Средство для повышения морозостойкости и зимостойкости злаков

Средство для повышения морозостойкости и зимостойкости злаков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, а именно - к химическим средствам, повышающим морозостойкость и зимостойкость злаков.

Реальная урожайность озимых культур в несколько раз ниже потенциальной продуктивности из-за недостаточно высокой зимостойкости многих современных сортов. Пересев площадей погибших озимых растений приносит огромные убытки сельскому хозяйству.

Препарат картолин, предложенный ранее в качестве антистрессового средства, повышающего морозостойкость озимой пшеницы [1], недостаточно эффективен и проявляет токсические свойства. Позднее в качестве криопротекторов были предложены низкомолекулярные и полимерные кремнийорганические соединения [2-4]. Для защиты растений от зимних повреждений предложен состав, включающий, наряду с мочевиноформальдегидным удобрением, липиды биомассы дрожжей, выращенных на парафинах нефти [5].

В настоящем изобретении в качестве средства, повышающего морозостойкость и зимостойкость злаковых растений, предлагается дигидрохлорид 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола. Данное соединение известно как регулятор роста растений [6] и как вещество, обладающее стресс-протекторным действием на организм животных [7].

Препарат относится к IV классу токсичности, не проявляет раздражающего, мутагенного, иммунотоксического действия, не обладает кумулятивными свойствами. Он полностью совместим со средствами, используемыми в современной технологии предпосевной обработки семян в качестве протравителей.

Дигидрохлорид 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола получают взаимодействием 2-метил-5-гидроксибензимидазола с N,N,N’,N’ - тет-раметилметилендиамином по методу, описанному в [6].

Обработка семян препаратом снижает степень низкотемпературного разрушения липидов клеточных мембран, способствуя тем самым повышению морозостойкости растений.

Эффективность предлагаемого препарата в качестве средства, повышающего морозо- и зимостойкость злаков, продемонстрирована на примере озимой пшеницы с. Мироновская 808.

Повышение устойчивости к холодовому воздействию может достигаться предпосевной обработкой семян растворами дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола, закаливанием проростков на растворах этого препарата, опрыскиванием растений растворами этого препарата или сочетанием этих процедур.

Влияние предпосевной обработки семян на выживаемость проростков пшеницы при воздействии низких температур иллюстрируется следующим примером.

Пример 1.

Семена озимой пшеницы с. Мироновская 808 замачивали перед посевом на 3 часа в водном растворе дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола с концентрацией 1-20 мг/л. Четырехдневные проростки промораживали при различных температурах в течение суток при каждой температуре. Морозостойкость оценивали в процентах выживших после воздействия холодом растений от общего количества тестированных растений. В качестве контроля брали проростки, полученные из семян, замоченных в чистой воде. Результаты, представленные в табл.1, показывают, что препарат способствует повышению морозостойкости проростков озимой пшеницы в концентрациях 10^-4-10^-3%. Наибольший эффект дала обработка семян растворами с концентрациями 10-20 мг/л. Например, морозостойкость проростков, выращенных из семян, обработанных этими растворами и подвергшихся промораживанию при температурах -10° и -12°С, повысилась в 3,5 раза. Важно отметить, что в этих концентрациях препарат тормозил рост проростков на 10-20%, что с точки зрения теории закаливания уже само по себе способствует повышению морозостойкости.

В серии опытов морозостойкость проростков озимой пшеницы, подвергнутых закаливанию на растворах дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола, исследовали методом, основанным на измерении электропроводности водных экстрактов клеточного содержимого [8]. В результате повреждения растений при низких температурах увеличивается проницаемость клеточных мембран, что проявляется в увеличении выхода электролитов из клетки. Таким образом, выход электролитов отражает степень повреждения мембран холодом, поэтому, чем больше электропроводность электролитов в растворе, тем меньше холодостойкость растений. Метод был применен для оценки влияния растворов препарата, использованных при закаливании проростков, на повышение их устойчивости к низкотемпературному стрессу.

Пример 2.

Четырехдневные проростки озимой пшеницы с. Мироновская 808 закаливали при температуре +2°С в течение 6 суток на растворах дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола с концентрациями 1 и 5 мг/л. В контрольном варианте закаливание растений в тех же условиях проводили на воде. После этого растения промораживали при температуре -5°С в течение 2 часов. Определяли электропроводность водных экстрактов клеточного содержимого и оценивали степень повреждения растений по возрастанию электропроводности в сравнении с растениями, не подвергавшимися воздействию холодом.

Данные, представленные в табл. 2 показывают, что закаливание проростков с применением растворов дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола вдвое увеличивает их устойчивость к низкотемпературному стрессу по сравнению с закаливанием без использования препарата.

Результаты экспериментов с проростками подтвердились и на целых кустящихся растениях озимой пшеницы, выращенных из семян, обработанных раствором дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола.

Пример 3.

Семена озимой пшеницы с. Мироновская 808 обрабатывали перед посевом, как описано в примере 1, раствором препарата с концентрацией 10 мг/л. В стадии кущения растения подвергали промораживанию при температурах -13 и -16°С в течение суток при каждой температуре. Морозостойкость оценивали как в примере 1.

Результаты, представленные в табл.3, показывают, что предпосевное замачивание семян в 10^-3%-ном растворе дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола позволяет сохранить до 90-100% растений, подвергнутых промораживанию в стадии кущения.

Следующий пример показывает, как на зимостойкость пшеницы влияет комбинированная обработка, включающая предпосевное замачивание семян и опрыскивание растений растворами дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола.

Пример 4.

Семена озимой пшеницы с. Мироновская 808 подвергали предпосевной обработке раствором препарата в концентрации 20 мг/л, как описано в примере 1, затем высевали в ящики с почвой и оставляли на открытой площадке в течение всего осенне-зимне-весеннего периода. В первой декаде апреля растения опрыскивали раствором дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламннометил-5-гидроксибензимидазола той же концентрации. На фиг.1 показано состояние растений в сравнении с контролем в конце мая, а на фиг.2 - в середине июня в стадии колошения. Эти результаты показывают, что сочетание предпосевной обработки семян с последующим весенним опрыскиванием раствором дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола повышает устойчивость растений в зимних условиях и способствует более раннему вступлению растений в стадию колошения.

Таким образом, приведенные примеры показывают, что предлагаемый препарат в чрезвычайно низких концентрациях, исключающих возможность нанесения вреда окружающей среде, является эффективным средством, способствующим повышению морозо- и зимостойкости озимых злаков.

Таблица 1
Влияние предпосевной обработки семян растворами дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола различной концентрации на морозостойкость проростков озимой пшеницы
Концентрация раствора препарата для предпосевной обработки семян	Морозостойкость*, %при различных температурах промораживания
мг/л	%	-6°С	-9°С	-12°С	-16°С
0	0	76	29	23	0
1	10-4	100	84	58	0
5	0,5·10-3	100	85	53	0
10	10-3	100	95	86	11
20	0,2·10-2	95	90	84	10
*Морозостойкость оценивали в процентах, выживших после воздействия холодом растений, от общего количества тестированных растений.

Таблица 2
Влияние закаливания проростков озимой пшеницы на растворах дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола, на устойчивость растений к холодовому стрессу
Концентрация раствора препарата, использованного для закаливания проростков озимой пшеницы, мг/л	Морозостойкость*, %
0 (контроль)	41,8
1,0	82,0
5,0	83,9
* Морозостойкость оценивали по электропроводности водных экстрактов клеточного содержимого.

Таблица 3
Влияние предпосевной обработки семян озимой пшеницы растворами дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола на морозостойкость растений в стадии кущения
Концентрация раствора препарата для предпосевной обработки семян, мг/мл	Морозостойкость*, %при различных температурах промораживания
-13°С	-16°С
0	0	0
10	100	90
*Морозостойкость оценивали, как в Таблице 1.

Список литературы

1. Бочарова М.А., Трунова Т.Н., Шаповалов А.А., Баскаков Ю.А. Физиология растений. 1983, т.30, вып.2, с.360.

2. Заявка №98122090 МКИ⁷ А 01 В 79/02, от 12.08.98.

3. Патент РФ №2085076, МКИ⁶ А 01 N 55/10.

4. Патент РФ №2117430, МКИ⁶ А 01 N 55/10.

5. Патент РФ №698176, МКИ⁶ A 01 G 13/00, А 01 N 63/00.

6. AC СССР №1098934, С 07 D 235/14.

7. Гуськов А.М., Дарий Г.Е., Пузына Г.И., Миронский В.Е., Рыльский Е.Х., Смирнов Л.Д., Кузнецов Ю.В., Столярова Л.Г. Материалы IV конференции “Биантиоксидант”, 1992, 2-4 июня, Москва, т.2, с.100.

8. Hepburn H.A., Naylor F.L., Stokes D.I., Ann. Biol., 1986, v.108, p.164.

Применение дигидрохлорида 2-метил-4-диметиламинометил-5-гидроксибензимидазола в качестве средства, повышающего морозостойкость и зимостойкость злаков.