Агрохимия, 2021, № 4, стр. 57-61

ВВЕДЕНИЕ

Рис – тропическое растение из семейства злаковых. По времени возделывания и ценным качествам он по праву считается самым популярным злаком во всем мире. Для 1/3 населения земного шара рис является главным продуктом питания, обеспечивающим организм человека необходимыми веществами. Его калорийность больше, чем других зерновых культур. Зерно риса очень богато крахмалом (88%). В составе есть углеводы, жиры, клетчатка, зола, витамины и белок. Белок риса по сравнению с другими зерновыми культурами содержит повышенное количество таких незаменимых аминокислот как лизин, валин, метионин, благодаря чему он лучше переваривается и усваивается организмом человека.

При переработке культуры риса рационально используются отходы. Лом и сечку направляют на производство пива, спирта и крахмала. В рисовых отрубях остается много полезных веществ, жиров и белка, благодаря которым они служат питательным кормом для скота, а из соломы вырабатывают бумагу.

Российская Федерация является самой северной зоной рисосеяния в мире. Основной регион, возделывающий рис в России, – Северо-Кавказский, в котором главную долю посевов имеет Краснодарский край (~80%). На втором месте по объемам производства – Приморский край, еще меньше риса возделывают в Астраханской обл. и Калмыкии. В 2019 г. Россия вырастила 1.099 т риса более чем 2-х десятков сортов. Разумеется, этого объема недостаточно для удовлетворения внутреннего спроса. Поэтому весьма актуальным на сегодняшний день является поиск регуляторов роста растений, повышающих урожай и качество этой ценной культуры. Работы по скринингу регуляторов роста риса среди природных и синтетических веществ проводят как в России [1–4], так и за рубежом [5–8]. Цель работы – синтез и скрининг регуляторов роста риса в ряду производных пиридилгидразонов, а также проверка их рострегулирующей активности в полевых условиях на разных сортах риса.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Настоящая работа направлена на поиск новых рострегуляторов риса в классе производных пиридилгидразонов. С этой целью была синтезирована серия 3-цианопиридил-6-гидразонов общей формулы I:

Ранее нами в числе представителей этого класса соединений были найдены эффективные гербицидные антидоты [9, 10] и иммуномодуляторы сахарной свеклы [11].

Для всех синтезированных соединений определены физико-химические константы (Т_пл, Т_кип), их структура подтверждена элементным анализом, а также методами ЯМР ¹Н- и ¹³С-спектроскопии и масс-спектрометрии. Индивидуальность соединений установлена с помощью тонкослойной хроматографии. Выход целевых веществ составил 78–94%. Для синтеза продуктов и их предшественников использованы методики, описанные в работах [12, 13].

Первичную оценку активности новых соединений осуществляли в лабораторном опыте по величине их рострегулирующего эффекта. Для этого использовали официально рекомендованную методику проращивания семян [14]. Вещества, отобранные по результатам лабораторного опыта, исследовали в полевых условиях в 2017–2019 гг. на экспериментальном орошаемом участке ВНИИ риса г. Краснодара.

Почвенно-климатические условия периода исследования были благоприятными для роста и развития растений риса. Почва лугово-черноземная, слабосолонцеватая, тяжелосуглинистая характеризуется следующими показателями: содержание гумуса – 3.3%, подвижных форм азота – 0.44, фосфора – 3.85 и калия – 18.2 мг/100 г почвы. Емкость катионного обмена – 28.6 мг-экв/100 г почвы, рН 7.3.

В опытах использовали 2 сорта риса: сорт Ивушка – длиннозерный, потенциал урожайности 10.0–12.0 т/га, стекловидность – 97–98% и сорт Рыжик с окрашеным перикарпом, потенциал урожайности 10.0–12.0 т/га, крупнозерный, стекловидность – 50%.

Агротехнические работы – общепринятые для данной рисовой зоны [15]. Высев семян риса произведен селекционной сеялкой с нормой высева 5 млн всхожих семян/га. Предпосевную обработку семян проводили непосредственно в поле перед посевом, обработку вегетирующих растений осуществляли путем опрыскивания водным раствором регулятора роста из расчета 30 г/га при расходе воды 300 л/га. Учетная площадь опытной делянки составляла 10 м², повторность четырехкратная. Уборку производили в период полной спелости зерна. Рострегулирующую активность изученного соединения определяли по увеличению урожая растений, обработанных регулятором роста в сравнении с контролем (необработанные растения). Данные учета подвергали статистической обработке с использованием дисперсионного анализа [16]. Качественные показатели зерна определяли на анализаторе ФТ-10.

Опыты предусматривали следующие варианты: 1 – контроль (без обработки), 2 – обработка семян регулятором роста перед посевом в дозе 30 г/т, 3 – обработка растений регулятором роста в фазе кущения, доза 30 г/га, 4 – обработка растений регулятором роста в фазе выметывания, доза 30 г/га. 5–2-кратная обработка растений регулятором роста в фазах кущения и выметывания (30 + 30 г/га).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В лабораторном опыте на проростках риса было отобрано соединение 4-метил-2-хлор-6-{[1-метил-4-(нитробензилиден)]гидразино}-никотинонитрил (соединение If), проявлявшее рострегулирующую активность на уровне 18–20%:

Данное соединение изучали в полевых опытах. Условия вегетации 2017–2019 гг. были достаточно благоприятными для роста и развития растений риса. В табл. 1 представлены данные о влиянии изученного рострегулятора на урожайность риса сортов Ивушка и Рыжик. Трехлетние полевые испытания свидетельствовали, что применение продукта If обеспечивало достоверное и стабильное повышение урожая. Лучшие результаты получены при использовании регулятора роста дважды: в фазе кущения и фазе выметывания, прибавка урожая риса сорта Ивушка в данном варианте составляла 25.1–27.3%, сорта Рыжик – 19.9–23.3%. Однократное применение соединения If способствовало увеличению урожайности сорта Ивушка до 12.0% при обработке в фазе кущения и до 9.7% при обработке в фазе выметывания. Урожайность сорта Рыжик возрастала на 12.5–12.9 и 11.6–19.5% при применении рострегулятора в фазе кущения и фазе выметывания соответственно. В варианте, предусматривающем только обработку семян, прибавка урожая не превышала 5.2% у обоих сортов риса.

Повышение урожайности является закономерным следствием положительного влияния регулятора роста на развитие органов, формирующих структуру урожая культуры (табл. 2). Например, при двукратном применении изученного соединения на рисе сорта Ивушка длина метелки увеличилась на 11.1% относительно контроля, количество зерен в метелке – на 36.0%, масса зерна с главной метелки – на 33.5%. Под влиянием рострегулятора было получено более крупное зерно, масса 1000 зерен возросла на 6.2%. Аналогичные результаты получены в опытах на растениях риса сорта Рыжик.

Что касается качества зерна, то применение регулятора роста If способствовало увеличению содержания белка на 0.914% относительно контроля в зерне риса сорта Ивушка и на 0.6% в зерне риса сорта Рыжик (рис. 1а, обработка в фазах кущение + выметывание). Содержание амилозы также возрастало в вариантах с применением рострегулятора, лучшие результаты получены при двукратной обработке соединением If: в зерне риса сорта Ивушка содержание амилозы увеличилось на 1.72, сорта Рыжик – на 0.87% (рис. 1б).

Рис. 1.

Содержание белка (а) и амилозы (б) в зерне риса сортов Ивушка и Рыжик (средние за 2017–2019 гг.), варианты: 1 – обработка семян, 2 – обработка в фазе кущения, 3 – обработка в фазе выметывания, 4 – обработка в фазах кущения + выметывания.

Работа защищена патентом РФ [17].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, синтезированный 4-метил-2-хлор-6-{[1-метил-4-(нитробензилиден)]гидразино}-никотинонитрил был изучен в качестве регулятора роста в полевых условиях на растениях риса сортов Ивушка и Рыжик в течение 3-летнего периода. Применение изученного продукта оказывало положительное влияние на развитие органов, формирующих структуру урожая культуры, существенно и достоверно увеличивало урожайность обоих сортов риса и повышало качество зерна.

В связи с этим целесообразно рассматривать это соединение в качестве перспективного действующего вещества для создания нового отечественного регулятора роста риса.