КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СЕМЯН, ОБЛАДАЮЩАЯ РОСТРЕГУЛИРУЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ
SEED TREATING COMPOSITION WITH GROWTH REGULATION EFFECT

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к средствам, регулирующим рост растений, а именно к композициям на основе фторсодержащих органических соединений, конкретно к композициям на основе алкилового эфира 2-гидрокси-2-(4 метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты или его соли.
Изобретение может найти самое широкое использование для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур в качестве средства, ускоряющего прорастание семян, а также в качестве средства биологической защиты их от болезней, что тем самым способствует интенсивности роста растений, таких как хлопчатник, кукуруза, подсолнечник, рапс.
Известно использование гиббереллина, аналога заявляемого соединения по свойствам в качестве активатора прорастания семян пшеницы (Муромцев Г.С., Чкаников Д.И. и др. Основы химической регуляции роста и продуктивности растений, гл. 2, Гиббереллин. М.: ВО «Агропромиздат»,1987, с.3380).
Однако гиббереллин, являясь продуктом микробиологического синтеза, малодоступен. Растения, к которым применяются гибберелины и период времени, в течение которого они применяются, ограничены; действие их нестабильно, а применение их является токсичным для растений.
Известен метиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты, получаемый путем взаимодействия метилтрифторпирувата с диметиланилином (June-Ling Zhao, Li Liu, Hai-Bo Zhang, Yan-Chao Wu, Dong Wang and Yong Jun Chen. Rapid and convenient synthesis of aryl- and heteroaryl-α-hydroxy-α-trifluoromethyl acetate via Friedel-Crafts alkylation under solvent- and catalyst-free conditions. Tetrahedron Letters 47 (2006) 2511-2514). Однако данных о его рострегулирующей активности не имеется.
6
4
2
2
Известен регулятор роста растений (А.с. СССР 582738) на основе производного бензойной кислоты и вспомогательного компонента, выбранного из группы растворителя, эмульгатора, носителя и диспергатора, отличающийся тем, что в качестве производного бензойной кислоты в нем используются эфиры 2,6-дихлорбензойной кислоты общей формулы: CHClC(=O)OCHC≡C-R
Известен биологически активный препарат, предназначенный для предпосевной обработки семян (патент РФ №2247498), представляющий собой тонкоизмельченный композит, содержащий хвою пихты, целлюлозосодержащий продукт, водорастворимые натриевые соли тритерпеновых кислот при следующем соотношении компонентов, мас.%
Хвоя пихты 75-85;
Целлюлозный продукт 10-15;
натриевые соли тритерпеновых кислот 4-5.
Недостатком известного препарата является его порошкообразная форма, что затрудняет обработку и требует дополнительных затрат. Использование подобного препарата приводит к неправильной дозировке, что может оказывать губительное действие на семена.
Известна композиция, (WO №9325078), используемая для покрытия семян, содержащая полисахаридный гидролизат, например гидроксилат карбометилцеллюлозы или карбометилкрахмала. Водные растворы этих соединений можно также распылять на поверхности семян в относительно концентрированной (30%) форме.
Однако использование такой композиции требует значительного количества воды, специального оборудования, необходимого при нанесении покрытия на семена.
Известна композиция в качестве регулятора роста (Патент РФ №2194389), состоящая из водного раствора диметилэтинилкарбинола с концентрацией 0,0001-0,1%, выбранная нами в качестве прототипа.
Задачей данного изобретения является получение новых композиций для обработки семян на основе алкилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты или его солей, обладающих высокой рострегулирующей активностью, повышающей всхожесть и урожайность сельскохозяйственных культур, таких, как хлопчатник, кукуруза, подсолнечник и рапс, а также широким спектром воздействия на растения в сочетании с низкой токсичностью и фунгицидной активностью, перспективных в практике сельского хозяйства.
Поставленная задача достигается разработкой рострегулирующей композиции, включающей в качестве активного компонента алкиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты или его соль и воду при следующим содержании компонентов (мас.%):
Алкиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты и/или его соль
0,1-0,0001
Вода
Остальное,
где в качестве алкилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты используют или этиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты (I), или гидрохлорид этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты (II), или фосфат этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты (III).
Заявляемая композиция, обладающая рострегулирующей активностью, для обработки семян сельскохозяйственных культур в качестве пленкообразователя дополнительно содержит производное целлюлозы, выбранное из группы: натриевая соль карбметилцеллюлозы, метоксицеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза при следующем содержании компонентов, (мас.%):
Этиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты
0,1-0,0001
Производное целлюлозы
1-3
Вода
Остальное
Рострегулирующая композиция дополнительно содержит фунгицид, выбранный из группы: тетраметилтиурамдисульфида и тебуконазола, при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Этиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты
0,1-0,0001
Производное целлюлозы
1-3
Фунгицид
15-20
Вода
Остальное
Композицию готовят путем смешения активного компонента, например этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты (примеры 1-4), или его гидрохлорида (примеры 7-10), или фосфата с водой (примеры 28-32) (см. таблицу 1).
Для приготовления композиций, содержащих производное целлюлозы, предварительно готовят 1-3% раствор производного целлюлозы в воде, который затем смешивают с активным компонентом при комнатной температуре до полного растворения активного компонента (примеры 5-6, 11-27, 30-32) (см. таблицу 1).
При приготовлении композиций, содержащих фунгицид, последний прибавляют в виде водной суспензии к раствору активного компонента, полученного, как описано выше, с последующим перемешиванием полученной смеси при комнатной температуре (примеры 21-27 в таблице 1).
f
4
2
2
3
3
2
12
14
3
19
В качестве алкилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты используют этиловый эфир 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты, который получают по методике, аналогичной синтезу метилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты (June-Ling Zhao, Li Liu, Hai-Bo Zhang, Yan-Chao Wu, Dong Wang and Yong Jun Chen. Rapid and convenient synthesis of aryl- and heteroaryl-α-hydroxy-α-trifluoromethyl acetate via Friedel-Crafts alkylation under solvent- and catalyst-free conditions. Tetrahedron Letters 47 (2006) 2511-2514), путем взаимодействия N-метиланилина (ГОСТ 5855-78) с этиловым эфиром трифторпировиноградной кислоты в растворителе, в качестве которого используют 1,1,2-трифтор-1,2,2-трихлорэтан, при температуре 0-5°С при перемешивании, с последующим выделением полученного продукта известными методами. Соединение представляет собой белое кристаллическое вещество с т.пл. 48-50°С. R=0,53 (CCl - метилэтилкетон, 3:1) Спектр ПМР (DO): 7,63 д., (2Н, ароматический), 7,45 д. (2Н, ароматический), 4,22 кв. (2Н. СН), 2,75 с.(3Н, N-СН), 1,19 т.(3Н. С-СН). ЯМР F (DO): - 2,4 м.д. СНNO. Найдено. С=51,66; Н=5,18; N=5,07; F=20,41. Вычислено. С=51,99; Н=5,09; N=5,05; F=20,56.
Соединение устойчиво при хранении в обычных условиях, ограниченно растворимо в воде, хорошо в спиртах, кетонах, высокодонорных протофильных растворителях и умеренно в ароматических углеводородах (ксилолы).
В качестве солей алкилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты используют или гидрохлорид, или фосфат этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты.
2
2
3
3
2
12
15
3
3
19
Гидрохлорид получают по известным методикам путем пропускания безводного хлористого водорода через раствор этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты в диэтиловом эфире со скоростью 50 мл/мин. Гидрохлорид представляет собой белое кристаллическое вещество с т.пл. 188-190°С. Спектр ПМР (DO): 7,60 д., (2Н, ароматический), 7,33 д. (2Н, ароматический), 4,18 кв. (2Н. СН), 2,81 с. (3Н, N-СН), 1,09 т.(3Н. С-СН). ЯМР F (DO): - 2,2 м.д. СHClFNO Найдено. С 45,91; Н 4,83: N 4,65. Вычислено. С 45,93. Н 4,78. N 4,46.
1
19
2
2
3
3
2
12
17
3
7
Фосфат этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты, получают путем взаимодействия этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты с фосфорной кислотой при комнатной температуре. Фосфат представляет собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде и устойчивое при хранении в обычных условиях. Спектр Н ЯМР (DO): 7,60 д, (2Н, ароматический), 7,33 д (2Н, ароматический), 4,18 кв (2Н, СН), 2,81 с. (3Н, N-СН), 1,09 т (3Н С-СН). F ЯМР (DO): - 2,2 м.д. СНFNOP Найдено: С 38,45; Н 4,54: N 3,38%. Вычислено: С 38,41. Н 4,57. N 3,37%.
Заявляемая композиция также содержит фунгицид, в качестве которого используют тетраметилтиурамдисульфид (ТМТД) или тебуконазол.
В таблице 1 приведены примеры конкретного выполнения композиций.
Таблица 1
Номер примера композиции
Количество компонента композиции, мас.%
I
II
III
Производное целлюлозы
Фунгицид
Вода
1
0,1
-
-
-
-
Остальное
2
0,01
-
-
-
-
Остальное
3
0,001
-
-
-
-
Остальное
4
0,0001
-
-
-
-
Остальное
5
0,001
-
-
1% NaКМЦ
-
Остальное
6
0,001
-
-
1% ОЦ
-
Остальное
7
-
0,1
-
-
-
Остальное
8
-
0,01
-
-
-
Остальное
9
-
0,001
-
-
-
Остальное
10
-
0,0001
-
-
-
Остальное
11
-
0,1
-
1% (NaКМЦ)
-
Остальное
12
-
0,001
-
1% (NaКМЦ)
-
Остальное
13
-
0,0001
-
1% (NaКМЦ)
-
Остальное
14
-
0,1
-
1% ОЦ
-
Остальное
15
0,001
-
1% ОЦ
-
Остальное
16
0,0001
-
1% ОЦ
-
Остальное
17
0,001
-
2% ОЦ
-
Остальное
18
0,0001
-
2% NaКМЦ
-
Остальное
19
0,001
-
3% NaКМЦ
-
Остальное
20
0,001
-
1% МЦ
-
Остальное
21
0,1
-
1% NaКМЦ
15% ТМТД
Остальное
22
-
0,1
-
1% NaКМЦ
20% Тебуконазола
Остальное
23
-
0,1
-
1% МЦ
20% ТМТД
Остальное
24
0,1
-
1% ОЦ
17% Тебуконазола
Остальное
25
-
0,1
-
1% ОЦ
20% ТМТД
Остальное
26
-
0,01
-
1% NaКМЦ
20% ТМТД
Остальное
27
-
0,001
-
1% NaКМЦ
20% ТМТД
Остальное
28
-
-
0,1
-
-
Остальное
29
-
-
0,0001
-
-
Остальное
30
-
-
0,1
1% (NaКМЦ)
-
Остальное
31
-
-
0,001
1% (NaКМЦ)
-
Остальное
32
-
-
0,0001
1% (ОЦ)
-
Остальное
Приготовленные композиции используют для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, таких как хлопчатник, кукуруза, подсолнечник, рапс по известным методикам.
Методика определения рострегулирующей активности по всхожести семян хлопчатника.
Делинтированные непротравленные семена хлопчатника сорта АН-Баяут 2 проращивают в кюветах с песком в термостате при 28°С в течение 18 ч. Отбирают наклюнувшиеся семена, которые обрабатывают путем замачивания в заявляемой композиции в течение 30 мин. Количество композиции рассчитывают, исходя из заданной дозы 50 г/т.Семена контрольного варианта замачивают в воде. Посев семян проводят в вегетационных сосудах с почвой емкостью 0,5 кг. В каждый сосуд высевают по 20 семян, повторность 5-кратная. Сосуды выдерживают в камерах искусственного климата при среднесуточной температуре воздуха 12,2°С, в течение двух недель, с последующим выдерживанием семян при среднесуточной температуре воздуха 19,6°С в течение 10 дней.
Учет всхожести семян проводят на 9, 14 и 24 день после посева. Влияние заявляемой композиции на всхожесть семян хлопчатника представлено в таблице 2.
Таблица 2
Номер примера
Концентрация активного компонента, %
Активность на семенах хлопчатника, %
Через 9 дней
Через 14 дней
Через 24 дня
Контроль
-
0
7.6
64.0
1
0,1
0
10.3
64.2
2
0,01
0
17.4
65.5
3
0,001
11.9*
22.0
85.1
4
0,0001
13.0*
35.2*
86.6*
5
0,001
10,7
25,1
86,8
6
0,001
11,2
36,3
88,7
7
0,1
0
9.2
64.5
8
0,01
0
9.5
64.5
9
0,001
9.8*
23.3*
84.6*
10
0,0001
9.6*
22.0*
78.0*
11
0,1
2.3
7.7
66.5
12
0,001
0
24,1
86,3
13
0,0001
0
30,2
84.1
14
0,1
2.2*
5.1*
65.9*
15
0,001
7.2*
29.1*
81.5*
16
0,0001
2.0
7.2
82.4
17
0,001
4.3
12.9
65.7
18
0,0001
0
25,2
83.7
19
0,001
5.2
22.6
83.7
20
0,001
8.6*
24.9*
85.2*
21
0,1
2.0
12.5
64.9
22
0,1
1,2
3.2
64,7
23
0,1
1.2
24,9
65,8
24
0,1
9.0
13.0
63.9
25
0,1
13.3
35.5
86.6
26
0,01
1.2
9.2
64.1*
27
0,001
1.0
7.3
65.0
28
0,1
0
0
65.1
29
0,001
4,2
6,4
79,2
30
0,1
0
0
65,3
31
0,001
3,6
28,2
86,1
32
0,0001
0
6.5
78.6
тетранил
0,1
0
0
64,9
0,01
0
0
67,9
0,001
0
3,5
68,6
0,0001
1,2
10,2
70,1
Примечание. * - различия в повышении всхожести по сравнению с контролем достоверны на уровне вероятности Р=0.05.
Методика определения рострегулирующей активности на семенах кукурузы, подсолнечника и рапса.
Было изучено влияние композиций на рост и развитие следующих тест-культур: подсолнечника, рапса и кукурузы.
Опыты проводят в камере лаборатории искусственного климата (ЛИК) производства ФРГ, фирма «Фетч» по следующей методике: семена указанных тест-культур обрабатывают композицией на роторном испарителе. Количество заявляемой композиции рассчитывают, исходя из заданной дозы 50 г/т.
3
Через сутки обработанные композициями семена выращивают по общепринятой методике вегетационных опытов в бумажных парафинированных стаканчиках диаметром 100 мм и вместимостью 600 см, заполненных смесью дерново-подзолистой почвы, песка и торфа (1:1:1).
При выращивании тест-культур кукурузы, рапса и подсолнечника в ЛИК поддерживают контролируемый режим: освещенность 20 тыс.лк в течение 16 часов (день), без освещения - 8 часов (ночь) в сутки. Температура воздуха - 20°С ночью и 25°С днем; относительная влажность воздуха - 70%; производится ежедневный полив почвенного субстрата в вегетационных сосудах на уровне 60% от ПВ. Повторность опыта пятикратная.
Эффективность композиций оценивают через 30 суток после посева обработанных семян заявляемыми композициями по сравнению с контролем, в качестве которого используют необработанные семена, по разнице сырой массы надземных органов растений.
Влияние заявляемой композиции на всхожесть семян кукурузы, подсолнечника и рапса представлены в таблице 3.
Таблица 3
Номер примера композиций
Концентрация активного компонента, %
Всхожесть семян масличных культур, обработанных композициями, по сравнению с контролем, % *
кукуруза
подсолнечник
рапс
Контроль
-
?
?
?
1
0,1
108
110
123
2
0,01
113
116
131
3
0,001
109
113
124
4
0,0001
88
95
87
5
0,001
110
120
122
6
0,001
119
125
157
7
0,1
117
119
141
8
0,01
107
109
132
9
0,001
116
116
117
10
0,0001
106
117
121
11
0,1
105
103
119
12
0,001
98
90
101
13
0,0001
98
102
103
14
0,1
109
120
129
15
0,001
105
107
115
16
0,0001
90
93
95
17
0,001
106
109
116
18
0,0001
120
126
161
19
0,001
119
120
149
20
0,001
107
110
140
21
0,1
114
115
115
22
0,1
108
110
128
23
0,1
103
101
104
24
0,1
99
95
95
25
0,1
96
99
97
26
0,01
111
115
119
27
0,001
103
108
113
28
0,1
104
106
114
29
0,001
111
112
120
30
0,1
122
128
159
31
0,001
120
119
145
32
0,0001
109
111
149
Мивал
0,001
106
110
112
0,01
101
106
108
*HCP<sub>05</sub>=11%* расход композиции в 50 г на тонну семян
Заявляемые композиции оказывают значительный стимулирующий эффект на прорастание семян хлопчатника в условиях пониженной температуры воздуха, превосходя по активности рострегулирующий препарат, такой как тетранил (см. таблицу 1). Наибольшей активностью в стимулировании прорастания семян обладают композиции на основе этилового эфира 2-гидрокси-2-(4-метиламинофенил)-3,3,3-трифторпропионовой кислоты, взятые в количестве 0,001-0,0001, содержащие 1% NaКМЦ. Как свидетельствуют данные, представленные в таблицах 2-3, все изучаемые препараты проявляют ростстимулирующую активность на изучаемых тест-культурах, они превосходят по своей активности такие известные препараты, как тетранил и мивал.
В результате проведенных исследований установлено, что заявляемые соединения и композиции на их основе обладают выраженной рострегулирующей активностью на различных сельскохозяйственных культурах в сочетании с низкой токсичностью. Вышеуказанные свойства позволяют рассматривать их как перспективные для внедрения в сельском хозяйстве.
Заявляемая композиция растворима в воде, обладает высокой адгезией к растительному материалу, активна и стабильна в водных растворах при рН=6-7, не обладает фитотоксичностью.
Техническим результатом данной работы является создание композиции, обладающей высокой активностью в качестве регулятора роста, с широким спектром применения и не имеющей вредных последствий для окружающей среды и человека.
50
Как показали результаты первичных токсикологических испытаний, соединения, входящие в состав заявляемых композиций в качестве активных компонентов, относятся к малотоксичным веществам (например, острая токсичность LD 2100-2200 мг/кг при пероральном введении в опытах на белых мышах).