Алелопатично активні сполуки бур\’янів та наукові принципи розро-бки фіторегуляторів (автореферат)

Інститут агроекології та біотехнології

української академії аграрних наук

ОРЕЛ Леонід Васильович

УДК 581.5:615.53:632.51:632.937

Алелопатично активні сполуки бур’янів та наукові принципи розробки
фіторегуляторів

Спеціальність:03.00.16 – екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора сільськогосподарських наук

Київ — 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Селекційно-генетичному інституті УААН і ІТІ
«Біотехніка» УААН.

Науковий консультант: доктор біологічних наук, професор

Головко Ераст Анатолійович, завідувач відділу алелопатії Національного
ботанічного саду імені М.М.Гришка НАН України

Офіційні опоненти:

доктор сільськогосподарських наук, професор

Бублик Людмила Іванівна, Інститут захисту рослин УААН, завідувач
лабораторії аналітичної хімії пестицидів

доктор сільськогосподарських наук

Рахметов Джамал Бахлул Огли Національний ботанічний сад ім. М.М.Гришка
НАН України, завідувач відділу нових культур

доктор біологічних наук

Швартау Віктор Валентинович, Інститут фізіології рослин і генетики НАН
України, старший науковий співробітник відділу фізіології дії гербіцидів

Провідна установа: Уманський державний аграрний університет
Міністерства аграрної політики

Захист відбудеться «24» травня 2004 р. о 13 годині на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 при Інституті агроекології та
біотехнології УААН за адресою: 03143 м. Київ, вул. Метрологічна, 12

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту
агроекології та біотехнології УААН України за адресою: : 03143 м. Київ,
вул. Метрологічна, 12.

Автореферат розісланий «20»квітня 2004 р.

В.о. Вченого секретаря

Тарасюк С.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В сучасному землеробстві України широко
використовуються хімічні засоби захисту рослин, зокрема гербіциди, які
призводять до змін екологічних умов, порушення консортивних відносин в
біоценозах тощо. Потрапляючи в навколишнє середовище хімічні
ксенобіотики по харчових ланцюгах накопичуються у біоті у значних
концентраціях. Навіть якщо у воді, повітрі або грунті вони знаходяться у
допустимих межах, то в живих організмах можуть нагромаджуватися у
великих кількостях (А.В.Яблоков, 1988, М.І.Луньов, 1992, М.Фешбах,
А.Френдлі, 1992).

Така екологічна ситуація вимагає розробки наукової теорії, яка б
розкрила можливості опрацювання безпечних для довкілля засобів контролю
чисельності бур’янів в посівах сільськогосподарських культур. Одним із
шляхів створення таких екологічно безпечних засобів є використання
алелопатично активних сполук вищих рослин.

Відомо, що рослини і мікроорганізми продукують велику кількість
вторинних продуктів, багато з яких мають високу біологічну активність,
володіють гербіцидною дією. Такі речовини можна використовувати як
фітогербіциди. Вони також можуть служити моделлю для синтезу нових
безпечних для довкілля препаратів (А.М.Гродзінський, 1965, 1973; Е.Райс,
1978; F.Macias, 2002; С.Bertin, 2002; Y.Fujii, 2002). Цим зумовлена
актуальність проведених досліджень.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Наукові
дослідження здійснювались за Державною науково-технічною програмою
“Охорона навколишнього природного середовища” і проектом “Пошук і
вивчення екологічно чистих біологічно активних речовин рослинного
походження для боротьби з бур’янами” (реєстр. номер. 02.01.02/013-92).
Тематика досліджень була складовою частиною планів науково-дослідних
робіт Селекційно-генетичного інституту УААН (1987-1996 рр.) та ІТІ
«Біотехніка» УААН (1996-2003 рр.).

Мета дослідження – теоретичний і експериментальний аналіз алелопатично
активних сполук вищих рослин та обгрунтування можливості створення на їх
основі фіторегуляторів з гербіцидною дією.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

1. На підставі вивчення алелопатичних взаємовідносин між рослинами в
агрофітоценозах виявити рослини-донори природних сполук з гербіцидною
дією.

2. Дослідити хімічний склад рослин-донорів для встановлення речовин, які
відповідають за рістінгібуючу активність.

3. Розробити технологію отримання із рослин-донорів, зібраних в
природних умовах, ефективних фіторегуляторів для захисту від бур’янів.

4. Розробити біотехнологію одержання калусної маси рослин-донорів
методом культури тканин, як сировинного джерела для виробництва
фіторегуляторів та опрацювати технологію їх використання.

5. Показати можливість отримання препарату з гербіцидною дією на основі
синтетично відтвореної природної речовини.

Об’єкт досліджень – алелопатично активні види рослин і фіторегулятори з
гербіцидною дією.

Предмет досліджень – алелопатична взаємодія між рослинами в
агрофітоценозах, як теоретична основа для виявлення рослин-донорів
речовин з рістінгібучими властивостями та шляхи розробки на їх основі
фіторегуляторів для контролю чисельності бур’янів.

Методи досліджень – системний підхід до вивчення алелопатичної
активності рослин за допомогою біотехнологічних, біохімічних та
фізіологічних методів. Рослини вирощували в лабораторних і польових
умовах за загальноприйнятими методиками.

Наукова новизна одержаних результатів:

Вперше доведена можливість використання алелопатичної взаємодії рослин в
агрофітоценозах для створення фіторегуляторів з гербіцидною дією.

Виявлено три види рослин-донорів речовин з гербіцидною дією (осот
рожевий (Cirsium arvense (L.) Scop.), суріпиця звичайна (Barbarea
vulgaris R. Br.), рутка лікарська (Fumaria officinalis L.).

Встановлено суттєвий ефект інгібування проростання насіння бур’янів в
грунті під дією сумішей фізіологічно активних речовин із органів
рослин-донорів.

При дослідженні хімічного складу рослин-донорів (осоту рожевого і
суріпиці звичайної) виділено та ідентифіковано комплекс речовин ліпідної
та фенольної природи.

Рістінгібуюча активність ліпідного комплексу обумовлена наявністю
гліколіпідів та фосфоліпідів. Показано, що хімічна природа алелопатично
активних речовин обумовлена фенольними сполуками, які представлені
комплексом оксибензойних, оксикоричних кислот, флавонолів, кумаринів,
халконів, ацетофенонів та інших сполук.

Виявлено, що суміші цих оригінальних фенольних сполук мали більш високу
рістінгібуючу активність, ніж індивідуальні компоненти, що може свідчити
про наявність синергетичного ефекту, що слугувало основою для розробки
препаратів з рістінгібуючими властивостями. При цьому виявлено, що в
низьких концентраціях фіторегулятори стимулюють проростання насіння
бур’янів.

Встановлено, що калусна маса з коренів молодих паростків суріпиці
звичайної та осоту рожевого має рістінгібуючу активність. Поживні
середовища, на яких росли калуси даних рослин, виявили суттєві інгібуючі
властивості.

Практичне значення одержаних результатів:

Визначено та запропоновано шість грунтових фіторегуляторів з гербіцидною
дією (фітобацин, фітобацин-2, фітобафум, фітобацин К, барбацин,
цирзеїн). Їх новизна захищена відповідними патентами.

На основі використання ефекту підсилення інгібування проростання насіння
бур’янів в грунті під дією сумішей речовин із органів рослин-донорів
розроблена технологія одержання фіторегуляторів безпосередньо з
рослин-донорів, зібраних в природних умовах та технологія їх
застосування в польових умовах.

Опрацьовані технології одержання фіторегуляторів з калусної маси
рослин-донорів та поживного середовища з-під калусів.

Результати вивчення токсикологічних особливостей фіторегуляторів
підтвердили їх низьку токсичність. (ЛД50 для білих щурів – 4842 — 5983
мг/кг).

На основі виділеної з осоту рожевого природної речовини з високою
рістінгібуючою активністю (ацетилметоксибензальдегід) здійснено її
синтетичне відтворення та розроблено препарат алметид, який виявився
ефективним в боротьбі з основними дводольними бур’янами в посівах озимої
пшениці та ярого ячменю.

Особистий внесок здобувача. Дисертант сформував напрямок досліджень,
розробив програму науково-дослідних робіт, проаналізував та
інтерпретував експериментальний матеріал, зробив відповідні висновки.
Особисто проводив польові та більшу частину лабораторних досліджень. В
дисертації використані роботи, написані в співавторстві, в яких частка
особистої участі складає 60-90%. Досліди по використанню культури тканин
проводилися за участю к.б.н. Махновської М.Л., цитологічні дослідження –
к.б.н. Сечняка О.Л. (Селекційно-генетичний інститут УААН), дослідження
хімічного складу рослин-донорів – к.х.н. Колесника О.А. (Одеська
національна академія харчових технологій), професорів В.Олешика і
С.Бурди (Інститут добрив і грунтознавства, м.Пулави, Польща),
токсикологічних досліджень – д. мед.н. Присяжнюка В.Е. (Український
науковий гігієнічний центр), к.б.н. Жмінька П.Г. (Інститут екогігієни і
токсикології ім. Л.І.Медведя), к.б.н. Карпюка Ю.М.
(Селекційно-генетичний інститут УААН), що відображено у спільних
публікаціях.

Автор висловлює сердечну подяку усім науковим співробітникам і
лаборантам, які приймали участь в проведенні дослідів та за цінні поради
і участь в обговоренні результатів досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації
доповідались на засіданнях вчених рад Селекційно-генетичного інституту
та ІТІ «Біотехніка» УААН, подавались у наукових звітах в координаційні
центри та були оприлюднені в доповідях на наукових конференціях:
«Онтогенетика вищих рослин» (17-18 жовтня 1989 р.), Кишинів; «Проблеми
технологій виробництва пшениці, соняшника і польської квасолі» (20-22
червня 1990 р.), інститут пшениці, соняшника «Добруджа» (Болгарія); ІІ
з’їзді Українського товариства фізіологів рослин (Київ, 1993 р.);
International Symp. «Allelopathy in Sustainable Agriculture Forestry and
Environment». University, Hisar, India, 1994; «Виробництво і
застосування біологічних засобів захисту рослин від шкідників і хвороб,
Одеса, 1994 р.; «Біоконверсія органічних відходів і захист навколишнього
середовища», Київ, 1994 р.; «Szata roslinna Polski w procesie przemian»,
26.06.-01.07.1995, Krakow, 1995; «Teoretychzne i practyczne aspekty
allelopatii; 11-12 pazdziernika, Pulavy; juny, 1996.

Публікації. Результати роботи опубліковані в двох монографіях та у
навчальному посібнику, 22 статтях у наукових журналах і збірниках,
п’яти патентах на винаходи, 13 тезах.

Структура та обсяг роботи. Дисертація у вигляді рукопису складається із
вступу, семи розділів, висновків, списку використаних джерел, який
включає 371 назву, в тому числі 112 іноземних авторів та чотирьох
додатків.

Зміст дисертації викладено на 268 сторінках машинописного тексту,
включає 95 таблиць, 30 рисунків.

Зміст роботи

Огляд літератури

Цей розділ складається з восьми підрозділів, у яких наведено дані про
хімічну взаємодію рослин в фітоценозах, перспективи застосування
хімічного і біологічного методів для захисту від бур’янів, вплив
виділень бур’янів на культурні рослини, взаємодію культурних рослин в
агрофітоценозах, фітотоксичну дію пожнивних рештків в сівозмінах та
молекулярно-генетичні механізми регуляції росту рослин. На підставі
аналізу літературних джерел обгрунтовано необхідність і актуальність
проведення досліджень по темі дисертації.

УМОВИ ПРОВЕДЕННЯ І МЕТОДИКИ ЗАПРОВАДЖЕННИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Грунтово-кліматичні умови проведення дослідів. Експериментальна частина
роботи виконана протягом 1987-2003 рр.

Польові досліди проводились на полях елітно-насінницького дослідного
господарства Селекційно-генетичного інституту «Дачна», Біляївського
району і КСП ім. Щорса Березівського району Одеської області.

Грунт дослідної ділянки господарства «Дачна» – чорнозем південний. Вміст
гумусу в орному шарі 4,3%. За структурним складом грунт характеризується
різноманітністю орного горизонту, особливо його верхнього шару. Сума
поглинутих основ в орному шарі складає 41,3-43,8 мг/100 г грунту, з них
на катіони магнію приходиться 10-12, на катіони кальцію – 30-32 мг/100
г. Реакція водної витяжки слаболужна (рH 7,2). Кількість легкодоступних
поживних речовин в орному шарі складає: легкогідролізуючого азоту (за
Тюріним-Кононовою) – 3-4, доступного рослинам фосфору (за Чириковим) –
10-15, обмінного калію (за Чириковим) – 15 мг/100 г грунту. Грунт
дослідного поля КСП ім. Щорса представлений чорноземом звичайним
малогумусним, легкоглинистим. Вміст гумусу – 4%, рH водної витяжки –
7,0. Вміст азоту 1-1,5; фосфору — 4-5; обмінного калію – 2-4 мг/100 г
грунту. Характеристика грунту в польових дослідах свідчить про типовість
умов їх проведення.

Клімат району формується, в основному, під впливом атлантичних і
середземноморських повітряних мас, що робить його помірно теплим і
посушливим. Середньорічна температура повітря складає +10,3(С.
Посушливість клімату зумовлена не тільки недостатньою кількістю опадів
(403 мм в середньому за рік), але і нерівномірним їх розподілом на
протязі року. Середньорічна відносна вологість повітря достатньо висока
і становить за рік 74%, яка часто в літній час понижується до 50-40%, а
в окремі дні — до 30% і нижче.

Таким чином, клімат південно-західної частини степової зони України хоч
і посушливий (гідротермічний коефіцієнт — 0,65-0,80), але для
вирощування озимих культур він більш сприятливий, ніж для ярих.
Гідротермічні ресурси в роки досліджень характеризувались великою
різноманітністю. Особливо посушливими були періоди вегетації 1989, 1991,
1992, 1993, 1996 років, коли випало 268,4-358,9 мм опадів.

В цілому за період досліджень метеорологічні умови були типовими для
зони.

Методи лабораторних та польових досліджень. Роботу розпочато нами з
вивчення в лабораторних умовах дії водних витяжок із повітряно-сухої
фітомаси органів рослин бур’янів на проростання насіння інших видів
бур’янів і культурних рослин.

Видовий склад вищих рослин в сегетальних агроекосистемах уточнено за
літературними матеріалами (Бур’яни України, 1970; Определитель высших
растений Украины, 1987; Флора европейской части СССР, 1974-2002) та
власними спостереженнями відповідно до монотипного стандарту і вимог
Міжнародного кодексу ботанічної номенклатури (Международный кодекс,
1996).

Бур’яни збирали в фазу цвітіння. Кореневу систему рослин брали з глибини
0-20 см. Зібрані рослини висушували в затінку до повітряно-сухого стану.
Потім кожний орган рослин окремо подрібнювали і настоювали у воді
протягом 24 годин при +18…+20 (С у темряві. Співвідношення між рослинним
матеріалом і водою варюювало від 1:10 до 1:500.

Видами бур’янів, які використовувалися для тестування були: щириця
звичайна (Amaranthus retroflexus L.), грицики звичайні (Capsella
bursa-pastoris (L.) Medik), талабан польовий (Thlaspi arvense L.),
кучерявець Софії (Descurainia sophia (L.) Webb ex Prantl) та інші. Із
культурних рослин тест-видами були озима м’яка пшениця (Triticum
aestivum L.) та озима тверда пшениця (Tr. durum Desf.), кукурудза (Zea
mays L.), озимий і ярий ячмінь (Hordeum sativum Lessin.). Субстратом для
пророщування насіння тест-видів були грунт і відповідно до поставлених
завдань – фільтрувальний папір. Повторність дослідів три-восьмикратна. У
дослідних варіантах використовували екстракти відповідних органів рослин
певної концентрації, у контрольних лише воду. Пророщування проводили при
+18…+20(С. Підрахунок сходів у варіантах з культурними рослинами
проводили через 7-10 діб, з бур’янами — через 10-20 діб.

Екстракти досліджених видів рослин забезпечували інгібування схожості
насіння бур’янів у грунті на рівні 63,7-96,2%. З видами, які найбільш
інгібували схожість насіння, продовжували роботу. Вивчено 11843 варіанти
лабораторних дослідів із залученням екстрактів окремих видів рослин, а
також 8792 варіанти з використанням сумішей екстрактів із різних видів.

Польові дослідження бур’янів і препаратів проводили згідно «Методических
указаний по полевому испытанию гербицидов в растениеводстве». – ВИЗР.-
М.: 1981. – 46 с, а також робіт (Марков М.В., Куликова Н.М., 1964;
Туликов А.М., 1974; Доспехов Б.А., 1985).

Польові досліди в посівах озимої пшениці проводили на ділянках з
обліковою площею 20 м2, повторність – п’ятикратна. Сівбу проводили
сівалкою СН-16 з нормою висіву 5 млн. схожих зерен на 1га. Попередником
була озима пшениця. Фіторегулятори в інгібуючій нормі (950 г/га) вносили
за день до початку сівби пшениці, в стимулюючій – (300 г/га) за 10 днів
до сівби. Безпосередньо перед сівбою проводився механічний обробіток
грунту. На контрольних ділянках препарати не вносились. Контрольними
були також ділянки, на яких весною, в фазу кущіння пшениці проводили
обробку гербіцидом 2,4Д (амінна сіль) — 1,5 кг/га. Підрахунок сходів
бур’янів проводили на фіксованих площадках розміром 0,25 м2 в чотирьох
повторностях перед вступом пшениці у зиму, в кінці фази кущіння і в фазу
молочно-воскової стиглості зерна.

В дослідах з кукурудзою (гібрид ОдМа 310) облікова площа ділянок була 25
м2, повторність – чотирикратна. Густота стеблестою – 30 тис. рослин на 1
га. Попередник – озима пшениця. Препарати вносили за день до початку
сівби кукурудзи, а гербіциди — перед самою сівбою. Підрахунки бур’янів
проводили на фіксованих площадках розміром 0,5 м2 в чотирьох
повторностях у фазу трьох листків і фазу викидання волоті кукурудзи.
Виробниче випробування проводили на ділянках площею 5 га, повторність –
трикратна. Густота стеблестою 30 тис. рослин на 1 га. Для підрахунку
рослин бур’янів рамку (0,5 м2) накладали по діагоналі ділянок в двадцяти
точках.

Насіння бур’янів висівали весною по 1000 шт. кожного виду окремо на
ділянках 1 м2 (4 рядки з міжряддями 20 см) на глибину 2 см. Повторність
– чотирикратна. Схожість визначали через 10-20 діб.

Дію фітобафуму на різних типах грунтів досліджували в лабораторних
умовах. Зразки грунтів відбирались з шару 0-15 см. В стандартні миски з
зволоженими зразками грунтів висівалось насіння бур’янів (по 300 шт.) і
культурних рослин (по 100 штук в одну миску). В дослідних варіантах
вносили фітобафум, в контрольних — воду у відповідній кількості.
Повторність досліду — чотирикратна.

Досліди по вивченню характеру впливу фітобацину на ріст рослин зернових
культур проводились в лабораторних умовах з використанням озимої м’якої
пшениці (Альбатрос одеський), озимої твердої пшениці (Гордеіформе
915/89, Леукурум 1586/88), озимого ячменю (Росава) і ярого ячменю
(Одеський 115). Насіння пророщували в паперових пакетах, які поміщались
в водний розчин фітобацину (концентрація оптимальна для застосування в
польових умовах) при температурі +18…+22(С і освітленні 1500 лк/м2.
Контрольні пакети поміщались в водопровідну воду. Тривалість досліду 10
діб. Повторність — чотирикратна. В кінці досліду вимірювали довжину
першого листочка і корінця.

Токсикологічні дослідження фіторегуляторів проводили в віварії СГІ
використовуючи зерно з дослідних посівів кукурудзи (ОдМа 310) і озимої
м’якої пшениці (Альбатрос одеський). Кормову цінність зерна вивчали на
лабораторних тваринах (білих щурах) лінії Вістор за загальноприйнятими
методиками.

Токсикологічні дослідження препарату цирзеїн проводили в Українському
науковому гігієнічному центрі, препарату алметид в Інституті екогігієни
і токсикології ім. Л.І.Медведя (м. Київ).

З метою розробки біотехнології виробництва фіторегуляторів з калусної
маси та поживних середовищ вивчалась можливість використання методу
культури тканин із застосуванням поживного середовища Мурасіге-Скуга.

Методи хімічних досліджень. А. Дослідження ліпідних сполук. Як об’єкт
досліджень ліпідного складу використовувались надземні частини рослин
осоту рожевого і суріпиці звичайної в повітряно-сухому стані. Матеріал
попередньо подрібнювали на лабораторному гомогенізаторі і екстрагували з
метою виділення суми вільних і зв’язаних ліпідів з використанням
методики (E.I.Bligh, W.J.Dyer, 1959),основу якої складає екстракція
сумішшю хлороформ-метанол. Точність визначення – (3%.

Розподіл ліпідів на класи здійснювали за допомогою колоночної
хроматографії на силікагелі. Тонкошарову хроматографію використовували
для визначення групового складу ліпідів. Кількісне визначення гомогенних
груп ліпідів проводили за допомогою методики, яка включає їх елюювання з
пластин розчинником і окислення маси ліпідів біхроматним реагентом з
наступним спектрофотометричним визначенням (А.В.Богатський і інші,
1980). Дослідження жирнокислотного складу ліпідів здійснювали методом
газорідинної хроматографії.

Б. Дослідження поліфенольних сполук. Загальна схема виділення і очистки
фенольних сполук наведена на рис. 1. Виділення фенольних сполук із
повітряно-сухого рослинного матеріалу (осоту і суріпиці) проводили за
допомогою колонки 300х3,9 мм з ліхросорбом RP-18 фірми Merck, яку
використовували в режимі градієнтного елюювання (D.Starck et al, 1980).
Елюати груп поліфенольних речовин збирали з використанням автоматичного
колектора фракцій.

Зібрані в ході попереднього розподілу фракції концентрувались на
ротаційному випаровувачі і знову наносились на колонку з ліхросорбом
RP-18 і піддавались ВЕРХ-розподілу з використанням елюотропних сумішей
(ацетатний буфер (рН 3,0) – ацетонітрил (H.Colin et al, 1989). У випадку
фенольних сполук суріпиці більш придатною виявилась елюотропна суміш
вода-діоксан, рекомендована в роботі H.Colin et al (1989).

Результати розподілу кожної із фракцій двохкоординатним самописцем
реєструвались в вигляді хроматограм. Після фракціювання фенольних сполук
рослинних екстрактів методом ВЕРХ було проведено
тонкошаровохроматографічний розподіл вищезазначених фракцій з наступним
тестуванням інгібуючої активності фенольних сполук (S.Burda et al,
1995). Одержані дані документували з використанням комп’ютерної графіки.

Ідентифікацію фенольних сполук здійснювали спектроскопічними методами,
структурним аналізом і хімічними визначеннями. УФ-спектроскопія була
використана при визначенні основної структури флавоноїдів, числа і
положення гідроксильних груп і залишків цукрів. Спектри в
ультрафіолетовій області знімали на реєструючому спектрофотометрі.

Зважаючи на близькість (а іноді і збіг) смуг поглинання як в
довгохвильовій, так і короткохвильовій областях УФ-спектра ряду
фенольних сполук нами для їх ідентифікаційної диференціації були
використані комплексоутворюючі і іонізуючі реагенти, визначались
батохромні та гіпсохромні зсуви. ІЧ-спектри знімали на приладі UR-20 в
таблетках з KBr.

Для визначення загального складу фенольних речовин використовували
модифікований метод Свена і Хілліса (1964) на основі окислення фенольних
сполук реагентом Фоліна з наступним фотоелектроколориметричним
визначенням інтенсивності одержаного комплексу при 725 нм.

Рис. 1. Загальна схема виділення і очистки екстрактів фенольних сполук з

рослинних матеріалів

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Пошук видів рослин-донорів з гербіцидною дією, дослідження їх
рістінгібуючих властивостей щодо бур’янів та хімічного складу

Перші дослідження впливу водних екстрактів із повітряно-сухої маси
бур’янів на схожість насіння різних видів рослин проведено в модельних
лабораторних дослідах. Тестування показало, що найбільше зниження
схожості насіння (28,8-41,3%), зокрема щириці звичайної і грициків
звичайних, зафіксовано при застосуванні екстрактів з листків і суцвіть
осоту рожевого, суцвіть суріпиці звичайної, стебел і листків рутки
лікарської (рис. 2).

Але в результаті тестування їх рістінгібуючої активності в умовах грунту
(рис. 3) виявлено, що у більшості випадків інгібуючий ефект значно
знизився. Суттєву рістінгібуючу активність на проростання насіння щириці
звичайної, грициків звичайних, талабану польового, кучерявця Софії в
умовах грунту мали тільки екстракти з листків і суцвіть осоту рожевого,
суцвіть суріпиці звичайної, стебел і листків рутки лікарської.
Особливістю дії зазначених екстрактів в умовах грунту був селективний
інгібуючий ефект на бур’яни і майже повна відсутність впливу на схожість
пшениці і кукурудзи.

З метою встановлення природи сполук, що відповідають за проявлення
екстрактами із рослин-донорів рістінгібуючої активності нами здійснено
дослідження хімічного складу осоту і суріпиці. При цьому з
рослин-донорів були отримані ізольовані класи сполук (поліфенольні
сполуки, білки та вільні амінокислоти, моно- та олігосахариди,
ліпорозчинні речовини). Тестування цих окремих класів хімічних речовин
дозволило зробити висновок, що рістінгібуючу активність мали тільки
фракції, що містили суму фенольних сполук і ліпорозчинних речовин.

Отримані нами дані збігаються з наведеними в літературних джерелах
відомостями про наявність рістінгібуючої активності у певної групи
фенольних і ліпідних сполук (В.І.Кефелі, 1981; Т.Гудвин, Е.Мерсер, 1986;
П.А.Мороз, 1996; В.П.Грахов, 1999). В зв’язку з цим, при вивченні
хімічного складу рослин-донорів акцент було зроблено саме на ті класи
речовин, які показали наявність рістінгібуючої активності.

Загальний вміст ліпідів (на суху масу) склав в осоті – 7,15, а в
суріпиці – 4,3%. Класи ліпідів знаходились у таких співвідношеннях –
нейтральні ліпіди (52-72%), гліколіпіди (25-38%), фосфоліпіди (5-10%).
При вивченні групового складу було ідентифіковано 16 груп нейтральних
ліпідів, п’ять груп гліколіпідів і п’ять груп фосфоліпідів, з’ясовані їх
масові частки. У складі жирних кислот ідентифіковано шістнадцять жирних
кислот складу С12-С28, серед яких домінуючими були чотири: лінолева,
пальмітинова, олеїнова і ліноленова.

Тестування рістінгібуючої активності ліпідних фракцій рослин-донорів
показало, що в початковій концентраціїї вони забезпечували повне
інгібування проростання насіння щириці. При розбавленні вихідних
екстрактів у 8 разів спостерігалось різноманітне проростання насіння.
Зокрема гліколіпіди забезпечували проростання 3,3 і 7,6%, фосфоліпіди —
16,7% щодо осоту рожевого і 10,2% щодо суріпиці звичайної. Під впливом
нейтральних ліпідів схожість насіння щириці була високою (84,3-91,2%).
При використанні аліроксу схожість насіння знижувалась до 2,4%.
Проведене дослідження дало можливість розпізнати хімічну природу
ліпорозчинних речовин-носіїв рістінгібуючої активності та встановити
шляхи виділення найбільш активних фракцій. Але практична відсутність
розчинності цих речовин у воді ускладнює використання їх як складової
частини в гербіцидних препаратах, які зручно вносити у грунт в водних
розчинах. Тому у практичному відношенні більший інтерес становлять
фенольні сполуки, які добре розчиняються у водних розчинах.

Вивчення хімічного складу фенольних сполук показало, що їх вміст в
рослинах-донорах досить високий: в осоті – 5625 мг/100 г, а в суріпиці –
4770 мг/100 г сирої маси. У кількісному відношенні переважали флавоноли
і лейкоантоціани. Вміст інших груп (коричні кислоти, фенолокислоти,
кумарини, катехіни та ін.) коливався від 50 до 150 мг/100 г.

Тестування рістінгібуючої активності фракцій фенольних сполук, одержаних
при розподілі екстрактів осоту та суріпиці методом обернено-фазової ВЕРХ
на колонці з носієм RP-18, показало, що найбільшу рістінгібуючу
активність (95-100%) відносно проростання насіння щириці звичайної мали
фракції елюйовані водою і 50%-ним метанолом, 30%-ним метанолом (екстракт
осоту) і 70%-ним метанолом (екстракт суріпиці). Таким чином, це
дослідження дозволило виявити локалізацію груп фенольних сполук, які є
основними носіями рістінгібуючих властивостей.

З метою встановлення індивідуальних фенольних сполук, які відповідають
за проявлення рістінгібуючої активності, було використано метод
тонкошаровохроматографічного тестування. Результати тестування показали,
що в екстрактах осоту міститься ряд фенольних сполук, які мають значний
рівень рістінгібуючої активності (n-оксибензойна, n-кумарова, хінна
кислоти, ацетилметоксибензальдегід та ін.).

В екстрактах суріпиці ідентифіковано також сполуки зі значним рівнем
рістінгібуючої активності: салігенін, ацетованілон, корична,
n-оксибензойна і кумарова кислоти, апігенін та інші.

Слід зазначити, що досліджувані рослини-донори мали різноманітний склад
фенольних сполук, серед яких певна кількість є досить рідкісними і
раніше були виявлені лише в окремих видах рослин (сколімозид, цинарозид,
астрагалінкумарат та ін.), що свідчить про унікальність хімічного складу
рослин-донорів.

Співвідношення фенольних сполук в кожному виді рослин-донорів були
різними. Проте, в проявленні рістінгібуючої активності, очевидно, велику
роль відіграють синергетичні ефекти, що зумовлені сполуками, які
містяться навіть в порівняно невеликих кількостях. Фізико-хімічні
дослідження фенольних сполук, відповідальних за прояв екстрактами осоту
та суріпиці рістінгібуючих властивостей, дали можливість встановити
певний зв’язок між структурними особливостями цих сполук і рівнем їх
рістінгібуючої активності. Встановлення взаємозв’язку між структурними
особливостями фенольних сполук та рівнем рістінгібуючих властивостей є
теоретичною основою цілеспрямованого синтезу штучних аналогів природних
інгібіторів росту бур’янів, які б мали високу активність, низьку
токсичність та швидко і специфічно втілювались в ланцюг метаболічних
процесів росту і легко інактувалися без забруднення природних екосистем.

Розробка фіторегуляторів, дослідження їх біологічної ефективності,
токсико-цитологічних особливостей та персистентності

З метою розробки фіторегуляторів здійснювали дослідження дії сумішей
екстрактів із різних органів рослин-донорів (рис. 4) на проростання
насіння різних видів бур’янів. Максимальне зниження схожості
забезпечувала суміш листків осоту і суцвіть суріпиці у масовому
співвідношенні компонентів 1:1 (схожість бур’янів коливалась на рівні
9,5-14,5%). Екстракт вищезазначеної суміші рослинної сировини було
запропоновано використовувати як фіторегулятор, який одержав назву
фітобацин. Дослідження різних норм фітобацину в грунті показало (рис.
5), що він забезпечував значне інгібування схожості насіння бур’янів,
особливо при застосуванні норми 950 г/га. Малі норми внесення
стимулювали проростання бур’янів.

Визначено, що оптимальною нормою цього фіторегулятора для стимуляції
схожості є 300 г/га. Ефект стимулювання проростання насіння бур’янів під
впливом невисоких норм регулятора може мати суттєве практичне значення,
наприклад, використовуватися для провокування схожості бур’янів перед
сівбою культурних рослин з наступним їх знищенням. На схожість пшениці
фітобацин значно не впливав (зниження схожості становило в середньому
4,4%), що свідчить про наявність видоспецифічної дії.

Крім того, запропоновано використовувати екстракт із суміші суцвіть
суріпиці і суцвіть осоту (2:1) теж як новий фіторегулятор з назвою
фітобацин-2, який при такому співвідношенні компонентів забезпечував
інгібування на рівні 93,2-97,7%.

Фіторегулятор, який було одержано на основі суміші надземних частин
осоту і рутки лікарської у співвідношенні 1:1,5 дістав назву фітобафум.

Дослідження фіторегуляторів в польових умовах показало (рис. 6), що
рістінгібуюча активність фітобацину-2 і, особливо, фітобафуму, відносно
тестованих видів бур’янів була вища, ніж у фітобацину.

Вивчення фіторегуляторів в посівах пшениці (рис. 7) показало, що
фітобацин забезпечував зниження забур’яненості на 20-48 %, фітобацин-2 –
на 56-73 %, а фітобафум – на 62-82 %.

В посівах кукурудзи (рис. 8) запропоновані композиції мали теж суттєву
ефективність. Зокрема фітобацин знижував забур’яненість залежно від виду
бур’яну і року дослідження на 45-82%, фітобацин-2 — на 65-85 %, а
фітобафум – на 72-86 %.

Наведені дані свідчать, що найбільшу ефективність проти бур’янів як в
посівах пшениці, так і в посівах кукурудзи, мав фітобафум. Врожайність
зерна м’якої пшениці (рис. 9) за три роки у варіанті з фітобацином
перевищувала середню врожайність з контрольних ділянок на 3,2 ц/га, з
фітобацином-2 – на 4,0 ц/га, а у варіанті з фітобафумом – на 4,6 ц/га.
Апробація фіторегуляторів в посівах кукурудзи показала, що вони
забезпечували підвищення врожайності зерна на 2,5-2,7 ц/га (табл. 1).

Таблиця 1

Врожайність зерна кукурудзи гібриду ОдМа 310 при застосуванні
фіторегуляторів, ц/га

Варіант Роки Середнє ( до контролю

1989 1990 1991 1992

Контроль (без обробки) 34,3 41,7 38,9 36,6 37,8 0,0

Алірокс 37,4 44,4 41,4 39,6 40,7 + 2,9

Фітобацин 36,8 44,0 41,2 39,7 40,4 + 2,6

Фітобацин-2 — — 40,9 40,2 40,5 + 2,7

Фітобафум — — 41,0 39,6 40,3 + 2,5

НІР.05 1,85 2,08 1,69 2,31 2,14

Для можливості ширшого застосування фіторегуляторів вивчали їх вплив на
схожість насіння культурних рослин і основних видів бур’янів у грунті в
лабораторних умовах. В результаті досліджень виявлено, що вони
по-різному діють на схожість сільськогосподарських культур. (табл. 2).
Найбільш стійкими до дії фіторегуляторів виявились озима пшениця, озиме
жито (Secale cereale L.), ярий ячмінь, овес (Avena sativa L.),
кукурудза, просо (Panicum miliaceum L.), сорго (Sorgum sacсharatum (L.)
Moench.), соняшник (Helianthus annuus L.). Схожість їх насіння –
94,7-98,8%. Схожість озимого ячменю знизилась до 75,0-80,3 %, гречки
(Fagopyrum esculentum Moench.) – 72,2-81,3%, гороху (Pisum sativum L.) –
74,7-86,4 %, квасолі (Phaseolus vulgaris L.) – 70,0-75,0 %, буряків
кормових (Beta vulraris L. var. crassa) – 86,9-88,7 %, буряків цукрових
(Beta vulraris L. var. saccharifera) – 88,5-91,4 %. Значно знизилась
схожість люцерни (Medicago sativa L.) – до 24,5-31,3 %, сої (Glycine
hispida (Moench.) Maxim.) – 42,7-51,0 % і овочевих культур.

Розроблені фіторегулятори проходили апробацію на різних видах бур’янів
(табл. 3), що дало можливість зробити висновок про їх суттєву
рістінгібуючу активність проти щириці звичайної та щириці лободовидної
(Amaranthus blitoides S.Watson.), кучерявця Софії, талабану польового,
грициків звичайних, свербиги східної (Bunias orientalis L.), березки
польової (Convolvulus arvensis L.), осоту рожевого (зменшення схожості
насіння в 5-20 разів). При цьому фітобацин-2 і фітобафум діяли
ефективніше, ніж фітобацин.

Дослідження впливу фітобацину на зернові культури в лабораторних умовах
на штучних поживних середовищах показали, що різні сорти пшениці і
ячменю при використанні цього препарату знизили схожість на 10-33%.
Зафіксовано також і значне зменшення довжини кореня (в 2-5 разів).
Визначення ступеню інгібування росту коренів в лабораторних умовах може
бути одним із біологічних тестів скринінгу природних і синтетичних
регуляторів росту.

Таблиця 2

Лабораторна схожість насіння сільськогосподарських культур

під впливом фіторегуляторів, %

Культура Сорт,

гібрид Контроль Фіто-бацин Фітоба-цин-2 Фітоба-фум

Озима пшениця м’яка Альбатрос одеський 98,7(1,1 98,2(1,2 97,4(0,4
97,0(1,7

Озима пшениця тверда Айсберг 98,4(1,4 96,7(1,8 95,5(2,3 95,5+2,4

Озиме жито Нива 98,2(1,3 97,4(0,7 98,0(1,0 96,3(2,1

Тритикале кормовий Простір 96,9+0,8 95,8(2,1 96,4+0,9 94,1+0,8

Озимий ячмінь Росава 94,3(0,9 78,4(3,4 80,3(2,4 75,0(2,3

Ярий ячмінь Одеський 100 98,4(0,7 98,8(0,9 97,2(1,5 96,2(0,6

Овес Мирний 98,4(1,1 97,9(1,3 95,0(1,2 97,0(0,8

Кукурудза ОдМа 310 98,4(0,9 98,3(1,6 98,1(0,7 98,6(1,1

Просо Миронівське 51 97,6(1,4 96,5(2,5 94,7(2,4 95,2(1,0

Сорго Сатурн 98,7(2,1 97,0(1,9 98,2(1,0 97,4(0,8

Суданська трава Чорноморка 98,5(1,0 96,6(2,0 94,4(2,2 98,0(1,2

Гречка Астра 95,1(1,8 75,7(1,4 81,3(3,2 72,2(3,1

Соняшник Одеський 96 98,0(0,4 97,8(1,0 96,2(1,9 96,8(2,0

Соя Чарівниця степу 89,0(1,9 42,7(2,8 51,0(3,1 47,4(0,6

Горох Топаз 94,0(2,0 86,4(1,3 74,7(2,8 82,6(2,2

Квасоля Красноградська 244 88,3(1,2 71,2(3,3 75,0(1,7 70,0(3,1

Люцерна Радуга 87,0(2,3 24,5(2,0 31,3(2,6 28,2(2,9

Еспарцет Південноукраїнський 90,3(1,7 62,2(2,4 72,2(3,0 63,4(1,3

Буряки кормові Екендорфський жовтий 94,7(1,6 88,7(1,7 86,9(1,5 87,2(3,0

Буряки цукрові Ялтушківський однонасінний 95,0(2,2 89,2(2,3 91,4(2,0
88,5(2,4

Морква Шантене сквирська 84,8(1,5 51,2(1,9 64,8(1,7 57,7(2,7

Томати Факел 78,9(1,4 48,4(3,4 43,7(2,2 38,2(1,5

Огірки Росинка 84,5(2,3 56,0(4,1 60,2(1,8 51,1(2,4

Редиска Червона з білим кінчком 90,8(1,9 66,3(2,3 56,4(3,2 44,8(1,7

Кріп Грибовський 84,8(2,7 43,1(1,8 50,7(2,9 47,5(2,5

В той же час, вплив фітобацину на ріст листків озимого і ярого ячменю
був слабким (інгібування 16-20%) і, практично, не проявлявся у озимої
м’якої та твердої пшениці.

Таким чином, нами встановлена міжвидова специфічність стійкості ростових
процесів в коренях і листках досліджуваних злакових культур в
лабораторних умовах.

Таблиця 3

Дія фіторегуляторів на схожість насіння бур’янів (% до контролю)

?

.

2

,

I

?

ue

B ,

?????$

hu#z

A-A
A»A$A&A(A*A,A.A0A2Aoeoeoeoeoeoeeeeeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoeoe

hu#zD¤u¦u?u¬u®u°u?u¶u?u?u1/4u3/4uAuAuAeuEuEuIuIu?uOuOeuOuUuUeuauauaeuaeu
oooooooooooooooooooooooooooo

$

?

A

ae

P

????l?????,7(2,1 3,6(1,6

Щириця лободовидна 28,0(2,1 10,2(1,0 7,7(0,9

Сокирки польові 34,5(2,4 28,9(3,3 31,3(1,3

Чистотіл звичайний 19,3(2,8 24,7(1,7 17,1(2,0

Мак дикий 32,8(3,1 28,3(1,8 18,8(2,4

Кучерявець Софії 14,0(2,9 6,2(1,1 3,8(1,3

Суріпиця звичайна 18,9(0,8 22,8(2,5 25,7(1,8

Гірчиця польова 27,0(3,0 21,3(2,9 23,3(2,6

Хрінниця крупковидна 19,0(2,3 15,7(1,7 20,0(2,8

Талабан польовий 49,9(3,4 24,9(4,2 11,4(2,2

Грицики звичайні 42,6(5,1 18,6(2,5 7,8(1,3

Свербига східна 22,5(2,4 17,7(0,8 9,6(2,1

Березка польова 34,0(2,0 18,2(3,3 11,4(1,8

Злинка канадська 20,0(2,2 22,3(1,9 16,9(2,6

Чорнощир звичайний 27,7(3,0 21,5(2,4 21,8(1,4

Галінсога дрібноквіткова 33,2(1,0 19,0(2,2 12,2(1,9

Триреберник непахучий 18,7(2,1 14,4(2,4 17,5(1,2

Осот рожевий 22,2(3,4 16,3(1,8 9,1(1,1

В грунті фітобацин на ріст коренів і ростків озимої м’якої пшениці майже
не впливав, але викликав зменшення довжини коренів та ростків щириці
звичайної в 6-8 разів (табл. 4).

Має практичне значення синтетичне відтворення природної діючої речовини
і розробка на її основі препарату для контролю чисельності бур’янів.
Розроблена технологія синтетичного відтворення виділеної з осоту
рожевого сполуки з суттєвою гербіцидною активністю —
3-ацетил-6-метоксибензальдегіду і створено препарат алметид. Штучно
синтезований 3-ацетил-6-метоксибензальдегід та природний є ідентичними,
оскільки речовина не містить асиметричних атомів вуглецю, а отже не є
оптично активною.

Таблиця 4

Вплив фітобацину на ріст озимої м’якої пшениці (Альбатрос одеський) і
щириці звичайної в грунті

Варіант Пшениця Щириця звичайна

довжина проростка (мм) довжина кореня (мм) довжина проростка (мм)
довжина кореня (мм)

Контрольний 298(4,2 86(2,4 41(1,9 24(1,5

Дослідний 295(3,7 82(2,4 7(1,1 3(0,4

% до контролю 99 95 17 12

Дослідження алметиду як грунтового препарату (норма витрати 0,8 кг/га)
показали, що він забезпечував зниження забур’яненості такими бур’янами,
як грицики звичайні, лобода біла, щириця звичайна на 50,5-83,3 %.
Обробка цим препаратом сходів бур’янів (норма витрати 0,6 кг/га)
забезпечила ефективність на рівні 72,3-97,7%. Польові державні
дослідження алметиду (1999-2003 рр.) довели, що він є ефективним засобом
захисту посівів ярого ячменю та озимої пшениці від основних дводольних
бур’янів. Висновком біолого-господарської експертизи за біологічними
показниками рекомендований до реєстрації в Україні. Висновком державної
санітарно-епідеміологічної експертизи МОЗ погоджено ТУ на виробництво
дослідної партії алметиду. Гербіцидний ефект препарату може бути
пов’язаний з блокуванням розщеплення крохмалю.
3-ацетил-6-метоксибензальдегід має два атоми кисню просторово розміщених
приблизно так само, як і в місці напівацетального зв’язку у ланцюгу
молекули крохмалю, тому молекула діючої речовини конкурентно з
молекулами крохмалю зв’язується водневими зв’язками з активним центром
альфа-амілази. Ці зв’язки виявляються міцнішими за зв’язки активного
центру альфа-амілази з крохмалем, тому процес його розщеплення
блокується.

Препарат є біло-сірий кристалічний порошок з розміром частинок 1-10 мкм.
Температура плавлення +140-143 (С. Помірно леткий. Стабільність
зберігання при температурі +18-20 (С два роки.

Токсикологічні особливості фіторегуляторів. Вивчення токсикологічних
властивостей алметиду (Інститут екогігієни і токсикології ім.
Л.І.Медведя) показали, що він відноситься до 4 класу небезпеки. ЛД50 при
пероральному надходженні в організм білих щурів (рис. 10); мишей та
морських свинок становить більше 5000 мг/кг. Комулятивні властивості
препарату виражені слабко. Він не володіє сенсибілізуючими властивостями
і не викликає подразнення слизових оболонок ока.

Токсикологічними дослідженнями фіторегуляторів доведено, що хімічний
склад контрольних і дослідних зразків кукурудзи і пшениці із
застосуванням фітобацину практично не відрізнявся (табл. 5), а
систематичне згодовування лабораторним тваринам зерна з ділянок де
вносився фітобацин, а також пшениці з 1%-ною добавкою препарату показало
відсутність істотної різниці в приростах ваги тварин у порівнянні з
контролем. Те ж саме відмічено і при вивченні токсичності фітобафуму.

Дослідження органів травлення тварин, що вживали препарат, показали
відсутність їх враження. Експериментально доведено, що фітобацин не
викликає загибелі основних видів твердокрилих комах.

Рис. 10. Середня маса тіла білих щурів при гострій пероральній дії
препарату алметид.

Таблиця 5

Вплив фітобацину на вміст білка і крохмалю та кормову

цінність зерна кукурудзи і озимої пшениці

Раціон Білок, % Крохмаль, % Приріст ваги лабораторних тварин, г

Кукурудза з контрольного варіанту 10,2(0,8 52,3(1,8 4,9(0,4

Кукурудза з дослідного варіанту 10,4(0,6 51,1(2,0 4,8(0,5

Озима пшениця з контрольного варіанту 11,7(0,9 54,7(1,4 39,5(3,9

Озима пшениця з дослідного варіанту 11,9(0,5 55,2(1,5 38,84(,6

Озима пшениця з контрольного варіанту + 1%-на добавка фітобацину
11,9(0,7 55,0(1,7 37,3(4,9

Цитологічні дослідження показали (табл. 6), що обробка фітобацином не
впливала на мітотичний індекс пшениці. Не спостерігалось зниження
частоти ділення клітин у коренях ростків озимої пшениці.

Разом з цим відмічалось незначне збільшення частоти аберацій і
виникнення мостів у анафазних клітинах, що, звичайно, можна пов’язати з
впливом фіторегулятора. І все ж, можна зробити висновок про практичну
відсутність впливу фіторегулятора на формування міксоплоїдних тканин.

Таблиця 6

Характер і частота цитологічних порушень у коренях проростків

озимої пшениці сорту Альбатрос одеський при обробці фітобацином

Варіант Вивче-но клітин, шт. Кількість анафаз, % Кількість клітин з
гантелеподібними ядрами, %

нормальних з мостами з фрагментами

Ф і л ь т р у в а л ь н и й п а п і р

Контроль (вода) 205 97,1(1,2 2,9(1,2 0 0

Фітобацин (2%-й водний розчин) 407 86,5(1,7 13,3(1,7 0,2(0,2 0

Г р у н т

Контроль (вода) 213 97,7(1,0 1,4(0,8 0,9(0,6 0

Фітобацин (2%-й водний розчин) 375 95,5(1,1 4,2(1,0 0 0,3(0,3

Комплекс проведених досліджень довів, що фітобацин не здатний викликати
суттєві цитологічні порушення у зернових культур, а також не має
токсичного впливу на тварин.

Вивчення персистентності фіторегуляторів (рис. 11) показало, що вони
практично повністю інактивуються в грунті через 25-30 діб, а синтетичний
аналог природної сполуки алметид (рис. 12) через 45 діб.

Рис. 11. Термін інактивації фітобафуму в грунті.

Рис. 12. Тривалість збереження біологічної активності алметиду в грунті.

Зниження температури повітря до +8-10(С під час обробки сходів бур’янів
алметидом суттєво не впливає на його ефективність. При застосувані
алметиду в якості грунтового препарату при температурі +12-13(С
ефективність зберігається на рівні 79,9-95,4% (при температурі +20-25(С
( 84,1-95,9%).

Композиції фізіологічно активних речовин при температурі +12-13(С
інгібують проростання насіння бур’янів на 78,2-87,5% (при температурі
+20-25(С ( 79,0-95,1%).

Розробка технологій отримання фіторегуляторів, характеристика їх
гербіцидної дії та хімічного складу

Опрацьована технологія отримання фіторегуляторів безпосередньо з
рослин-донорів (осоту рожевого, суріпиці звичайної, рутки лікарської),
основними елементами якої є:

1. Заготівля сировини. В якості сировини можна використовувати природні
зарослі рослин-донорів, спеціальні їх посіви, а також калусні маси та
поживні середовища із-під них. Скошування сировини слід здійснювати в
фазі початку цвітіння, висушувати у затінку, подрібнювати до
порошкоподібного стану.

2. Екстракція водно-спиртовим розчином (8:2) при співвідношенні
компонентів 1:10 протягом 24 годин, у затінку при температурі +18…+20(С.

3. Фільтрування (асбестовий фільтр Зейтця).

4. Сепарація активної фази за допомогою міжфазного розподілу між
незмішуваними розчинниками (водно-спиртова фаза + етилацетат).

5. Відгонка води і спирту на ротаційному випаровувачі та його
регенерація.

Вихід фіторегуляторів становить 50(5 г з 1 кг повітряно-сухої сировини.
Регулятори фітобацин, фітобацин-2, фітобафум являють собою бурий порошок
з легким специфічним запахом, рН водного розчину (3%-ний) – 5,4-5,9,
добре розчинні у воді, гігроскопічні, малочутливі до світла. Мають
корозуючі властивості, негорючі і нелеткі. ЛД50 для білих щурів
становила (мг/кг): 5342 (для фітобацину), 5983 (для фітобацину-2), 4971
(для фітобафуму).Термін зберігання 1 рік.

Опрацьована технологія застосування фіторегуляторів, яка полягає в
наземному оприскуванні поверхні поля з наступним механічним загортанням
в грунт за один день до початку сівби або перед самою сівбою культури.
Інгібуюча норма внесення – 950 г/га, витрата робочого розчину – 400
л/га. Максимальна ефективність дії регуляторів при вологості грунту в
шарі 0-10 см 20-25% повної вологоємкості.

З розвитком і вдосконаленням методів біотехнології з’явилась реальна
можливість із різних частин рослин індукувати інтенсивний калусогенез.
Як відомо, при цьому за хімічним складом клітин зберігається
специфічність клітин експланту. Постійне пасування калусу дозволяє
одержувати необхідну кількість калусної маси, з якої на промисловій
основі можна виробляти регулятори. Використання біотехнології в
виробництві біогербіцидів із калусу виключає необхідність культивування
рослин-донорів на земельних площах і забезпечує безперервний, незалежний
від вегетаційного сезону технологічний процес одержання фіторегуляторів.

Нами експериментально було доведено, що калусна маса, одержана з коренів
молодих паростків суріпиці та осоту має значні рістінгібуючі
властивості, а поживні середовища з-під калусів мали рістінгібуючу
активність у декілька разів вищу, ніж калусна маса. Розвиток коренової
системи щириці в дослідних варіантах повністю інгібувався (рис. 13).
Таким чином, калусну масу та поживні середовища з-під них можна
розглядати як перспективне джерело сировини для одержання
фіторегуляторів з гербіцидною дією. В зв’зку з цим нами була опрацьована
технологія отримання фіторегуляторів (фітобацин-К) із калусної маси
рослин-донорів – суріпиці та осоту, яка полягає в змішуванні калусної
маси рослин в певному співвідношенні, подрібненні, екстрагуванні водою,
фільтрації і концентруванні на ротаційному випаровувачі. Ефективність
цього фіторегулятора аналогічна фітобацину. Крім того, розроблені
технології отримання фіторегуляторів із поживних середовищ із-під
калусів суріпиці (барбацин) і осоту (цирзеїн), які принципово аналогічні
технології одержання фітобацину-К з калусної маси.

Водні розчини цих фіторегуляторів мають слабокисле середовище (рН
5,0-5,5). Рістінгібуюча активність препаратів була досить високою
(схожість бур’янів знижувалась до 4,7-20,3%), а на схожість культурних
рослин вони майже не впливали (зниження схожості 2-4%).

Виконані хімічні дослідження фіторегуляторів дозволили визначити
загальну кількість індивідуальних речовин, в тому числі масову частку
діючої основи (фенольні речовини) і домішок (вуглеводи, амінокислоти та
ін.).

Виявлено синергетичний ефект сумішей індивідуальних фенольних сполук, що
мали певний рівень рістінгібуючої активності. Доведено, що різні
композиції сумішей фенольних сполук збільшували ступінь гальмування
проростання насіння бур’янів у грунті в 5-10 разів у порівнянні з
окремими сполуками. Це дає можливість зробити висновок, що при створенні
фіторегуляторів перевагу слід віддавати композиціям фенольних сполук,
які забезпечують більш високий рівень рістінгібуючої активності, ніж
індивідуальні сполуки.

Розрахунки економічної ефективності показали, що при застосуванні
фіторегуляторів врожайність озимої пшениці і кукурудзи підвищується
відносно контролю в середньому на 7-9%, а прибуток збільшується на
8-11,5%.

ВИСНОВКИ

1. Теоретичні положення, методичні підходи та експериментальні
дослідження наведені в дисертаційній роботі дозволили розробити наукові
принципи пошуку рослин-донорів з гербіцидною дією та показати можливість
створення на їх основі фіторегуляторів контролю чисельності бур’янів.

2. На основі розроблених наукових принципів встановлено, що донорами
сполук з гербіцидною дією серед більш ніж ста досліджених видів бур’янів
є осот рожевий (Cirsium arvense (L.) Scop.), суріпиця звичайна (Barbarea
vulgaris R. Br.) і рутка лікарська (Fumaria officinalis L.).

3. Вивчення хімічного складу рослин-донорів з використанням сучасних
фізико-хімічних методів (осоту рожевого і суріпиці звичайної) дало
можливість виділити комплекс речовин ліпідної та фенольної природи з
високою рістінгібуючою активністю.

4. Виявлено, що суміші фенольних речовин мали більш високу рістінгібуючу
активність, ніж індивідуальні компоненти, що може свідчити про наявність
синергетичного ефекту. Тому при розробці фіторегуляторів перевагу слід
віддавати сумішам активних фенольних сполук.

5. Біологічно активна калусна маса, одержана з коренів молодих паростків
суріпиці звичайної та осоту рожевого, а також поживні середовища, на
яких росли калуси данних рослин, мають суттєві рістінгібуючі властивості
і тому їх можна використовувати як джерела сировини для
біотехнологічного виробництва фіторегуляторів з гербіцидною дією.

6. Розроблені технології одержання фіторегуляторів безпосередньо з
рослин-донорів, зібраних в природних умовах (фітобацин, фітобацин-2,
фітобафум), а також біотехнологічним методом з калусної маси рослин
(фітобацин К) та відповідних поживних середовищ з-під калусів (цирзеїн,
барбацин).

7. Запропонована технологія застосування регуляторів в польових умовах,
яка забезпечує значну гербіцидну ефективність відносно дводольних
бур’янів. Встановлено, що в низьких концентраціях фіторегулятори
стимулюють проростання насіння бур’янів.

8. Вивчення екологічної чистоти фіторегуляторів показало, що їх
застосування в посівах з метою боротьби з бур’янами суттєво не впливає
на кормову цінність зерна озимої пшениці і кукурудзи.

9. На основі синтетично відтвореної природної речовини —
3-ацетил-6-метоксибензальдегіду, розроблено препарат алметид, який за
даними державних польових випробувань є ефективним в боротьбі з
основними дводольними бур’янами в посівах озимої пшениці та ярого
ячменю.

10. Вивчення токсичності фіторегуляторів показали незначний її рівень
(ЛД50 для білих щурів: 4842-5983 мг/кг). Дослідженнями токсикологічних
властивостей алметиду встановлено, що він відноситься до 4 класу
небезпеки.

11. При застосуванні фіторегуляторів в польових умовах на посівах озимої
пшениці і кукурудзи врожайність підвищується в середньому на 7-9%, а
прибуток збільшується на 8-11,5% відносно контролю..

Список друкованих праць

Монографії

1. Орел Л.В. Фітопрепарати для боротьби з бур’янами. — Одеса: Маяк,
1997.- 136 с.

2. Орел Л.В., Шафран Л.М. Препарати рослинного походження в боротьбі з
бур’янами. — К.: Укр. ІНТЕІ, 1996. – 132 с. (запропонував ідею,
розробляв методики, проводив дослідження, зробив висновки, написав
роботу).

Навчальні посібники

3. Веселовський І.В., Манько Ю.П., Танчик С.П., Орел Л.В. Бур’яни та
заходи боротьби з ними. — К.: Учбово-методичний центр Мінагропрому
України.- 1998. — 240 с. (підрозділ 2.3).

Статті у журналах та збірниках

4. Орел Л.В., Бунтовский Р.П., Головко Э.А., Деревянко В.А., Мазорчук
Л.И. Влияние вытяжек сорных растений на прорастание семян озимой пшеницы
и редиса //Науч.-техн. Бюл., ВСГИ. — Одесса, 1989. — № 4 (74). — С.
47-50. (провів експеримент, зробив висновки, написав роботу).

5. Орел Л.В. Развитие представлений о химическом взаимодействии растений
//Науч.-техн. Бюл. ВСГИ.-Одесса, 1990. — № 1(75). -С.55-63.

6. Орел Л.В., Бунтовский Р.П. Разработка методики оценки
аллелопатического действия экстракта из листьев сурепки обыкновенной на
прорастание семян озимой пшеницы //Науч.-техн. Бюл. ВСГИ. — Одесса,
1991. — № 2 (79). — С. 58-59. (розробив методику, провів досліди, зробив
висновки, написав роботу).

7. Орел Л.В., Бунтовский Р.П., Головко Э.А., Деревянко В.А., Мазорчук
Л.И. Аллелопатические аспекты интродукционного районирования
сельскохозяйственных растений //Интродукция и акклиматизация растений:
Сб. научн. тр.-К.: Наукова думка, 1993. — Вып. 17. — С. 30-33. (провів
досліди, опрацював матеріал, зробив висновки).

8. Орел Л.В. Вивчення екологiчно безпечного препарату для боротьби з
бур’янами — фiтобацину //Доп. АН України.- 1993.- № 7.- С. 138-142.

9. Орел Л.В., Махновська М.Л., Бойко С.М. Екстракти бур’янiв — джерело
сполук з гербiцидною дiєю //Наук.-техн. Бюл. СГI.- Одеса, 1994. —
№ 1(85). — С.54-56. (провів експеримент, зробив висновки, написав
роботу).

10. Орел Л.В., Махновська М.Л. Дослiдження можливостi використання
культури тканин для отримання фiтопрепаратiв гербiцидної дiї //Фізіолог.
і біохімія культ. росл.-1994.- Т.26.- № 6 (153).- С. 605-607. (сумісно
проводив дослідження, опрацював матеріал, написав роботу).

11. Орел Л.В. Перспектива боротьби з бур’янами в посiвах кукурудзи за
допомогою препаратiв рослинного походження //Доп. АН України.-1994.-
Т.8.- С. 159-163.

12. Орел Л.В. Перспектива борьбы с сорняками в посевах озимой мягкой
пшеницы с помощью фитопрепаратов //Вопросы экологии и охраны природы в
лесостепной и степной зонах: Межведомственный сб. науч. тр. -Самара:
Изд-во «Самарский университет», 1995.- С. 149-154.

13. Орел Л.В., Сечняк О.Л. Вплив фiтопрепарату з гербiцидною
дiєю-фiтобацину на мiтотичну стабiльнiсть озимої пшеницi //Наук.-техн.
Бюл. СГI.-Одеса, 1995. — № 1(86). — С. 71-73. (сумісно провів
експеримент, опрацював матеріал, написав роботу).

14. Орел Л.В. Контроль численности сорняков с помощью препаратов
растительного происхождения //Аграрная наука: Журнал межгосударственного
совета по аграрной науке и информации стран СНГ. -М.: 1995.- 2.-
С.37-38.

15. Орел Л.В., Колесник О.А. Хiмiчний склад лiпорозчинних сполук деяких
рослин-донорiв речовин з гербiцидною дiєю i порiвняльне дослiдження
рiстiнгiбуючої активностi їх лiпiдних фракцiй //Фізіолог. і біохімія
культ. росл.-1997.- Т.29.- № 1 (165).- С. 63-68. (сумісно проводив
досліди, опрацював результати експерименту, написав роботу).

16. Орел Л.В., Махновська М.Л., Орел І.Л. Вивчення впливу фітопрепаратів
на схожість та ріст культурних і дикорослих рослин з метою боротьби з
бур’янами //Фізіолог. і біохімія культ. росл.-1997.- Т.29.- № 4 (168).-
С. 286-292. (сумісно проводив дослідження, опрацював результати, зробив
висновки, написав роботу).

17. Орел Л.В., Орел І.Л. Перспективи контролю бур’янів в посівах
сільськогосподарських культур за допомогою препаратів рослинного
походження //Аграрний вісник Причорномор’я: Зб. наук. пр. ОДСГІ.- 1999.
Вип. №3 (6), частина ІІ: Агрономія. -С. 134-136. (провів дослідження,
опрацював результати, зробив висновки, написав роботу).

18. Орел Л.В., Орел І.Л. Розробка препаратів рослинного походження для
регулювання чисельності бур’янів //Захист рослин.-1999. -№ 10 (40). — С.
22-24. (проводив дослідження, опрацював результати, зробив висновки,
написав роботу).

19. Орел Л.В., Карп’юк Ю.М. Токсикологічні особливості природних
біологічних засобів для контролю чисельності бур’янів //Захист
рослин.-1999. -№ 12 (42). — С. 14. (приймав участь в розробці методики і
дослідів, опрацював данні, написав роботу).

20. Орел Л.В., Орел І.Л. Гербіциди — не панацея //Захист рослин. -2000.
-№ 6 (42). — С. 2-3. (проводив дослідження, зробив висновок, написав
роботу).

21.Орел Л.В., Орел І.Л., Чебановська Г.Ф. З природної сировини //Захист
рослин. — 2000. — № 10. — С. 24-25. (приймав участь в проведенні
дослідів, зробив висновки, написав роботу).

22. Орел Л.В., Орел І.Л., Колесник О.А., Янченко К.А. Фенольні сполуки
осоту рожевого // Захист рослин. – 2001. — № 9. – С. 9. (приймав участь
в розробці методики, проведенні дослідів, зробив висновки, написав
роботу)

23. Орел Л.В., Колесник О.А. Гербіцид — на основі суріпиці //Захист
рослин. — 2001. — № 12 (66). — С. 21. (приймав участь в розробці
методики, проведенні дослідів, зробив висновки, написав роботу).

24. Орел Л.В., Орел І.Л. Персистентність композицій фізіологічно
активних речовин, використовуванних для контролю чисельності бур’янів //
Захист рослин. – 2003. – № 6. – С. 17. (провів дослідження, опрацював
результати, написав статтю).

25. Орел Л.В., Орел І.Л., Жмінько П.Г., Авраменко В.Г., Шуляк В.Г.,
Манько Ю.П., Прокопенко Г.В. Дослідження токсикологічних та
технологічних властивостей гербіцидного препарату рослинного походження
Алметиду // Науковий вісник Національного аграрного університету. –
2003. – Вип. 3. – С. 285-290. (приймав участь в дослідженнях, опрацював
матеріали, написав статтю).

Патенти

26. Пат. № 2038014. РФ, МКИ 6А 01 N 65/00. Средство ингибирования
прорастания семян щирицы запрокинутой /Л.В. Орел; Р.П. Бунтовский
(Украина) — №4819616/15; Заявл. 30.01.90; Опубл. 27.06.95, Бюл. № 18.
(розробив методику, провів експеримент і патентний пошук, зробив
висновки, оформив заявку).

27. Пат. 15895 А. Україна, МПК 6А 01 N 65/00. Засiб iнгiбiрування
проростання насiння бур’янiв /Л.В. Орел; — № 94010259; Заявл. 06.04.93;
Опубл. 30.06.97, Бюл. № 3. — 3.1.10 с.

28. Пат. 18004 А. Україна, МПК 6А 01 N 65/00. Засiб iнгiбiрування
проростання насiння бур’янiв, зокрема щириці звичайної /Л.В. Орел. — №
93005039; Заявл. 04.02.93; Опубл. 31.10.97, Бюл. № 5.- 3.1.23 с.

29. Пат. 36313 А. Україна, МПК 6А 01 N 35/00. Гербіцидний засіб для
боротьби з дводольними бур’янами. / Л.В. Орел; І.Л. Орел; В.І.Богомаз,
№ 99116526; Заявл. 30.11.99; Опубл. 16.04.2001, Бюл. № 3. (приймав
участь в розробці методики, провів експеримент, оформив заявку).

30. Пат. 57619 Україна, МПК 7 А 01 N 47/36. Гербіцидний засіб боротьби з
дводольними бур’янами в посівах зернових культур «Алметид» / Л.В.Орел,
В.В.Лимич, О.В.Мазепа, І.П.Старчевський, І.М.Беспалов / – № 20010110494;
Заявл. 23.01.2001; Опубл. 16.06.2003; Бюл. № 6. (приймав участь в
розробці методики, провів дослідження, оформив заявку).

Матеріали доповідей на наукових конференціях

31. Головко Э.А., Деревянко В.А., Мазорчук Л.И., Орел Л.В. Об
аллелопатическом механизме сортовой специфичности озимой пшеницы
//Онтогенетика высших растений. Тез. докл. Всесоюзной научн. конф.
(17-18 октября 1989 г.).- Кишинёв: Штиинца.- 1989.- С. 310.

32. Орел Л.В., Бунтовский Р.П. Влияние вытяжек основных засорителей
озимой пшеницы на прорастание семян некоторых сорняков. //Науч. конф.
«Проблеми та технологията за производство на пшеница, слънчосоглед и
полски фасул» (20-22 юни 1990 г.), Ин-т пшеницы и подсолнечника
«Добруджа» близ г.Генерал Тошево (Болгария).-1990.- С. 39-44.

33. Орел Л.В. Пошук екологiчно безпечних речовин рослинного походження
для боротьби з бур’янами //Тез. доп. II з’їзду укр. тов. фiзiолог. рос.
(Київ, 1993 р.). -Київ, 1993. — Т.2.- С. 28.

34. Orel L.V. Development of Ecologically safe Herbicides of Plant
origin // Abstr. International Symp. «Allelopathy in Sustainable
Agriculture Forestry and Environment». Indian Soc. of Allelopathy, CCS
Haryana Agricult. University, Hisar, India, 1994.- P.84.

35. Орел Л.В. Перспектива борьбы с сорняками в посевах
сельскохозяйственных культур с помощью препаратов растительного
происхождения //Матер. межд. науч.-практ. конф. 12-16 сентября 1994 г.
«Производство и применение биологических средств защиты растений от
вредителей и болезней».-Одесса, 1994.-Кн.II.-С.260-261.

36. Орел Л.В. Изучение экологически чистых препаратов растительного
происхождения для борьбы с сорняками //Матер. межд. симп., г. Киев,
28-30 ноября 1994 г. «Биоконверсия органических отходов и охрана
окружающей среды».-Киев, 1994.-С.42.

37. Burda S., Orel L., Oleszek W. Zastosowanie metod chromatograficznych
w badaniach aktiwnosci allelopatycznej ekstraktow z Cirsium arvense (L.)
Scop.//4-th Conference on the Aplication of chromatographic Methods in
Phytochemical and Biomedical Analysis (Abstracts), June 23-24, 1995.-
Lublin-Poland.-P.46.

38. Burda S., Orel L., Oleszek W. Allelopathy activity of extracts from
Cirsium arvense (L.) Scop. i Barbarea vulgaris R. Br. // Szata roslinna
Polski w procesie przemian (Materialy konferencji i symposjow 50 Zjazdu
Polskiego Towarzystwa Botanicznego, Krakow, 26.06-01.07.1995.-P.46.

39. Orel L.V. Prospectives of Weeds Control in Cultivated Crop by Using
Phytopreparations //Plant Growth regulation society of America. Held in
conjunction with the 15-th International Conf. on Plant Growth
Substances, July 14-18, 1995 Hjatt Regency, Nicollet mall Minneapolis,
Minnesota,July 18-22 1995.- P. 86-88.

40. Орел Л.В., Карпюк Ю.Н. Перспективы разработки фитопрепаратов для
борьбы с сорняками // First Practical Conference Sustainable
Development: Environmental Pullution and Ecological Sosfety. (Abstracts)
Dniepropetrovsk, Ukraine, December, 4-8, 1995.-P.35-36.

41. Орел Л.В. Изучение эффективности действия смесей гербицидов с
фитопрепаратом, обладающим действием на засоренность посевов кукурузы //
Materialy konferencyine, «Teoretyczne i praktyczne aspekty allelopatii,
11-12 pazdziernika, 1995. -Pulawy, JUNG.-1996.-P.177-183.

42.Orel L.V., Kolesnik A.A., Burda S., Oleszek W. Allelopathic Activity
of Extracts from Cirsium arvense (L.) Scop // First World Cong. on
Allelopathy. Cadiz (Spain), 1996.-P.184.

43. Орел Л.В., Орел І.Л. Практичні аспекти розробки фітопрепаратів для
боротьби з бур’янами //Промышленные технологии производства и применения
средств биологизации земледелия. Мониторинг энтомофагов: Сб. научн. тр.
междунар. симп. ВПС МОББ, 28 сентября-2 октября 1999 г. -Одесса. — 1999.
-С. 51.

Анотація

Орел Л.В. Алелопатично активні сполуки бур’янів та наукові принципи
розробки фіторегуляторів.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських
наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Інститут агроекології та
біотехнології УААН, Київ, 2004.

Дисертацію присвячено скринінгу алелопатично активних сполук бур’янів і
розробці фіторегуляторів з гербіцидною дією. Використовуючи відкриті
рослини-донори – осот рожевий (Cirsium arvense (L.) Scop.), суріпицю
звичайну (Barbarea vulgaris R. Br.), рутку лікарську (Fumaria
officinalis L.) було розроблено шість фіторегуляторів, які містять у
якості діючої основи багатокомпонентну, синергетичну суміш фенольних
сполук.

Вперше досліджено хімічний склад рослин-донорів (осоту рожевого і
суріпиці звичайної), виділено комплекс речовин ліпідної та фенольної
природи, в тому числі з високою рістінгібуючою активністю. Встановлено,
що калусна маса, одержана з коренів молодих проростків суріпиці та
осоту, а також поживні середовища з-під калусів мають рістінгібуючі
властивості.

Суттєва ефективність фіторегуляторів, які селективно інгібують
проростання насіння бур’янів і практично не впливають на ріст і
розвиток основних зернових культур, обгрунтована теоретично і
підтверджена практично.

На основі синтетично відтвореної природної діючої речовини, виділеної з
Cirsium arvense (L.) Scop., розроблено препарат алметид, який за даними
польових випробувань виявився ефективним в боротьбі з дводольними
бур’янами в посівах ярого ячменю та озимої пшениці.

Вивчення персистентності фіторегуляторів показало, що вони практично
повністю інактивуються в грунті через 25-30 діб, а синтетичний аналог
природної сполуки алметид через 45 діб.

За результатами досліджень токсикологічних властивостей, фіторегулятори
відносяться до мало небезпечних сполук (4 клас небезпеки).

Ключові слова: фіторегулятори, бур’яни, рістінгібуюча активність,
фенольні сполуки, рослини-донори, культурні рослини.

Аннотация

Орел Л.В. Аллелопатически активные соединения сорняков и научные
принципы разработки фиторегуляторов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных
наук по специальности 03.00.16 – экология. – Институт агроэкологии и
биотехнологии УААН, Киев, 2004.

Диссертация посвящена скринингу аллелопатически активных соединений
сорняков и вопросам разработки фиторегуляторов с гербицидным действием.

Эмпирическим путём обнаружено три вида растений-доноров веществ с
гербицидным действием — осот розовый (Cirsium arvense (L.) Scop.),
сурепка обыкновенная (Barbarea vulgaris R. Br.), дымянка лекарственная
(Fumaria officinalis L.). Установлен существенный эффект ингибирования
прорастания семян сорняков в почве под действием смесей веществ из
органов растений-доноров. Используя этот эффект разработано шесть
почвенных фиторегуляторов с гербицидным действием (фитобацын,
фитобацын-2, фитобафум, фитобацын K, барбацын, цирзеин).

Применяя низкую концентрацию фиторегуляторов, которая стимулирует
прорастание семян сорняков, можно провоцировать их прорастание, а затем
уничтожать всходы. Такой агроприём позволит существенно снизить
засорённость посевов.

Высокая эффективность фиторегуляторов обоснована теоретически и
подтверждена практически. Результаты работы нашли внедрение в
сельскохозяйственном производстве для защиты посевов культурных растений
от сорняков с помощью экологически чистых фиторегуляторов, которые
селективно ингибируют прорастание семян сорняков и практически не влияют
на рост и развитие зерновых культур.

Установлено, что в лабораторных условиях водный раствор фиторегуляторов
ингибирует рост корней озимой пшеницы, озимого и ярового ячменя.
Обнаружена междувидовая специфичность устойчивости ростовых процессов в
корнях и листках исследуемх злаковых культур. Корневая система озимой
твёрдой пшеницы оказалась наиболее чувствительной к действию фитобацина.
Его влияние на рост корней и листьев озимой мягкой пшеницы в почве
практически отсутствовало. В то же время зафиксировано существенное
ингибирующее воздействие препарата на рост корней и проростков щирицы
обыкновенной (Amaranthus retroflexus L.).

В результате исследований возможности использования культуры тканей для
получения фиторегуляторов установлено, что каллусная масса, полученная с
корней молодых проростков осота розового и сурепки обыкновенной имеет
ростингибирующую активность. Питательные среды из-под каллусов обладают
существенными ингибирующими свойствами. Их возможно использовать в
качестве сырья для производства фиторегуляторов.

Впервые исследован химический состав растений-доноров (осота розового и
сурепки обыкновенной). Выделен и идентефицирован комплекс веществ
липидной и фенольной природы. Были обнаружены фенольные соединения,
которые почти не встречаются в других видах растений, что
свидетельствует об оригинальности их химического состава.

Фенольные соединения были представлены комплексом оксибензойных,
оксикоричных кислот, кумаринов, халконов, ацетофенов и других
соединений. Они характеризовались высоким уровнем ростингибирующей
активности.

Обнаружено, что смеси фенольных соединений имели более высокую
ростингибирующую активность, чем индивидуальные компоненты, что может
свидетельствовать о наличии синергетического эффекта. Поэтому нами были
разработаны препараты, которые предствалены комплексом активных
ростингибирующих фенольных соединений.

Установлена закономерность в связи «структура фенольных соединений —
ростингибирующая активность», которая позволяет селективно вести поиск
фенольных соединений с высокой гербицидной активностью.

Разработана технология получения фиторегуляторов непосредственно с
растений-доноров, собранных в естественных условиях и технология их
применения в полевых условиях.

Разработаны технологии получения фиторегуляторов с каллусной массы
растений-доноров и питательных сред из-под калусов.

На основе синтезированного действующего вещества, полученного с осота
розового, разработан препарат алметид, который согласно данных полевых
испытаний зарекомендовал себя эффективным в борьбе с двудольными
сорняками в посевах ярового ячменя и озимой пшеницы.

В результате изучения персистентности фиторегуляторов установлено, что
они практически полностью инактивируются в почве через 25-30 суток, а
синтетический аналог природного соединения алметид – через 45 суток.

Снижение температуры воздуха до +8-10(С во время обработки всходов
сорняков алметидом существенно не влияет на его эффективность.

При использовании алметида в качестве почвенного препарата при
температуре +12-13(С эффективность сохраняется на уровне 79,9-95,4%.
Композиции физиологически активных веществ при температуре 12-13(С
ингибируют прорастание семян сорняков на уровне 78,2-87,5%.

Согласно результатов изучения токсикологических особенностей
фиторегуляторы относятся к IV классу безопасности.

Ключевые слова: фиторегуляторы, сорняки, ростингибирующая активность,
фенольные соединения, растения-доноры, культурные растения.

Annotation

L.V.Orel. Allelopathically active substantances of weeds and scientific
principles of working out phytoregulators. – Manuscript.

The dissertation for the Doctor’s degree in agricultural sciences by
speciality 03.00.16 ecology. – Institute of agro-ecology and
biotechnology of the UAAS, Kyiv, 2004.

The dissertation is dedicated to screening of allelopathy active
substantances of weeds and working out of phytoregulators with
herbicides action.

On the basis of discovered plant-donors (Cirsium arvense (L.) Scop.,
Barbarea vulgaris R. Br., Fumaria officinalis L.) six herbicidie
phytoregulators, containing the multicomponent, synergetical mixture of
fenolic substantances as a working basis.

For the first time was investigated the chemical composition of
plant-donors (C. arvense (L.) Scop., B. vulgaris R. Br.), it was
selected complex of substances of lipidic and fenolic nature with high
growth-inhibiting effect.

It’s puted that callus mass, which is recieved from the roots of young
seedlings of B. vulgaris R. Br., C. arvense (L.) Scop., and also
cultural substance environments from callus mass have growth-inhibiting
properties.

Essential efficiency of phytoregulators, which selectively inhibit weeds
germitation and do not ifluence the growth and development of main grain
crops, was theoretically and practically proved.

On the basis of syntetically created naturally working substance
secreted from C. arvense (L.). Scop. the herbicide almetid was worked
out, which according to the field tests was exposed as efficient in
combating dicotyledonous weeds in saving of spring barley and winter
wheat.

Investigation of persystation of phytoregulators showd, that they
falltopieces in the graund in 25-30 hours practically at all and
synthetic analog at nature substanse of ampletion – in 45 hours.

By the results of researches of toxicological characteristics
phytoregulators are related to little hazardous substances (class IV of
hazard).

Key words: phytoregulators, weeds, activity of growth inhibitors,
phenolic substances, plant-donors, cultivated plants.

PAGE 33

СУХИЙ РОСЛИННИЙ МАТЕРІАЛ

Екстр.70%-ним

МеОН

фільтрування

сирий водно-метанольний екстракт

випаровування

МеОН

центрифугування

Реекстракція петролейним ефіром

випаровування

Залишок 1

водний екстракт (суспензія)

Реекстракція хлороформом

Залишок 2

водний екстракт (суспензія)

очищений водний екстракт

фракціювання на хроматографічній колонці та ідентифікація

2.

(фільтрувальний папір)

3.

4.

5.

6.

Фіторегулятори

шт/м

2

Контроль

(

без обробок)

2,4

Д

(

амінна сіль)

фітобацин

фітобацин-2

фітобафум

5

10

15

20

Рис.6.

Кількість сходів бур’янів (шт/м

2

)

у посівах озимої пшениці

(фаза молочно-воскової стиглості) при застосуванні інгібуючої норми

фіторегуляторів (1988-1990 рр.)

грицики

звичайні

талабан

польовий

кучерявець

Софії

НІР

.05

-1,92

НІР

.05

-1,32

НІР

.0

5

-1,67

НІР

.05

-2,13

НІР

.05

-1,88

7.

Фіторегулятори

шт/м

2

Контроль

(

без обробок)

фітобацин

фітобацин-2

фітобафум

1

2

3

4

5

6

7

8

9

НІР

.05

-2,09

осот

рожевий

березка

польова

шириця

звичайна

щириця

жминдовидна

НІР

.05

-1,79

НІР

.05

-2,17

НІР

.05

-1,85

Рис.7. Кількість сходів бур’янів (шт/м2) у посівах кукурудзи (фаза

викидання волоті) при застосуванні інгібуючої норми фіторегуляторів

(1989-1992 рр.)

8.

Фіторегулятори

2,4

Д

(

амінна сіль)

фітобацин

фітобацин-2

фітобафум

Врожайність зерна, ц/га

20

25

30

35

Рис.8. Середня врожайність (1988-1990рр.) озимої м’якої пшениці

сорту Альбатрос одеський при застосуванні для захисту від

бур’янів різних препаратів.

контроль

препарати

НІР

.05

-2,19

9.

Контроль

Дослід (5000 мг/кг)

Рис. 13. Вплив калусної маси суріпиці звичайної, осоту рожевого та
поживних середовищ, на яких вони культивувалися, на проростання насіння
та ріст озимої пшениці і щириці звичайної.

% проростнання від контролю осот рожевий галінсога

дрібноквіткова суріпиця звичайна гірчиця польова грицики звичайні рутка
лікарська березка польова підмаренник чіпкий сокирки польові молочай
лозяний

20

20

40

60

80

100

20

щириця звичайна НІР.05-6,78

грицики звичайні НІР.05-5,15

Рис.1. Вплив водних витяжок із бур’янів на проростання насіння щириці
звичайної і грициків звичайних

коріння

40

60

80

100

20

стебла

40

60

80

100

листки

40

60

80

100

суцвіття

% проростнання від контролю осот рожевий галінсога

суцвіття

100

75

50

листки

25

100

75

50

стебла

100

75

50

коріння

25

100

75

50

25

25

щириця звичайна НІР.05 -4,17

грицики звичайні НІР.05 -6,05

Рис.2. Вплив водних витяжок із бур’янів на проростання насіння щириці
звичайної і грициків звичайних в грунті.

25

50

75

100

щириця звичайна НІР.05-8,8

грицики звичайні НІР.05-7,4

талабан польовий НІР.05-9,6

кучерявець Софії НІР.05-5,8

100

75

50

25

100

75

50

25

100

75

50

25

100

75

50

25

100

75

50

25

Водні витяжки із суміші органів бур’янів (осот

рожевий+суріпиця звичайна)

листки+суцвіття

листки+листки

листки+стебла

листки+корені

%

проростання

Співвідноше-

ння суміші

0,5:1

1:0,5

1:1

1:1,5

1,5:1

Контроль (вода)

Рис.3. Вплив водних витяжок із суміші органів бур’янів на проростання
насіння інших видів бур’янів.

Рис.4. Вплив норми фітобацину на схожість насіння бур’янів і озимої
пшениці в грунті (1987-1989 рр.)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

100

200

300

1000

900

800

700

600

500

400

кучерявець Софії (НІР.05-9,4)

озима пшениця (НІР.05-2,1)

талабан польовий (НІР.05-5,7)

грицики звичайні (НІР.05-6,8)

щириця звичайна (НІР.05-7,2)

Схожість насіння, %

Норма, г/га

%

проростання

від контролю Щириця

звичайна Щириця

лободовидна Кучерявець

Софії Суріпиця

звичайна Талабан

польовий Грицики

10

20

30

40

Рис.5. Вплив фітопрепаратів на проростання насіння бур’янів в польових
умовах (1988-1990 р.р.)

фітобацин НІР.05-5,3

фітобацин-2 НІР.05-4,1

фітобафум НІР.05-4,6

Довжина кореню, мм

Рис. 5.1. Вплив калусної маси суріпиці звичайної, осоту рожевого та
поживних середовищ, на яких вони культивувалися, на проростання насіння,
на ріст озимої пшениці і щириці звичайної.

щириця звичайна

озима пшениця

100

80

60

40

20

100

80

100

80

60

40

20

60

40

20

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *