Формононетинат щелочного металла и способ микоризной стимуляции - RU2134510C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к способу и композициям для применения для стимуляции микоризных грибов (Mycorrhizae) с помощью формононетината щелочного металла, а также к способу и композициям для стимуляции роста растений в присутствии микоризных грибов с использованием указанного соединения.

Известна композиция, пригодная для стимуляции роста VAM грибов, содержащая стимулятор роста грибов совместно с растительным материалом в виде семени или побега, в которой в качестве стимулятора используется формононетин (патент США N 5085682). Недостатком указанной композиции является то, что формононетин нерастворим в воде и поэтому малодоступен для грибов.

Известна сельскохозяйственная композиция для стимуляции роста растений в присутствии VAM грибов, содержащая стимулятор роста грибов и растений и сельскохозяйственный носитель, включающий диспергирующий агент, способствующий диспергированию стимулятора роста в почве или материале для выращивания, в которой в качестве указанного стимулятора используется формононетин (патент США N 5085682). Недостатком указанной композиции является низкая доступность формононетина для VAM грибов и необходимость использования метанола для получения водных растворов этого соединения.

Известен способ выращивания VAM грибов, колонизирующих корни растений, на питательной среде в присутствии стимулятора роста VAM грибов, в котором в качестве стимулятора роста используют формононетин (патент США N 5125955). Недостатком указанного способа является необходимость использования токсичного реагента метанола для растворения формононетина.

Известна грибная композиция, содержащая VAM грибы, которые были выращены в отсутствие растения, которое подлежит стимуляции грибами, в которой в качестве стимулятора использован формононетин (патент США N 5125955). Недостатком указанной композиции является необходимость использования метанола для растворения формононетина.

Известна грибная композиция для стимуляции роста растений, содержащая VAM грибы и стимулятор, в которой в качестве стимулятора использован формононетин (патент США N 5125955). Недостатком этой композиции является низкая доступность нерастворимого в воде формононетина для грибов.

Известен способ ослабления повреждений растений, вызываемых пестицидом или гербицидом в почве, путем выращивания растений в почве, содержащей VAM грибы, пестициды или гербициды, при котором в почву добавляют формононетин (патент США N 5125955). Недостаток способа заключается в том, что формононетин нерастворим в воде и для получения его растворов необходимо использовать высокотоксичный агент метанол и большие количества воды.

Известен способ стимуляции роста растений в присутствии VAM грибов с использованием формононетина (патент США N 5002603). Недостаток указанного способа заключается в низкой доступности нерастворимого формононетина для VAM грибов.

Известен способ стимуляции роста растения в культуре, при котором растение или клетки растения вносят в культуральный раствор, содержащий VAM грибы, и выращивают растения в культуральном растворе, в который добавляют формононетин (патент США N 5002603). Недостатком способа является необходимость использования метанола для получения раствора формононетина.

Известен (патенты США N 5002603, 5085682 и 5125955) стимулятор роста VAM грибов - формононетин, представляющий собой изофлавоноидное соединение формулы

Формононетин нерастворим в воде и поэтому малодоступен для грибов в почве. Повысить его растворимость можно посредством приготовления его метанольного раствора с последующим разведением последнего в большом объеме воды, что существенно осложняет практическое использование этого соединения.

Таким образом, основной задачей, на решение которой направлена заявленная группа изобретений, является получение водорастворимого и доступного для VAM грибов соединения, представляющего собой производное формононетина, сохраняющее его стимулирующую активность, которое может быть легко нанесено на грибы и/или растения, а также создание на его основе эффективных способов и композиций для стимуляции роста VAM грибов и растений, позволяющих сократить расход воды, необходимой для внесения стимулятора, и избежать использования метанола.

Эта задача решается тем, что предложена композиция для стимуляции роста везикулярно-древовидных микоризных грибов (VAM), содержащая растительный материал в виде семени или побега и стимулятор роста VAM грибов и растений, выращиваемых в почве или субстрате для выращивания в присутствии VAM грибов, отличающаяся тем, что в качестве стимулятора роста используют формононетинат щелочного металла, имеющего структурную формулу

ALK = K, Na
Щелочной металл предпочтительно является калием.

Поставленная задача решается также тем, что предложена сельскохозяйственная композиция для стимуляции роста растений в присутствии VAM грибов, содержащая стимулятор роста VAM грибов и растений и сельскохозяйственный носитель, включающий диспергирующий агент, способствующий диспергированию стимулятора роста в почве или материале для выращивания, отличающаяся тем, что в качестве стимулятора роста она содержит формононетинат щелочного металла, имеющего структурную формулу

ALK = K, Na
в количестве 0,1- 400 частей на миллион массы носителя.

Целесообразно в указанной сельскохозяйственной композиции в качестве щелочного металла формононетината использовать калий.

Для решения поставленной задачи предложен способ выращивания везикулярно-древовидных микоризных грибов, колонизирующих корни растений, на питательной среде, содержащей стимулятор роста грибов, отличающийся тем, что в качестве стимулятора роста используют формононетинат щелочного металла, имеющий формулу

ALK = K, Na
Целесообразно, чтобы питательная среда содержала источники углерода, азота, витамины, минералы и растительный материал.

Целесообразно также, чтобы стимулятор содержался в количестве 0,1-400 ppm среды.

Предпочтительно, чтобы щелочной металл формононетината являлся калием.

Предложена также грибная композиция, содержащая везикулярно-древовидные микоризные грибы, которые были выращены в отсутствии растения, которое подлежит стимуляции грибами, отличающаяся тем, что везикулярно-древовидные микоризные грибы были выращены в присутствии формононетината щелочного металла, смешанного с грибом.

Для решения поставленной задачи предложена, кроме того, грибная композиция для стимуляции роста растений, содержащая везикулярно-древовидные микоризные грибы и стимулятор, отличающаяся тем, что в качестве стимулятора используют формононетинат щелочного металла формулы

ALK = K, Na
Предпочтительной является грибная композиция для стимуляции роста растений, в которой грибы смешивают с растительным материалом.

Целесообразно, чтобы в указанной композиции щелочной металл являлся калием.

В рамках решения поставленной задачи предложен также способ ослабления повреждений растений, вызываемых пестицидом или гербицидом в почве, путем выращивания растений в почве, содержащей везикулярно-древовидные микоризные грибы, пестициды или гербициду отличающийся тем, что в почву дополнительно вводят формононетинат щелочного металла формулы

ALK = К, Na
Предпочтительно, чтобы щелочной металл формононетината являлся калием.

Поставленная задача решается также тем, что предложен способ стимуляции роста растений в присутствии везикулярно-древовидных микоризных грибов, отличающийся тем, что растения выращивают совместно с грибами в присутствии формононетината щелочного металла.

При этом целесообразно формононетинат щелочного металла вносить в количестве примерно 0,1-400 ppm в почву или в смеси для выращивания.

Предпочтительно, чтобы VAM грибы вносились с формононетинатом щелочного металла.

Указанное выше растение предпочтительно выбирают из группы, состоящей из растений, имеющих корни, колонизируемые этими грибами.

Предпочтительно формононетинат щелочного металла вносить приблизительно во время посадки семени или побега.

Наиболее предпочтительно семя или побег покрывать формононетинатом щелочного металла.

Поставленная задача решается также еще и тем, что предложен способ стимуляции роста растения в культуре, при котором:
(а) растение или клетки растения вносят в культуральный раствор, содержащий везикулярно-древовидные микоризные грибы; и
(б) выращивают растение в культуральном растворе, отличающийся тем, что культуральный раствор содержит формононетинат щелочного металла.

Целесообразно, чтобы указанное растение колонизировалось грибами.

Предпочтительно, чтобы количество формононетината щелочного металла в растворе составляло примерно 0,1-400 ppm.

Предпочтительно, чтобы что щелочной металл являлся калием.

Для решения поставленной задачи предложен формононетинат щелочного металла формулы I

где Alk - щелочной металл.

Предпочтительным является формононетинат щелочного металла формулы I, в котором щелочным металлом является калий.

Также предпочтительным является формононетинат щелочного металла формулы 1, в котором щелочным металлом является натрий.

Формононетинаты щелочных металлов (AMF) - это вещества бледно-желтого цвета, гигроскопичные при нахождении на воздухе. Эти соединения разлагаются при температуре около 360^oC. Формононетинаты щелочных металлов, в частности формононетинаты калия и натрия, растворимы в воде. Их растворимость составляет примерно 1 г в 2 мл воды при общем объеме 3 мл. Растворы этих соединений окрашены в коричневый или светло-коричневый цвет. Указанные соединения нетоксичны, однако следует избегать вдыхания их пыли и их контакта с кожей и глазами. Другими солями щелочных металлов, которые могут быть использованы, являются соли лития, рубидия и кальция, но они не являются предпочтительными по соображениям стоимости.

Предпочтительными растительными материалами являются кукуруза, соя, сорго, спаржа, лук-порей, лук, Taxus sp. и другие древесные виды, кофе, клевер, цитрусовые, униола метельчатая, пшеница, картофель и другие культурные растения, в частности те растения, которые имеют корни, колонизируемые VAM грибами.

Предпочтительные VAM грибы принадлежат к роду Glomus, например G. fasciculatum, G. intraradices и G. etunicatum. Эти VAM грибы имеют наибольшую коммерческую ценность.

В предлагаемой сельскохозяйственной композиции для стимуляции роста растений в присутствии VAM грибов AMF может содержаться совместно с жидким сельскохозяйственным носителем, включающем диспергирующий агент, который поддерживает AMF в растворе в количестве примерно от 0,1 до 400 микрограмм на мл. Предпочтительными диспергирующими агентами являются низшие алканолы, в частности метанол, с различными поверхностно-активными веществами, включая анионные и катионные поверхностно-активные вещества. AMF может находиться в составе твердой смеси, содержащей диспергирующий агент и AMF. Композиция может быть изготовлена на основе твердых носителей, предназначенных для диспегирования AMF в почве и материале для выращивания. AMF присутствует в количестве примерно от 0,1 до 400 ppm массы твердого носителя.

AMF может быть изготовлен в виде смачивающихся порошков, текучих концентратов, концентратов эмульсий, гранулированных препаратов и тому подобное.

Смачивающиеся порошки могут быть приготовлены путем совместного размалывания примерно от 20% до 45% по массе хорошо измельченного носителя, такого как удобрение (мочевина или NPK смеси, азот, фосфор и калий), каолин, бентонит, диатомитовая земля, аттапульгит и тому подобное, от 45% до 80% по массе активного соединения, от 2% до 5% по массе диспергирующего агента, такого как лигносульфонат натрия, и от 2% до 5% по массе неионного поверхностно-активного вещества, такого как октилфеноксиполиэтоксиэтанол, нонилфеноксиполиэтоксиэтанол и тому подобное.

Типичная текучая жидкость может быть приготовлена путем смешивания примерно 40% по массе активного ингредиента с примерно 2% по массе диспергирующего агента, такого как бентонит, 3% по массе диспергирующего агента, такого как лигносульфонат натрия, 1% по массе полиэтиленгликоля и 54% по массе воды. Могут быть добавлены жидкие одобрения (NPK) и/или мочевина.

Типичный концентрат эмульсии может быть приготовлен путем растворения примерно от 5% до 25% по массе активного ингредиента в примерно от 65% до 90% по массе N-метилпирролидона, изофорона, бутилцеллозольва, метилацетата и тому подобного, и диспергирования их в примерно от 5% до 10% по массе неионного поверхностно-активного вещества, такого как алкилфеноксиполиэтоксиспирта. Этот концентрат диспергируют в воде для нанесения в виде жидкого раствора для распыления.

Если AMF применяют для обработки почвы, то соединения могут быть приготовлены и внесены в виде гранулированных продуктов. Получение гранулированного продукта может быть осуществлено путем растворения активного соединения в таком растворителе, как вода, N-метилпирролидон и тому подобное, и напыления полученного таким образом раствора на гранулированный носитель, такой как крупка из сердцевины кукурузного початка, песок, аттапульгит, каолин и тому подобное.

Полученный таким образом гранулированный продукт обычно содержит примерно от 3% до 20% по массе активного ингредиента и примерно от 97% до 80% по массе гранулированного носителя. Композиция может содержать такие удобрения, как мочевина и NPK удобрения, введенные в виде покрытий или добавок.

В предлагаемом способе стимуляции роста растений в присутствии VAM грибов AMF может применяться совместно с такими одобрениями, как мочевина. Смеси для выращивания могут включать вермикулит, гранулы полистирола, сфагнум и другие наполнители и факторы роста. AMF может быть внесен в почву или в смесь для выращивания либо до, либо после посадки растений. VAM грибы также могут быть внесены или могут естественным образом присутствовать в почве.

AMF может быть нанесен на растительный материал, например либо на семя, либо на побег. Предпочтительно семя покрывают оболочкой из AMF с помощью такого прилипателя, как метилцеллюлоза, которая совместима с ростом растения. Семя также может быть пропитано AMF. Предпочтительно, чтобы VAM грибы и семена, покрытые AMF, вносили совместно. VAM грибы также могут культивироваться с AMF.

При реализации предложенного способа ослабления повреждений растений, вызываемых пестицидом или гербицидом в почве, AMF также может быть смешан с гербицидом или пестицидом, который наносится на растения, или может наноситься до или после нанесения гербицида или пестицида. VAM грибы в присутствии AMF функционируют как "охранники" и ослабляют повреждение, вызываемое гербицидами или пестицидами. Способом по настоящему изобретению может быть ослаблено повреждение, вызываемое имидазолиноновыми гербицидами, такими как имазахин и имазетапир и пендиметалин. Наилучшие результаты могут быть достигнуты, если применять композицию в год, следующий за внесением гербицида на поля, где остаточные уровни гербицида достаточны для того, чтобы вызвать повреждение культур, высаженных на поле.

При реализации способа стимуляции роста растения в культуре согласно изобретению, формононетинат щелочного металла обычно присутствует в культуре ткани в количестве примерно от 0,0001 до 400 ppm совместно с растительным материалом и VAM грибами. Растительный материал может представлять собой укоренившиеся растения или клетки растительной ткани, органы, семена или другие части растения и может быть выращен в культуре с VAM грибами.

На фиг. 1 показан график, представляющий колонизацию клевера после четырех (4) недель роста в присутствии формононетина (°) и формононетината калия (□). Столбцы показывают стандартную ошибку.

На фиг. 2 и 3 показаны диаграммы, представляющие колонизацию Taxus X densiformis и Taxus X hicksii на трех ростовых средах как функцию концентрации формонетината калия. Вертикальные столбцы показывают стандартную ошибку.

В нижеследующих лримерах 1-3 стерильную смесь 50/50 песок/почва инокулировали горшечной культурой Glomus intraradices до гомогенной концентрации 0,5 спор/г. Для оценки VAM колонизации корни из каждого эксперимента осторожно промывали. Корни очищали и окрашивали (Phillips, J.M. and D.S Hayman, Trans. Brit. Mycol. Soc. 55:158-161 (1970)) и оценивали количественно AM колонизацию с помощью метода линейного пересечения (Kormanic, P.P. and A.C. McGraw, Quantification of vesicular-arbuscular mycorrhizae in plant roots, in: N. C. Schenck (ed.) Metods and principles of mycorrizal research. APS Press, St. Paul, MN p. 37-45 (1982)).

Пример 1.

А. Известное соединение. Формононетин сначала растворяли в небольшом количестве горячего метанола, а затем растворяли в воде с получением концентрированного раствора 20 ppm формононетина. Растворы для нанесения готовили посредством серийных разведений этого концентрата до 15, 10 и 5 ppm. Готовили также контрольный раствор, не содержавший формононетина (0 ppm).

Б. Новое соединение. Формононетин (64 мг) перемешивали с гидроксидом калия (KOH) (91 мг) и 10 мл воды. Полученный прозрачный раствор имел pH около 8, 0. Этот раствор лиофилизировали с получением белого порошка. Калиевую соль формононетина растворяли сначала в небольшом количестве воды, а затем растворяли в воде с получением концентрированного раствора 20 ppm формононетина. Добавляли метанол в количестве, равном количеству, используемому для растворения традиционных препаратов формононетина. Метанол добавляли только для того, чтобы сделать эксперимент сравнимым, он не является обязательным в силу хорошей растворимости формононетината калия. Растворы для нанесения готовили посредством серийных разведений этого концентрата до 15, 10 и 5 ppm. Готовили контрольный раствор, не содержавший нового препарата формононетина (0 ppm).

Небольшие (50 мл) пластмассовые горшки заполняли инокулированной смесью песок/почва. Для каждой обработки использовали двенадцать горшков. Почву в каждом горшке смачивали 20 мл соответствующего раствора. Приблизительно 12 семян белого клевера (Trifolium repens) помещали в каждый горшок и заглубляли ниже уровня поверхности. Горшки помещали в теплицу и выращивали растения при естественном освещении, дополненном освещением растильными галогеновыми лампами по 14 часов/день. Горшки увлажняли через нижнюю часть в течение 4 недель. Удобрений не вносили. Через 4 недели корни отмывали от почвы, а надземную часть удаляли. Полученные результаты представлены на фиг. 1, где (°) - результаты для формононетина, a (□) - результаты для формононетината калия.

Пример 2.

Препарат формононетина (А) растворяли сначала в небольшом количестве горячего метанола, а затем в воде с получением концентрированного раствора 10 ppm формононетина (1/2 примера 2). Растворы для нанесения готовили путем серийных разведении этого концентрата до 8, 6, 4 и 2 ppm. Готовили контрольный раствор, не содержавший традиционного препарата формононетина (0 ppm).

Калиевую соль формононетина из примера 1 растворяли сначала в воде с получением концентрированного раствора 10 ppm формононетината калия. Добавляли метанол в количестве, равном количеству, используемому для растворения препарата формононетина. Готовили растворы для нанесения посредством серийных разведений этого концентрата до 8, 6, 4 и 2 ppm. Готовили контрольный раствор, не содержавший калиевого препарата формононетина (0 ppm).

Небольшие (50 мл) пластмассовые горшки заполняли инокулированной смесью песок/почва. Для каждой обработки использовали двенадцать горшков. Почву в каждом горшке смачивали 20 мл соответствующего раствора. В каждый горшок помещали приблизительно 12 семян белого клевера (Trifolium repens) и заглубляли ниже уровня поверхности. Горшки размещали в теплице и выращивали растения при естественном освещении, дополненном освещением галогеновыми растильными лампами в течение 14 часов/день. Горшки увлажняли через нижнюю часть в течение 4 недель. Удобрения не вносили. Через 4 недели корни отмывали от почвы, а надземную часть удаляли. Данные также представлены на фиг. 1, где (°) - результаты для формононетина, a (□) - результаты для калиевого формононетината.

Пример 3.

Известное соединение.

Формононетин сначала растворяли в небольшом количестве горячего метанола, а затем в воде с получением концентрированного раствора 10 ppm формононетина. Растворы для нанесения готовили путем серийных разведений этого концентрата до 8, 6, 4 и 2 ppm. Готовили контрольный раствор, не содержавший традиционного препарата формононетина (0 ppm).

Новое соединение.

Калиевую соль формононетина сначала растворяли в воде с получением концентрированного раствора 10 ppm формононетината калия. Добавляли метанол в количестве, равном количеству, используемому для растворения традиционных препаратов формононетина. Готовили растворы для нанесения посредством серийных разведений этого концентрата до 8, 6, 4 и 2 ppm. Готовили контрольный раствор, не содержавший нового препарата формононетина (0 ppm).

Средней величины (200 мл) пластмассовые горшки заполняли инокулированной смесью песок/почва. Для каждой обработки использовали двенадцать горшков. Почву в каждом горшке смачивали 40 мл соответствующего раствора. Семена кукурузы (Zea mays) проращивали в течение 36 часов в темноте. По одному семечку помещали в каждый горшок и заглубляли ниже уровня поверхности. Горшки размещали в теплице и выращивали растения при естественном освещении, дополненном освещением галогеновыми растильными лампами по 14 часов/день. Горшки увлажняли через нижнюю часть в течение 5 недель. Удобрений не вносили. Через 5 недель корни отмывали от почвы, а надземную часть удаляли. Результаты показали, что колонизация корней VAM сильно возрастала (на 20% больше, чем колонизация в случае применения формононетина).

Пример 4.

Проводили эксперимент с Taxus X densifonnis и Taxus hick-sii по определению колонизации корней с формонетинатом калия в трех отдельных средах.

Укоренившиеся черенки Taxus X densiformis и Taxus X Hick-sii получали из Lincoln питомников. Grand Rapids, MI. Черенки по-отдельности высаживали в пластмассовые ячейки (6 см • 6 см • 12,8 см), содержавшие одну из трех приготовленных смесей. В качестве стандартной ростовой среды для питомников использовали Metro Mix 510 (Scott Sierra Horticultural Products, Marysville, OH). Metro Mix 510 содержит компостированную сосновую кору, вермикулит, канадский сфагнум, обработанную золу из коры, промытый песок и смачивающий агент. Препарат микоризы получали из Mycori Mix (Sogevex Inc., Red Hill, PA and Le Tourbieres Premier Ltee., Riviere-du-Loup, Quebec). Он содержит канадский сфагнум, перлит, вермикулит, Glomus intraradix инокулюм, кальцинированную и доломитовую известь и смачивающий агент. В качестве контроля для препарата микоризы использовали SB-Mix (Sogevex Inc., Red Hill, PA and Le Tourbieres Premier Ltee., Rivie-re-du-Loup, Quebec). Он содержит те же самые ингредиенты, что и Mycori Mix, но без Glomus intraradix инокулюма. Посадочная среда имела следующий состав: Medium #1, 100% Metro Mix 510; Medium #2, 50% Metro Mix 510 и 50% Mycori Mix (о/о); Medium #3, 50% Metro Mix 510 + SB-Mix (o/o). Растения помещали в стеклянную теплицу и поливали до полного увлажнения посадочной среды. Обработки формононетинатом калия проводили после исходного смачивания среды. Раствор формононетината калия готовили с помощью дистиллированной воды. Нормы внесения составляли 0 ppm (только дистиллированная вода), 7,5 ppm и 15,0 ppm. Каждое растение получало 20 мл соответствующего раствора для обработки. В ходе эксперимента растения Taxus поливали по мере необходимости так, чтобы поддерживать адекватную влажность среды, и еженедельно вносили удобрения с 100 ppm азота, используя Peters professional Fertilizer 20-10-20 (азот-фосфор-калий). Эксперимент начался 7 июня 1995 года и закончился 19 сентября 1995 года. Сорта Taxus оценивали в отдельных экспериментах следующим образом: 3 среды • 3 нормы формононетината калия • 5 повторностей, с 3 растениями на повторность. Для оценки колонизации корней VAM использовали пятнадцать растений на комбинацию обработок. Результаты представлены на фиг. 2 и 3 и в таблице.

Полученные результаты показывают, что колонизация возрастает в зависимости от количества от количества формононетината калия.

Следует иметь в виду, что предшествующее описание является только иллюстрацией настоящего изобретения и что настоящее изобретение ограничивается только нижеследующей формулой изобретения.

Реферат

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Композиция для стимуляции роста микоризных грибов содержит растительный материал и стимулятор роста растений в виде формононетината щелочного металла. Сельскохозяйственная композиция для стимуляции роста растений в присутствии VАМ грибов может содержать кроме вышеуказанных веществ носитель, включающий диспергирующий агент. при этом содержание формононетината в композиции составляет 0,1-400^-1 млн среды. Композиция может быть использована для выращивания везикулярно-древовидных микоризных грибов, для ослабления повреждения растений, вызываемого пестицидом или гербицидом, путем выращивания клеток растений или растений в почве в присутствии микоризных грибов и вышеуказанного формононетината щелочного металла. Изобретение позволяет увеличить колонизацию корней растений микоризными грибами и стимулировать рост растений. 9 с. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Формула