцев Rh. ledebourii через 7 месяцев от начала эксперимента составило 17,9-89,3% (табл. 3).

Положительное влияние на высоту сеянцев рододендрона Смирнова {Rh. smirnowii) через 7 месяцев от начала эксперимента оказала обработка семян исследуемыми химическими соединениями в концентрации 0,1% (табл. 2). 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин так же как и при воздействии на высоту сеянцев Rh. ledebourii, проявил наибольшую стимулирующую активность для Rh. smirnowii (табл. 2). 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин был менее эффективен, но увеличение высоты сеянцев по сравнению с контролем отмечено во всех испытанных концентрациях (различия с контролем достоверны (Р<0,05)) (табл. 2). 1-бензоил-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин показал стимуляцию признака в концентрациях 0,05; 0,1% (табл. 2). Увеличение высоты сеянцев Rh. smirnowii через 7 месяцев от начала эксперимента составило 14,3-57,1% (табл. 4).

Результаты наблюдений показывают, что лучшими стимулирующими свойствами обладают дигидрохинолины, заместитель-бензоил повышает стимулирующую активность, а тетрагидрохинолины проявляют меньшую активность. По литературным данным, обнаруженная антитрипаносомная активность 1,2-дигидрохинолин-6-олов и их сложноэфирных производных в микромолярных концентрациях, повышена у соединений, содержащих бензильные заместители у атома азота. Однако последние обладают разной цитотоксичностью. Наиболее высокой активностью и низкой цитотоксичностью обладал 1-бензил-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин ацетат (I), механизм действия которого связан с образованием его прекурсора 1-бензил-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (II) [Antitrypanosomal Activity of 1,2-Dihydroquinolin-6-ols and Their Ester Derivatives Jean Fotie, Marcel Kaiser, Dawn A. , Joshua Manley, Carolyn S. Reid, Jean-Marc Paris, Tanja Wenzler, Louis Maes, Kiran V. Mahasenan, Chenglong Li, and Karl A. Werbovetz // J. Med. Chem. - 2010. - V. 53. - P. 966-982.], являющегося структурным аналогом испытанного нами 1-бензоил-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина (ст. 5).

Наиболее эффективны для увеличения высоты растения видов рода Rhododendron L. одинаковые синтезированные химические соединения: 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2,3,4-тетрагидрохинолин в концентрациях 0,05; 0,1% (для Rh. smirnowii эффективной является и концентрация 0,01%), 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин в концентрациях 0,01; 0,05; 0,1%, 1-бензоил-6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин (для Rh. ledebourii эффективной является и концентрация 0,01%).

Предлагаемый способ использования соединений 6-гидрокси-2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолина, его производных и их гидрированных аналогов в качестве стимуляторов роста позволяет увеличить высоту сеянцев к возрасту 7 месяцев рододендрона Ледебура (Rhododendron ledebourii Pojark.) от 17,9 до 89,3%, высоту сеянцев рододендрона Смирнова (Rhododendron smirnowii Trautv.) - от 14,3 до 57,1% относительно контроля.