Влияние биологически активных веществ на растение на ранних стадиях онтогенеза зависит не только от применяемой концентрации и способа обработки семян, но и от состояния их зародыша, проницаемости покрова семени и других факторов. До сих пор продолжается активный поиск перспективных соединений, превосходящих ИУК по ростостимулирующему действию.
В связи с этим создание и изучение в качестве рострегуляторов новых препаратов ряда функционально замещенной бутановой (масляной) кислоты является актуальной задачей. Исследования, проведенные нами ранее, показали, что подобные вещества проявляют свойства стимулятора роста плодовых и зерновых культур (на озимой пшенице, яровом ячмене и просе) при проведении исследований, как в лабораторных, так и в полевых условиях [3,4].
Цель исследования
Цель работы - получение и изучение в качестве рострегуляторов новых недоступных другим путём соединений ряда функционально замещенной бутановой (масляной) кислоты. Синтез осуществлен на основе полученного ранее 3-N-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамида 1 [5]. Синтезированные вещества моделируют строение синтетического фитогормона - индолилмасляной (индолилбутановой) кислоты и обладают потенциальными свойствами регуляторов роста зерновых культур.
Материал и методы исследования
Получение 3-N-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамида 1 описано нами ранее [5]. Алкилированием аминогруппы соединения 1 α-броммасляной кислотой и этиловым эфиром α-бромуксусной кислоты синтезированы соли: гидробромид 3-[N-(3-карбоксипропилен)бензиламино]-4-гидрокси-N-бензилбутанамида 2 и гидробромид 3-[N-(этоксикарбонилметилен)-бензиламино]-4-гидрокси-4-N-бензилбутанамида 3 соответственно при кипячении в этилацетате. Целевые продукты выделены с выходами 46 и 55 %.
Тиомочевину 4 с выходом 97 % получали в результате взаимодействия вещества 1 с аллилизотиоцианатом в ацетоне при комнатной температуре (схема).
Схема
НО-СН2-СН(NНR)СН2-СОNНR → НО-СН2-СН(NХR)СН2-СОNНR · НВr
1 ↓ 2-3
НО-СН2-СН(NХR)СН2-СОNНR
4
где R= СН2С6Н5 ; Х : -СН(СООН)СН2СН3 (2), -СН2СООС2Н5 (3),
-С(=S)NНСН2СН=СН2 (4)
Получение гидробромида 3-[N-(3-карбоксипропилен)бензиламино]-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (2). При легком подогревании растворили 4,42 г 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (1) и 2,48 г α-броммасляной кислоты в 100 см3 этилацетата, кипятили 1 ч и оставили на ночь. Получили вязкий осадок, который растворили в этаноле и переосадили серным эфиром. Выпавший бесцветный осадок отфильтровали и промыли на фильтре серным раствором. Выделили 3,17 г (46 %) указанного соединения.
Получение гидробромида 3-[N-(этоксикарбонилметилен)бензиламино]-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (3). В круглодонной колбе растворили 6,81 г этилового эфира α-бромуксусной кислоты и 12,15 г 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (1) в 150 см3 смеси этилацетат - хлороформ (1:1), кипятили 2 ч с обратным холодильником и оставляли на ночь. Выпавшие кристаллы отделили фильтрованием и промыли на фильтре этилацетатом и серным эфиром. Получили 10,42 г (55 %) целевого продукта.
Получение N-бензил-3-(3-аллил-1-бензилтиоуреидо)-4-гидроксибутанамида (4). К раствору 5,96 г (0,02 моль) 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (1) в 50 см3 ацетона прибавляли по каплям 1,98 г (1,95 см3, 0,02 моль) аллилизотиоцианата. Реакционную смесь выдерживали 16 часов при комнатной температуре. Выпавший осадок целевого продукта 2.24 отфильтровывали и перекристаллизовывали из бензола. Выход 7,70 г (0, 019 моль) (97 % от теоретического).
Характеристики синтезированных соединений приведены в табл. 1.
Таблица 1
Характеристики замещённых бутанамидов 2 - 4
|
Соединение |
Брутто-формула |
Rf ⃰ |
Т пл., ° С |
Выход, % |
ИК спектр, см-1 * * |
|||
|
ν (NН, ОН) |
δ (NН) |
ν (С=О), ν (С=S)
|
ν (Аr) |
|||||
|
2 |
С21Н28N2О4Вr |
- |
119-120 |
46 |
3440, 3175, 2690 |
2700, 1530 |
1755, 1710, 1640 |
3080, 3060,1571 |
|
3 |
С22Н29N2О4Вr |
|
122-123 |
55 |
3170 |
2690 |
1740, 1660, 1640 |
3080, 3060, 1580 |
|
4 |
С22Н27N3О2S |
0,33 |
106-107 |
97 |
3320, 3440 |
1530 |
1650, 1290 |
3050, 1585, 1600 |
* Элюент - толуол : этанол = 20 : 3, проявитель - пары иода. ** ИК спектры сняты в суспензии в вазелиновом масле.
Синтезированные гидробромиды 2 и 3 , а также тиомочевина 4 были исследованы на ростстимулирующую активность в лаборатории НИИХГС Кубанского государственного технологического университета.
Рострегулирующую активность соединений 2-4 и их влияние на посевные качества семян определяли модельными методами модифицированного лабораторного скрининга на семенах озимой пшеницы сорта Дея.
В ходе исследований определяли оптимальную рострегулирующую концентрацию соединений 2-4, их влияние на посевные качества семян озимой пшеницы (энергия прорастания, длина и масса побеговой и корневой системы проростков), рост и накопление сухой массы в проростках при выращивании в обычных условиях.
Для изучения рострегулирующей активности все вещества предварительно растворяли в диметилсульфоксиде (ДМСО) и затем воде. В качестве аналога по свойствам использовали гиббереллин, в качестве аналога по структуре и свойствам - 3-бензиламино-4-гидрокси-N-бензилбутанамид (1), полученный нами ранее и применяемый в качестве активатора прорастания семян [6]. Контролем для вариантов с обработкой семян пшеницы гиббереллином и водным раствором ДМСО служил вариант с обработкой семян водой, а контролем для соединений 2 - 4 - вариант с обработкой водным раствором ДМСО с массовой долей 0,01 %.
Семена замачивали в водных растворах препаратов в течение 18 часов. Затем семена выкладывали на проращивание в течение семи дней в увлажненные рулоны фильтровальной бумаги при температуре 20-22 ºС. Повторность опыта трехкратная. В каждой повторности использовали по 50 шт. семян.
Результаты исследований и обсуждение
Об оптимальной ростстимулирующей концентрации и рострегулирующей активности соединений судили по совокупности таких показателей, как энергия прорастания, длина, воздушно-сухая масса проростков.
Результаты определения оптимальной концентрации соединений 2-4 и их влияние на посевные качества семян приведены в таблице 2.
Таблица 2
Влияние регуляторов роста на посевные качества семян озимой пшеницы сорта Дея
|
Вариант опыта |
Концен- трация раствора, % |
Энер-гия прорастания, % |
Длина проростка, см
|
Воздушно-сухая масса проростка, мг |
||||||
|
побега |
корня |
побега |
корня |
|||||||
|
см |
± к конт- ролю, % |
см |
± к конт- ролю, % |
мг |
± к конт- ролю, % |
мг |
± к конт- ролю, % |
|||
|
Контроль- вода |
0,0 |
94 |
2,71 |
- |
2,56 |
- |
1,83 |
- |
1,85 |
- |
|
Контроль - раствор ДМСО |
0,01 |
94 |
2,58 |
-4,8 |
2,44 |
-4,7 |
1,75 |
-4,4 |
1,81 |
-2,2 |
|
Гибберел- лин |
0,001 |
99 |
3,43 |
26,6 |
2,73 |
6,6 |
2,21 |
26,3 |
2,08 |
12,4 |
|
Соедине- ние 1 |
0,005 |
98 |
3,28 |
27,1 |
3,07 |
25,8 |
2,39 |
36,6 |
2,92 |
57,8 |
|
Соедине- ние 2 |
0,01 0,005 0,001 0,0005 0,0001 |
94 98 96 98 98 |
3,11 3,12 3,71 3,90 3,63 |
20,5 20,9 43,8 51,2 40,7 |
2,89 3,41 3,84 3,87 3,71 |
18,4 39,7 57,4 58,6 52,1 |
2/22 2,61 2,56 2,67 1,90 |
26,9 49,1 46,3 52,5 8,9 |
1,93 2,01 2.51 2,57 2,54 |
6,6 11,0 38,7 42,0 40,3 |
|
Соедине- ние 3 |
0,01 0,005 0,001 0,0005 0,0001 |
96 94 96 96 96 |
3,50 3,38 4,01 3,22 3,44 |
35,7 31,0 55,4 24,8 33,3 |
2,46 2,44 3,87 3,33 2,37 |
-0,8 - 58,6 36,5 -2,9 |
1,78 2,14 2,88 2,09 2,38 |
1,7 22,3 64,6 19,4 36,0 |
2,30 2,28 2,89 2,26 2,03 |
27,1 25,9 59,7 24,9 12,2 |
|
Соедине- ние 4 |
0,01 0,005 0,001 0,0005 0,0001 |
98 96 98 98 95 |
3,13 2,93 2,78 2,98 2,95 |
21,3 13,6 7,8 15,5 14,3 |
1,89 2,20 1,72 1,93 2,06 |
18,4 -9,8 -29,5 -20,9 -15,6 |
2,27 1,91 1,81 1,90 1,88 |
29,7 9,1 3,4 8,6 7,4 |
2,27 1,88 1,65 1,68 1,71 |
25,4 3,9 -8,8 -7,2 -5,5 |
|
НСР0,95 |
0,9 |
0,22 |
|
0,39 |
|
0,18 |
|
0,21 |
|
|
|
Р0,95 |
0,9 |
|
6,6 |
|
13,9 |
|
8,5 |
|
9,66 |
|
Проведённые исследования позволили установить, что испытанные вещества в диапазоне концентраций с массовой долей 0,01-0,0001 % проявляют свойства регуляторов роста, активируя прорастание семян озимой пшеницы.
Соединение 2 в оптимальной ростстимулирующей дозе 0,0005 мас. % увеличивает энергию прорастания семян на 4 %, длину побеговой системы 7-дневных проростков - на 51,2 %, длину корней проростков на 58,6 % и их массу - на 52,6 и 42,0 % соответственно, в сравнении с контролем.
Соединение 3 в оптимальной ростстимулирующей дозе 0,001 мас. % увеличивает энергию прорастания семян на 2 %, длину побеговой системы 7-дневных проростков - на 55,4 %, длину корней проростков на 58,6 % и их массу - на 64,6 и 59,7 % соответственно, в сравнении с контролем.
Тиомочевина 4 в оптимальной ростстимулирующей дозе 0,01 мас. % увеличивает энергию прорастания семян на 4 %, длину побеговой системы 7-дневных проростков - на 21,3 %, длину корней проростков на 18,4 % и их массу - на 29,7 и 25,4 % соответственно, в сравнении с контролем. В то же время для соединения 4 в меньших концентрациях в интервале от 0,005 до 0,0001 мас. % можно предположить гербицидную активность, что подтверждается ингибированием роста корней и более активным ростом побега относительно контроля.
Следовательно, гидробромиды 2 и 3 обладают высокой рострегулирующей активностью, что позволяет рекомендовать их в качестве средств, улучшающих посевные качества семян озимой пшеницы сорта Дея [7,8].
Выводы
Таким образом, нами предложены простые методы получения новых соединений: гидробромида 3-[N-(3-карбоксипропилен)бензиламино]-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (2), гидробромида 3-[N-(этоксикарбонилметилен)бензиламино]-4-гидрокси-N-бензилбутанамида (3) и N-бензил-3-(3-аллил-1-бензилтиоуреидо)-4-гидроксибутанамида (4), которые проявили свойства регуляторов роста на семенах озимой пшеницы. Соли 2 и 3 оказались эффективными активаторами прорастания семян пшеницы и могут найти применение в практике сельского хозяйства для улучшения посевных качеств семян пшеницы и повышения жизнеспособности всходов. С учетом того, что эти вещества устойчивы на воздухе, хорошо растворимы в воде и легко синтезируются, возможно использование их в качестве стимуляторов роста озимой пшеницы в случае успешного проведения полевых испытаний.
Рецензенты:
Волгин В.В., д.с.-х.н., доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции гибридного подсолнечника отдела подсолнечника ФГБНУ ВНИИМК, г. Краснодар;
Рувинский О.Е., д.х.н., профессор кафедры химии, метрологии и стандартизации, ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», г. Краснодар.
Библиографическая ссылка
Тлехусеж М.А., Тюхтенёва З.И., Ненько Н.И. АКТИВАТОРЫ ПРОРАСТАНИЯ СЕМЯН ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ НА ОСНОВЕ АМИДОВ ПОЛИЗАМЕЩЁННОЙ АМИНОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТЫ // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19606 (дата обращения: 04.11.2025).