НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ФІЗІОЛОГІЇ РОСЛИН І ГЕНЕТИКИ

Озерова

Лідія Володимирівна

УДК 581.1:632.954/632.95.02+632.025

синергічне посилення

ФІТОТОКСИЧНОЇ ДІЇ гербіцидів – інгібіторів

ацетил-коа-карбоксилази

03.00.12 – фізіологія рослин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті фізіології рослин і генетики НАН України,

м. Київ

Науковий керівник: доктор біологічних наук

Швартау Віктор Валентинович

Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

завідувач відділу

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук

Яворська Вікторія Казимирівна

Інститут фізіології рослин і генетики НАН України

завідувач відділу

доктор біологічних наук

Кур’ята Володимир Григорович

Вінницький державний педагогічний університет

імені Михайла Коцюбинського

завідувач кафедри

Провідна установа: Київський національний університет

імені Тараса Шевченка

Захист відбудеться ”_17__” __травня______ 2007 р. о _10°°_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.212.01 в Інституті фізіології рослин і генетики НАН України за адресою: 03022, м. Київ, вул. Васильківська 31/17

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту фізіології рослин і генетики НАН України, 03022, м. Київ, вул. Васильківська 31/17

Автореферат розіслано ”_13__” ____квітня______ 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради, д.б.н Є.Ю. Мордерер

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Встановлення фізіологічних механізмів синергічного посилення фітотоксичної дії гербіцидів є одним із основних компонентів підвищення активності і селективності препаратів, зниження їх доз та вартості обробок.

Грамініциди – інгібітори ацетил-КоА-карбоксилази (АКК) – сучасні протизлакові гербіциди, які широко застосовуються для боротьби зі злаковими бур’янами в посівах дводольних та однодольних культур. До них належать похідні арилоксифеноксипропіонової кислоти (АОФПК) – фенокcапроп-n-етил (Фуроре), флуазифоп-n-бутил (Фюзілад) тощо, і циклогександіонів (ЦГД) – сетоксидим (Поаст), тепралоксидим (Арамо) та інші. В Україні зареєстровано більше 15 препаративних форм грамініцидів фірм Сингента, БАСФ, Байер тощо. Важливість АОФПК та ЦГД для рослинництва пов’язана з переважанням зернових культур у сівозмінах та високою засміченістю орних земель України злаковими бур’янами.

Селективність грамініцидів до злаків обумовлена наявністю в пластидах рослин родини Рoaceae, на відміну від інших родин, чутливого типу ферменту АКК (Ohlrogge J., Browse J., 1995). Рівень активності інгібіторів АКК суттєво залежить від умов навколишнього середовища та фази розвитку бур’янів. Висока селективність гербіцидів даної групи визначає ймовірність швидкої появи стійких біотипів бур’янів. Детоксикація грамініцидів відбувається переважно за участю цитохром Р-450-залежних монооксигеназ (Цит-Р450) (Cole J.D., 1994). Регулятори метаболізму гербіцидів – інгібіторів АКК вже використовуються як антидоти феноксапропу, дані про посилення фітотоксичності грамініцидів таким шляхом у літературі відсутні.

Відомо, що грамініциди класів АОФПК (флуазифоп) і ЦГД (сетоксидим) (Harker K.N., O’Sullivan P.A., 1991) та АОФПК (Швартау В.В., 1999) можуть синергічно взаємодіяти при спільному застосуванні. Але особливості прояву синергізму у взаємодії та його залежність від умов вирощування рослин залишаються недослідженими.

Тому актуальним є визначення фізіологічних особливостей синергічного підвищення активності грамініцидів, що дозволить посилити фітотоксичність препаратів, знизити залежність активності від умов навколишнього середовища та обумовити можливість зменшення витрат на боротьбу з бур’янами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках планових тем Інституту фізіології рослин і генетики НАН України: “Вивчити фізіологічні чинники толерантності до гербіцидів багаторічних бур’янів з метою розробки ефективних прийомів їх знищення” 1999-2003 рр. (№ держ. реєстрації 0198U007624); “Механізми патогенезу, індукованого у рослинах гербіцидами інгібіторами ацетил-КоА-карбоксилази” 2004-2008 рр. (№ держ. реєстрації 0103U002398).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи було визначення шляхів посилення фітотоксичності грамініцидів – інгібіторів АКК та фізіологічних аспектів його прояву.

Для досягнення мети були поставлені наступні завдання:

· Вивчити характер прояву фітотоксичної дії інгібіторів АКК на злакових рослинах.

· Визначити особливості взаємодії грамініцидів класів ЦГД та АОФПК при одночасному застосуванні в умовах вегетаційних та польових дослідів.

· З’ясувати вплив рівня мінерального живлення рослин на фітотоксичність грамініцидів та особливості їх взаємодії.

· Дослідити ефективність інгібіторів АКК та їх сумішей за умов посухи.

· Встановити дію грамініцидів та нафталевого ангідриду на вміст Цит-Р450 у злакових рослинах.

· Встановити можливість підвищення активності грамініцидів при застосуванні разом з інгібіторами фотосинтезу та похідними динітроанілінів.

Об’єкт дослідження – фізіолого-біохімічні механізми дії гербіцидів, синергістів та антидотів.

Предмет дослідження – фізіологічні аспекти модифікації фітотоксичності гербіцидів – інгібіторів АКК.

Методи дослідження. В процесі виконання роботи використовували загальноприйняті стандартні методи фізіолого-біохімічних досліджень. Досліди проводили в лабораторних, вегетаційних та польових умовах. Визначення вмісту пігментів, білка, Цит-Р450 проводили за допомогою біохімічних методик. Для аналізу результатів використовували методи статистичної обробки даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше встановлено синергізм у взаємодії грамініцидів феноксапропу і тепралоксидиму, флуазифопу і тепралоксидиму, визначені особливості прояву фітотоксичності суміші стосовно однорічних і багаторічних бур’янів.

Виявлено особливості впливу рівня мінерального живлення на ефективність грамініцидів та їх сумішей. Вперше показаний перехід характеру взаємодії у сумішах грамініцидів із адитивного у синергічний при підвищенні рівня мінерального живлення (NPK).

Вперше встановлено, що флуазифоп і феноксапроп, блокуючи індукцію активності цитохром-Р450-залежних монооксигеназ, знижують потенційну здатність рослин до детоксикації. Обробка проростків сумішами феноксапроп + флуазифоп і флуазифоп + тепралоксидим також знижувала вміст ферментів, індукований нафталевим ангідридом, що свідчить про можливість досягнення синергічного ефекту між грамініцидами частково на рівні цитохром-Р450-залежних монооксигеназ.

Встановлено, що нові похідні динітроанілінів та триазинів перспективні для пошуку cинергістів грамініцидів.

Новизна роботи підтверджується заявкою на патент України, 2006.

Практичне значення отриманих результатів. Для боротьби зі злаковими бур’янами у посівах дводольних культур доцільно застосовувати суміші грамініцидів. Встановлено ефективність синергічних сумішей флуазифоп+тепралоксидим та феноксапроп+флуазифоп та запобігання ними відростання пирію повзучого у посівах цукрових буряків та гороху. Показано, що оптимізація фону мінерального живлення культури є фактором підвищення ефективності застосування інгібіторів ацетил-КоА-карбоксилази та їх сумішей.

Похідне динітроанілінів 221б є синергістом флуазифопу, а нові похідні триазинів – інгібітори фотосинтезу підвищують активність феноксапропу.

Особистий внесок здобувача полягає у визначенні разом з науковим керівником мети та завдань досліджень, опрацюванні літератури за темою дисертації, виконанні експериментальної частини дисертації, проведенні статистичної обробки даних, а також у аналізі й інтерпретації одержаних результатів за участю наукового керівника та співавторів, підготовці публікацій до друку. Загальний внесок здобувача становить понад 75 %.

Апробація результатів дисертації. Положення дисертаційної роботи було висвітлено у доповідях на всеукраїнських і міжнародних конференціях: 4-й науково-теоретичній конференції Українського наукового товариства гербологів “Проблеми бур’янів і шляхи зниження забур’янення орних земель” (Київ, 2004); конференції-конкурсі робіт молодих учених, присвяченої 100-річчю з дня народження Р.В. Чаговця “Актуальні проблеми біохімії та біотехнології” (Київ, 2004); науково-практичній конференції до 90-річчя від дня народження професора О.Ф. Михайлова “Сучасні проблеми фізіології та інтродукції рослин” (Дніпропетровськ, 2005); конференції-конкурсі робіт молодих учених, присвяченої 100-річчю від дня народження М.Ф. Гулого “Актуальні проблеми біохімії та біотехнології” (Київ, 2005); міжнародній науковій конференції студентів та аспірантів “Екологічні проблеми сталого розвитку агросфери в умовах реформування земельних відносин та шляхи раціонального використання і охорони земель” (Харків, 2005); науковій конференції молодих учених “Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехнології” (Ужгород, 2005); 5-й науково-теоретичній конференції Українського наукового товариства гербологів “Комплексні дослідження рослин-експрелентів і системи захисту орних земель в Україні від бур’янів” (Київ, 2006); XII з’їзді Українського ботанічного товариства (Одеса, 2006); IX Українському біохімічному з’їзді (Харків, 2006).

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 17 наукових праць: 10 статей в тому числі 6 у провідних фахових виданнях, 6 тез доповідей на наукових конференціях та подано заявку на патент України.

Структура дисертації. Дисертація складається з переліку умовних скорочень, вступу, огляду літератури, 3 розділів експериментальної частини, узагальнення, висновків, списку використаної літератури; викладена на 131 сторінках друкованого тексту. Список цитованої літератури нараховує 224 найменування. Робота містить 33 таблиці, 13 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

об’єкти та методи досліджень

У дослідах використовували гербіциди Зеллек Супер, к.е. (галоксифоп, 30 г/л діючої речовини); Арамо 50 (тепралоксидим, 50 г/л); Фюзілад Форте 150 ЕС, к.е. (флуазифоп-п-бутил, 150 г/л); Фуроре Супер (феноксапроп-п-етил, 69 г/л); Зенкор, к.с. (метрибузин, 95 %) виробництва Росії. Інші фізіологічно активні сполуки синтезовані в Інституті органічної хімії НАН України.

Дози гербіцидів та модифікаторів їх активності у вегетаційних дослідах наведені за діючою речовиною. В польових умовах досліджували взаємодію гербіцидів у рекомендованих дозах внесення, які для Фюзіладу Форте, Арамо та Фуроре Супер становлять 0,5-2,0 л/га; 1,0-2,0 л/га; 0,8-2,0 л/га, відповідно.

У вегетаційних дослідах використовували озиму пшеницю (Triticum aestivum L.) сортів Смуглянка та Київська 7, овес (Avena sativa L.) сорту Астор та ячмінь (Hordeum vulgare L.) сорту Одеський 100 – як моделі злакових видів бур’янів, а також дводольні види рослин – ріпак (Brassica napus L.) сорту Оділа, редька олійна (Raphanus sativus L.) сорту Райдуга.

Польові дослідження проводили в 2004-2006 роках на базі дослідного сільськогосподарського виробництва Інституту фізіології рослин і генетики НАН України в смт. Глеваха Васильківського р-ну Київської обл., в Інституті цукрових буряків УААН у виробничих посівах дводольних культур: гороху (Pisum sativum L. sensu lato) сорту Камелот, цукрових буряків (Beta vulgaris L. ssp. vulgaris. var. altissima Doel) сорту Білоцерківський ЧС 57. Об’єктами дослідження були однорічні злакові бур’яни – мишій сизий (Setaria glauca (L.) Pal. Beauv.), куряче просо (Ehinochloa crus-galli (L.) Pal. Beauv.), і багаторічник – пирій повзучий (Agropyron repens (L.) Pal. Beauv.).

Фітотоксичну дію грамініцидів у вегетаційних дослідах визначали за змінами вмісту маси сирої та сухої речовин дослідних рослин. Оцінку ефективності дії гербіцидів та їх сумішей у польових умовах проводили кількісно-ваговим методом (Іващенко О.О., Мережинський Ю.Г. та ін., 2001). Аналіз взаємодії гербіцидів та регуляторів їх активності при спільному застосуванні проводили за методикою (Colby S.R., 1967):

I* = I1 + I2?(100 – I1)/100,

де I* – очікувана інгібуюча дія двох гербіцидів у %, I1, I2 – інгібуюча дія, відповідно, одного та другого гербіцидів окремо, виражена у %. Очікувана інгібуюча дія двох гербіцидів разом порівнюється з фактичним, визначеним в експерименті. Якщо в межах похибки досліду I* не відрізняється від фактичного, то взаємодія адитивна. Якщо I* менше фактичного – синергізм, більше – антагонізм.

Загальний вміст Цит-Р450 визначали у колеоптилях 3-4 денних проростків озимої пшениці сорту Смуглянка. Насіння обробляли 0,5%-ним розчином нафталевого ангідриду (НА) для індукції Цит-Р450 (Davies J. et al., 1999) та пророщували в темряві на вологому фільтрувальному папері в чашках Петрі на середовищі Хогленда-Арнона I (Гродзинский Д.М., Гродзинский А.М., 1973) у термостаті при 28 °С. Обробку гербіцидами здійснювали за добу до вимірювання за фоном НА. Етиольовані колеоптилі рослин гомогенізували із 1,5 об’ємами 0,1 М калій-фосфатного буфера рН 7,5, який містив 5 мМ дитіотрейтолу та 10 % гліцерину (Lau S.-M. C., O’Keefe D. P., 1996). Фільтрат центрифугували 20 хв при 8000 об./хв. Вміст Цит-Р450 визначали спектрофотометрично у супернатанті за методом (Omura Т., Sato R., 1964). В якості відновника використовували дитіоніт натрію ф. Меrсk KGaA. Монооксид вуглецю отримували реакцією мурашиної та сірчаної кислот при 90 оС та очищували від домішок барботуванням крізь 3 М розчин їдкого натру. Повторність у дослідах 4-кратна, досліди повторювали 3-4 рази.

Вміст пігментів визначали спектрофотометрично після екстракції диметилсульфоксидом (Wellburn A.R., 1994) та за допомогою хлорофіломіру SPAD-502 (ф. Konica Minolta, Japan) (Richardson A.D. et al., 2002).

Результати дослідів обробляли статистично в Exel згідно стандартних методик (Доспехов Б.А., 1985, Приседський Ю.Г., 1999; Лапач С.Н. и др., 2000).

результати досліджень

Фітотоксичність грамініцидів до злакових рослин. Досліджували дію гербіцидів феноксапропу, флуазифопу та тепралоксидиму у концентраціях 10-7 – 10-3 М (рис. 1). Показано, що похідні класів АОФПК та ЦГД різняться за рівнем фітотоксичності до злакових рослин. До сублетальних, при яких можна коректно визначити напрям змін активності компонентів суміші, належать концентрації 10-5 і 10-6 М, які були обрані для подальших досліджень.

Особливості взаємодії грамініцидів у вегетаційних дослідах. Додавання 10-5 М флуазифопу до розчинів феноксапропу підвищувало активність останнього (табл. 1).

Таблиця 1

Вплив флуазифопу на фітотоксичність феноксапропу до вівса

Гербіциди | Маса сухої речовини, мг/рослину | Фітотоксичність,

І, % | Розрахована фітотоксичність,

І*, %

феноксапроп, М | флуазифоп, М

контроль | 53,1 ± 1,6 | 0 | -

10-3 | 0 | 19,0 ± 1,2 | 64,2 | -

10-4 | 0 | 25,7 ± 1,2 | 51,6 | -

10-5 | 0 | 35,7 ± 1,0 | 32,8 | -

10-6 | 0 | 48,7 ± 1,6 | 8,2 | -

10-7 | 0 | 53,0 ± 1,3 | 0,2 | -

10-3 | 10-5 | 18,5 ± 8,0 | 65,2 | 76,3 (+11,1)**

10-4 | 10-5 | 27,3 ± 3,0 | 48,6 | 68,0 (+19,4)

10-5 | 10-5 | 28,0 ± 1,0 | 47,3 | 55,6 (+8,3)

10-6 | 10-5 | 27,6 ± 1,2 | 48,0 | 39,4 (-8,7)

10-7 | 10-5 | 29,6 ± 1,0 | 44,3 | 34,0 (-10,2)

0 | 10-5 | 35,1 ± 1,0 | 33,9 | -

НІР0,05 | 3,5 | 6,7 | -

Примітки: (тут і далі) 1) І – отриманий показник взаємодії (інгібуюча дія);

2) I* – очікувана фітотоксичність за Colby (1967);

3) (…)** – у дужках різниця між очікуваною інгібуючою дією та фактичною;

4) ефективність гербіцидів визначали через 14 днів після обробки рослин.

Встановлено синергізм між флуазифопом та феноксапропом у концентраціях 10-6 і 10-7 М; адитивність у суміші феноксапроп 10-5 M + флуазифоп 10-5 M.

Близькими до наведених даних були результати вивчення взаємодії тепралоксидиму з феноксапропом та флуазифопом. Загалом, додавання флуазифопу і феноксапропу до розчинів тепралоксидиму підвищувало ефективність останнього.

При порівнянні дії сумішей грамініцидів на чутливому (овес) та середньостійкому (ячмінь) до інгібіторів АКК злаках (табл. 2) спостерігали синергізм між феноксапропом та флуазифопом на ячмені (у концентрації 10-5 М) і на рослинах вівса (10-6 М), між феноксапропом і тепралоксидимом (10-6 М) на обох видах рослин.

Таблиця 2

Взаємодія грамініцидів при посходовому застосуванні на вівсі та ячмені

Варіант | Овес | Ячмінь

Маса сухої речовини, мг/рослину | І, % | I*, % | Маса сухої речовини, мг/рослину | І, % | I*, %

контроль | 27,2 ± 0,6 | 0 | - | 35,0 ± 0,4 | 0 | -

феноксапроп 10-5 М | 25,9 ± 0,5 | 5 | - | 29,1 ± 0,6 | 17 | -

феноксапроп 10-6 М | 26,5 ± 0,4 | 3 | - | 33,2 ± 0,5 | 5 | -

тепралоксидим 10-5 М | 26,8 ± 0,5 | 2 | - | 29,4 ± 0,8 | 16 | -

тепралоксидим 10-6 М | 26,7 ± 0,5 | 2 | - | 34,4 ± 1,3 | 2 | -

флуазифоп 10-5 М | 25,1 ± 0,3 | 8 | - | 28,6 ± 0,5 | 18 | -

флуазифоп 10-6 М | 27,2 ± 0,3 | 0 | - | 28,2 ± 0,3 | 19 | -

феноксапроп 10-5 М + тепралоксидим 10-5 М | 23,6 ± 0,4 | 13 | 7 (-6) | 25,1 ± 0,4 | 28 | 30 (+2)

феноксапроп 10-6 М + тепралоксидим 10-6 М | 23,6 ± 0,4 | 13 | 5 (-8) | 30,2 ± 0,4 | 14 | 7 (-7)

феноксапроп 10-5 М + флуазифоп 10-5 М | 24,5 ± 0,4 | 10 | 13 (+3) | 21,5 ± 0,4 | 38 | 31 (-7)

феноксапроп 10-6 М + флуазифоп 10-6 М | 22,4 ± 0,5 | 18 | 3 (-15) | 26,7 ± 0,6 | 24 | 23 (-1)

флуазифоп 10-5 М + тепралоксидим 10-5 М | 22,6 ± 0,3 | 17 | 10 (-7) | 25,5 ± 0,6 | 27 | 31 (+4)

флуазифоп 10-6 М + тепралоксидим 10-6 М | 26,3 ± 0,4 | 3 | 2 (-1) | 27,8 ± 0,7 | 20 | 21 (+1)

НІР0,05 | 1,5 | 6 | - | 2,3 | 6 | -

Примітка: ефективність гербіцидів визначали через 7 днів після обробки рослин.

Синергічна взаємодія виявлена також для суміші флуазифоп+тепралоксидим на вівсі (10-5 М). При сумісному застосуванні флуазифопу та тепралоксидиму в концентрації 10-6 М, феноксапропу та флуазифопу (10-5 М), а також феноксапропу і тепралоксидиму (10-5 М) показано адитивність дії препаратів до вівса. На рослинах ячменю в усіх випадках взаємодії, окрім варіантів феноксапроп+флуазифоп (10-5 М) та феноксапроп+тепралоксидим (10-6 М), встановлено адитивність.

Таким чином, застосування синергічних сумішей на чутливих та середньостійких до грамініцидів злакових рослинах є засобом підвищення ефективності хімічного прополювання.

Ґрунтова фітотоксичність інгібіторів АКК. АОФПК можуть бути фітотоксичними при надходженні в рослини з ґрунту (Мережинський Ю.Г. та співавт., 2005). На прикладі галоксифопу дослідили можливість пошкодження озимої пшениці залишковими кількостями гербіцидів похідних АОФПК у ґрунті. Насіння пшениці озимої сорту Київська 7 висівали в різні терміни після внесення гербіциду в ґрунт (1, 2 і 4 тижні) у концентраціях близьких до виробничих: 0,05, 0,1, 1,0 мг/посудину.

Відмічено концентраційну залежність прояву фітотоксичності гербіциду, яка зберігається протягом всього вегетаційного періоду (дані не наведені). Рослини, висіяні одразу після внесення препарату у найбільшій концентрації, загинули невдовзі після проростання. Рослини, висіяні через тиждень після внесення препарату у концентрації 0,05 мг/посудину були ушкоджені більше, ніж на 50 %. Галоксифоп у цій же кількості незначно інгібував ріст рослин після 14 і 30 діб перебування в ґрунті – 9 і 11 %, відповідно. Гербіцид у концентрації 0,1 мг/посудину зберігав високий рівень активності (більше 70 %) протягом тижня; надалі фітотоксичність знизилась, і рослини, висіяні через 2 і 4 тижні після внесення препарату, були ушкоджені на 37 і 21 % відповідно. За найвищої концентрації галоксифоп зберігав фітотоксичність на рівні 50 % навіть через місяць перебування в ґрунті. Це може бути причиною ушкодження озимих і, можливо, ярих зернових при вирощуванні їх наступними у сівозміні за дводольними культурами, на яких застосовувались грамініциди. Перед посівом зернових культур доцільно проводити тестування (за допомогою біотестів або хроматографічно) ґрунту на наявність залишкових кількостей похідних АОФПК та визначати рівень їх фітотоксичності.

Вплив рівня живлення рослин на фітотоксичність та особливості взаємодії грамініцидів. Встановлено, що при вирощуванні рослин на варіанті без внесення NPK ефективність феноксапропу та флуазифопу була незначною, а їх взаємодія у суміші адитивною (табл. 3). При підвищенні рівня мінерального живлення рослин фітотоксичність грамініцидів зростала, а взаємодія набувала синергічного характеру. Активність феноксапропу та флуазифопу при нестачі основних елементів живлення знижується, тому доцільною є оптимізація вмісту макроелементів у ґрунті для підвищення ефективності застосування грамініцидів та їх сумішей.

Вперше встановлену залежність прояву синергізму у взаємодії феноксапропу та флуазифопу від умов живлення рослин можна пояснити посиленням росту і розвитку злакових бур’янів, що є умовою ефективної дії грамініцидів.

Таблиця 3

Фітотоксичність грамініцидів за різних умов мінерального живлення

Варіант | І, % | І*, % | НІР0,05, %

Рівень NPK | Гербіцид, 10-6 М

контроль,

без внесення NPK | контроль | 0 | - | -

феноксапроп | 5 | - | -

флуазифоп | 12 | - | -

феноксапроп + флуазифоп | 16 | 17 (+1) | 11

N50P50K50 | контроль | 0 | - | -

феноксапроп | 8 | - | -

флуазифоп | 20 | - | -

феноксапроп + флуазифоп | 38 | 27 (+11) | 8

N100P100K100 | контроль | 0 | - | -

феноксапроп | 22 | - | -

флуазифоп | 34 | - | -

феноксапроп + флуазифоп | 63 | 48 (+15) | 10

Ефективність грамініцидів та їх сумішей залежно від водозабезпечення. Дія грамініцидів може знижуватись за умов посухи, тому важливим є визначення характеру взаємодії між грамініцидами як можливого засобу посилення фітотоксичності препаратів за умов посухи. Встановлено, що за посушливих умов фітотоксичність феноксапропу значно знижується (з 20 % до 0). За нормального водопостачання характер взаємодії між грамініцидами був синергічним – фактично отримана фітотоксичність суміші перевищувала розраховану майже на 13 %, а в посушливих умовах рівень взаємодії між гербіцидами значно знижувався. Отже застосування сумішей грамініцидів за умов посухи недоцільне у зв’язку із відсутністю посилення дії.

Вплив грамініцидів на вміст пігментів у листках злакових рослин. Інгібування ферменту селективними інгібіторами класу АОФПК блокує синтез жирних кислот на стадії утворення малоніл-КоА та потік вуглецю до мембран, візуально це проявляється у пожовтінні листків рослин із подальшим некрозом. Тому досліджували вплив грамініцидів та їх сумішей на вміст пігментів у листках злакових рослин.

Флуазифоп і феноксапроп у концентрації 10-6 М знижували вміст хлорофілу а майже на 50 %, дія тепралоксидиму була на рівні 35 % до контролю (табл. 4). Грамініциди менше впливали на вміст хлорофілу b: тепралоксидим і флуазифоп – 40 % інгібування, феноксапроп – 49 %. Кількість каротиноїдів при цьому підвищувалась. Обробка рослин флуазифопом разом з тепралоксидимом призводила до зниження вмісту хлорофілу а і несуттєво впливала на вміст хлорофілу b, слід відмітити зменшення відношення а/b втричі. Обробка сумішшю феноксапроп + тепралоксидим викликає зменшення вмісту зелених пігментів і показника а/b, а також каротиноїдів. Найбільше впливало на пігментний склад використання флуазифопу разом з феноксапропом: кількість хлорофілів зменшувалась на 90 % до контролю, а каротиноїдів – на 25 %.

Таким чином, для оцінки фітотоксичності грамініцидів та рівня їх взаємодії можна проводити детектування вмісту пігментів у листках рослин.

Таблиця 4

Вплив грамініцидів та їх сумішей на вміст пігментів у листках рослин вівса

Гербіциди,

10-6 M | Вміст пігментів, мкг/г сирої речовини

хлорофіл а | хлорофіл b | а/b | каротиноїди

контроль

(без обробки) | 1157 ± 75 | 394 ± 25 | 2,94 | 162 ± 10

флуазифоп | 668 ± 48 | 249 ± 13 | 2,68 | 224 ± 9

феноксапроп | 632 ± 10 | 201 ± 3 | 3,14 | 215 ± 4

тепралоксидим | 770 ± 24 | 244 ± 11 | 3,15 | 275 ± 2

феноксапроп + флуазифоп | 88 ± 1 | 49 ± 6 | 1,78 | 122 ± 4

феноксапроп + тепралоксидим | 296 ± 20 | 125 ± 8 | 2,37 | 148 ± 8

флуазифоп + тепралоксидим | 359 ± 5 | 389 ± 56 | 0,92 | 227 ± 18

Примітка. Визначення проводили через 14 днів після обприскування.

Вплив гербіцидів – інгібіторів фотосинтезу на активність грамініцидів. Показано (табл. 5), що нові похідні триазинів фітотоксичні, але поступаються за гербіцидною активністю метрибузину. Обприскування феноксапропом за фоном метрибузину та сполук 2а, 2д, 2е, зумовило посилення фітотоксичності препаратів.

Наведені дані є основою для подальшого спрямованого пошуку гербіцидів та синергістів гербіцидів у класі похідних 4-аміно-6-R-2,3,4,5--тет-ра-гід-ро-3-тіо-1,2,4-триазин-5-ону.

Відомо, що форма АКК, чутлива до грамініцидів, локалізована у пластидах. Тому дослідження гербіцидної активності сумішей R-4,5-дигідро-3-фенацилтіо-1,2,4-триазин-5-онів та грамініцидів мають значення при вивченні взаємозв’язку синтезу ліпідів із фізіологічною активністю хлоропластів.

Вплив нових похідних динітроанілінів на фітотоксичність грамініцидів. Гербіциди класу динітроанілінів широко використовуються для боротьби з численними однорічними однодольними та деякими дводольними видами бур’янів. Раніше було встановлено перспективність використання похідних динітроанілінів для спрямованого пошуку фітотоксикантів та модифікаторів активності відомих гербіцидів (Швартау В.В., 2004).

Таблиця 5

Вплив нових похідних метрибузину на фітотоксичність феноксапропу

Сполука,

1,0 мг/кг ґрунту | Маса сухої речовини надземної частини рослин, г/рослину

без феноксапропу | феноксапроп,

0,2 мг/кг ґрунту

ячмінь | редька олійна | ячмінь | редька олійна

Контроль | 0,41 | 0,52 | 0,15 | 0,53

Метрибузин (Зенкор) | 0,16 | 0,11 | 0,12 | 0,08

код 2a | 0,30 | 0,20 | 0,10 | 0,20

код 2б | 0,30 | 0,20 | 0,19 | 0,24

код 2д | 0,29 | 0,24 | 0,12 | 0,23

код 2е | 0,26 | 0,23 | 0,14 | 0,29

код 3 | 0,24 | 0,52 | 0,12 | 0,65

НІР0,05 | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,01

При використанні похідних динітроаніліну разом з грамініцидами – інгібіторами АКК показано, що сполуки синергічно посилюють фітотоксичність флуазифопу та тепралоксидиму. Слід відзначити прискорення прояву гербіцидної дії грамініцидів (симптоми фітотоксичності з’являлися на 2-3 добу) при застосуванні разом із синергістами. Зважаючи на відносно подовжені терміни прояву фітотоксичної дії комерційних грамініцидів та залежність їх активності від умов навколишнього середовища, ефективні синергісти можуть знайти застосування при створенні препаративних форм та бакових сумішей.

При дослідженні активності похідного динітроанілінів № 221б у сумішах з грамініцидами в польових умовах встановлено, що сполука не впливає на посилення фітотоксичності феноксапропу до пирію повзучого. Водночас додавання сполуки до розчину для обприскування у дозі 20 г/га помітно посилює гербіцидну активність флуазифопу.

Таким чином, синергісти класу динітроанілінів індукують підвищення активності похідних АОФПК до злакових видів бур’янів, прискорюють реалізацію фітотоксичної дії гербіцидів і можуть зменшувати залежність прояву фітотоксичної дії комерційних грамініцидів від умов навколишнього середовища.

Вплив грамініцидів на загальний вміст Цит-Р450. Першочергову роль у детоксикації грамініцидів відіграють Цит-Р450, які каталізують гідроксилування ксенобіотиків. Кількість та субстратна специфічність цих ферментів варіює у різних рослин і є однією з причин селективності гербіцидів. Тому вивчали вплив гербіцидів – інгібіторів АКК та НА на загальний вміст ферментів групи Цит-Р450 у колеоптилях пшениці.

Встановлено, що НА підвищує вміст Цит-Р450 у колеоптилях пшениці (табл. 6) у 2 рази при вмісті Цит-Р450 в контрольних рослинах 22,3 мМ/г білка.

Таблиця 6

Вплив нафталевого ангідриду (НА) та грамініцидів на загальний вміст Цит-Р450 у колеоптилях пшениці

Варіант | Вміст цитохром-Р450-залежних монооксигеназ, мМ/г білка

НА,

обробка насіння 0,5% розчином | Гербіцид, 10-6 М

контроль | 22,3 ± 1,3

НА | - | 44,3 ± 2,1

НА | феноксапроп | 19,4 ± 1,3

НА | флуазифоп | 26,8 ± 1,2

НА | тепралоксидим | 61,0 ± 1,3

НА | феноксапроп + флуазифоп | 22,8 ± 1,4

НА | флуазифоп +

тепралоксидим | 23,0 ± 0,9

Обробка рослин феноксапропом та флуазифопом за фоном НА знижувала вміст Цит-Р450 до 19,4 і 26,8 мМ/г білка, відповідно. У варіантах з тепралоксидимом відмічали збільшення кількості Цит-Р450. Враховуючи, що тепралоксидим належить до іншого класу хімічних сполук (ЦГД), ніж феноксапроп і флуазифоп (АОФПК), наші дані свідчать про можливі відмінності в механізмах детоксикації цих гербіцидів у рослинах.

Обробка проростків сумішшю феноксапроп + флуазифоп знижувала вміст ферментів до 22,8 мМ/г білка. На фоні сумісного застосування флуазифопу і тепралоксидиму вміст Цит-Р450 зменшувався до 23,0 мМ/г білка, тоді як тепралоксидим, застосований окремо, індукував вміст монооксигеназ – 61,0 мМ/г білка. Це свідчить про можливість досягнення синергічного ефекту між флуазифопом і тепралоксидимом на рівні Цит-Р450.

Отримані результати показують, що грамініциди відрізняються за характером впливу на вміст Цит-Р450, що можливо пов’язано із розбіжностями в хімічній структурі і особливостями метаболізації похідних ЦГД і АОФПК та з множинністю шляхів їх детоксикації в рослинах. Цей аспект дії грамініцидів вивчений недостатньо і представляє значний інтерес з точки зору підвищення фітотоксичності грамініцидів та їх сумішей і попередження виникнення резистентності бур’янів.

Дослідження взаємодії грамініцидів у польових умовах. Протягом 2004-2006 років проводили вивчення взаємодії грамініцидів у польових умовах.

Дослідження у посівах цукрових буряків показали (табл. 7), що грамініциди відрізняються за токсичністю до злакових бур’янів. Феноксапроп у дозі 1 л/га був неефективним проти пирію і посередньо пригнічував однорічні злаки (20 %). Застосування 1,5 л/га феноксапропу значно пригнічувало однорічники. Тепралоксидим і флуазифоп ефективніші проти всього спектра бур’янів. Дія флуазифопу у дозі 0,5 л/га на пирій була помірною. Знищення бур’янів за масою було більшим, ніж за кількістю, що свідчить про інгібування росту злаків.

Суміші гербіцидних препаратів виявилися ефективними як проти однорічних злаків, так і проти пирію. Ефективність суміші Фюзіладу (0,5 л/га) з Фуроре (1,0 л/га) значно перевищувала дію Фуроре у дозі 1,5 л/га, її застосування призводило до повного знищення однорічників і сильного пригнічення пирію. Виявлений синергізм у взаємодії Фюзіладу та Фуроре: фітотоксичність щодо пирію за масою (2004-05 рр.), а також знищення пирію за кількістю (2005 р.). В інших випадках відмічено тенденцію до адитивності. Отримані дані щодо синергічної взаємодії Фюзіладу і Фуроре підтверджують результати вегетаційних експериментів.

В серпні – вересні спостерігалося значне відростання пирію повзучого на ділянках, де застосовували грамініциди окремо. Найбільшу величину відростання спостерігали у варіантах з Фуроре Супер, посередню – у варіанті з Фюзіладом Форте у дозі 0,5 л/га, меншу – у варіантах із внесенням Арамо (1,0 і 1,5) та Фюзіладу (1,5 л/га). Застосування сумішей Фюзілад Форте + Арамо і Фюзілад Форте + Фуроре Супер пригнічувало подальший розвиток оброблених злакових рослин і запобігало відростанню пирію повзучого.

Таким чином суміші грамініцидів Фюзілад Форте + Арамо і Фюзілад Форте + Фуроре Супер високоефективні проти одно- та багаторічних злаків у посівах цукрових буряків. Важливою особливістю їх взаємодії є запобігання подальшому відростанню пирію повзучого.

Грамініциди нетоксичні до культурних рослин, і їх змішування не змінює селективність дії. Завдяки пригніченню грамініцидами пирію спостерігалося збільшення врожаю цукрових буряків порівняно до контролю. Найвищі показники отримані у варіантах із сумішами та Фюзіладом, Арамо в дозах 1,5 л/га. Застосування гербіцидів та їх сумішей не впливало вміст цукру у коренеплодах, який у контролі становив 17,2 %.

При вивченні фітотоксичності грамініцидів та їх сумішей до злакових бур’янів у посівах гороху встановлено, що найвищу активність до пирію має Фюзілад у всіх дозах. Найменш ефективним був Фуроре: у дозах 0,5 і 1,0 л/га його дія була незначною – лише 12-15 % зниження вмісту маси сухої речовини. І тільки при внесенні 2,0 л/га Фуроре його фітотоксичність досягала 40 %, тоді як Арамо і Фюзілад у цій же концентрації діяли в 2 рази ефективніше.

Таблиця 7

Ефективність знищення злакових бур’янів сумішами грамініцидів у посівах цукрового буряку

через місяць після обробки

Варіант | 2004 | 2005

кількість бур’янів, шт./м2 | маса сирої речовини бур’янів, г/м2 | Знищено бур’янів, % | кількість бур’янів, шт./м2 | маса сирої речовини бур’янів, г/м2 | Знищено бур’янів, %

за кількістю | за масою | за кількістю | за масою

пирій | однорічні злаки | пирій | однорічні злаки | пирій | однорічні злаки | пирій | однорічні злаки | пирій | однорічні злаки | пирій | однорічні злаки | пирій | однорічні злаки | пирій | однорічні злаки

Контроль (без обробки) |

132 | 77 | 758 | 458 | 0 | 0 | 0 | 0 | 114 | 96 | 1098 | 574 | 0 | 0 | 0 | 0

Фюзілад Форте 0,5 л/га |

116 | 17 | 179 | 35 | 18 | 78 | 76 | 92 | 74 | 25 | 252 | 69 | 35 | 74 | 77 | 88

Арамо 1 л/га |

75 | 15 | 52 | 29 | 43 | 81 | 93 | 94 | 63 | 17 | 199 | 60 | 45 | 82 | 82 | 90

Фуроре Супер 1 л/га |

130 | 59 | 706 | 170 | 2 | 23 | 7 | 63 | 113 | 50 | 814 | 174 | 1 | 23 | 10 | 70

Фюзілад Форте 0,5 +

Арамо 1,0 | 83 | 10 | 38 | 0 | 37 | 87 | 95 | 100 | 35 | 0 | 17 | 0 | 69 | 100 | 98 | 100

Фюзілад Форте 0,5 +

Фуроре Супер 1,0 | 91 | 0 | 35 | 0 | 31 | 100 | 95S | 100 | 41 | 0 | 0 | 0 | 64S | 100 | 100S | 100

Фюзілад Форте 1,5 л/га |

28 | 2 | 37 | 0 | 79 | 97 | 95 | 100 | 44 | 1 | 11 | 0 | 61 | 99 | 99 | 100

Арамо 1,5 л/га |

29 | 3 | 25 | 0 | 78 | 96 | 97 | 100 | 49 | 2 | 1 | 0 | 57 | 98 | 100 | 100

Фуроре Супер 1,5 л/га |

126 | 47 | 698 | 74 | 5 | 39 | 8 | 84 | 101 | 74 | 986 | 25 | 11 | 47 | 26 | 96

НІР0,05 | 39 | 17 | 127 | 72 | - | 29 | 19 | 173 | 52 | -

Примітка. S – синергізм за Colby.

Застосування гербіцидів у сумішах призводило до сильнішого пригнічення пирію порівняно з їх внесенням окремо. В більшості випадків виявлена тенденція до адитивності. Встановлено синергізм у взаємодії Фуроре і Арамо та Фюзіладу і Арамо.

Грамініциди та їх суміші не проявляли токсичності до рослин гороху, їх застосування підвищувало врожайність культури.

узагальнення та аналіз результатів досліджень

Висока засміченість орних земель України злаковими бур’янами зумовлює широке застосування грамініцидів класів АОФПК і ЦГД та обумовлює актуальність досліджень у напрямку підвищення фітотоксичності гербіцидів та ефективності хімічного контролю злакових бур’янів.

У результаті проведеної роботи нами встановлено шляхи посилення активності грамініцидів. Установлений синергізм у сумішах грамініцидів різних хімічних групп: тепралоксидиму (ЦГД) та флуазифопу і феноксапропу (АОФПК). Підтверджено дані щодо синергічної взаємодії між феноксапропом і флуазифопом до чутливого та середньостійкого злакових видів. Слід відмітити синергічне зниження вмісту хлорофілів а і b (на рівні 90 %) при застосуваннні суміші феноксапроп+флуазифоп.

Показано залежність рівня взаємодії між грамініцидами від умов вирощування рослин. При підвищенні рівня живлення рослин характер взаємодії з адитивного переходить у синергічний. Для підвищення активності грамініцидів за умов посухи використання сумішей виявилось неефективним.

Підвищення активності гербіцидів може бути пов’язано з інгібуванням ферментів їх детоксикації в рослинах. Вперше показано, що флуазифоп і феноксапроп, блокуючи індукцію активності цитохром-Р450-залежних монооксигеназ, знижують потенційну здатність рослин до детоксикації. Вірогідно синергізм у взаємодії грамініцидів обумовлений саме змінами у вмісті Цит-Р450, а регулятори вмісту та активності Цит-Р450 можуть бути синергістами та антидотами грамініцидів.

Важливим напрямком підвищення фітотоксичності грамініцидів є розробка синергістів. Встановлено, що ефективність феноксапропу значно підвищується при застосуванні з попереднім внесенням інгібіторів фотосинтезу – метрибузину та нових похідних класу 3-ал-кіл-тіо-4-аміно-4,5-дигідро-6-R-1,2,4-триазин-5-онів у ґрунт. Також знайдені та досліджені у вегетаційних та польових умовах нові похідні динітроаніліну із синергічною активністю до грамініцидів. На підставі отриманих даних подана заявка на патент України.

В умовах польових дослідів суміші грамініцидів Фюзілад Форте + Арамо і Фюзілад Форте + Фуроре Супер виявилися високоефективними проти одно- та багаторічних злаків у посівах цукрових буряків. Важливою особливістю їх взаємодії є запобігання подальшому відростанню пирію повзучого. У польових дослідах на горосі у взаємодії Фюзіладу з Фуроре встановлена адитивність, синергізм відзначений для варіантів Фуроре+Арамо та Фюзілад+Арамо. Отже відмічені синергічні суміші можна рекомендувати до практичного використання у посівах дводольних культур для боротьби зі злаковими бур’янами.

ВИСНОВКИ

1. Вперше показано синергічне посилення фітотоксичності при взаємодії гербіциду класу циклогександіонів – тепралоксидиму із похідними арилоксифеноксипропіонової кислоти – флуазифопом і феноксапропом до злакових видів рослин.

2. Підтверджено синергізм у взаємодії флуазифопу та феноксапропу у вегетаційних і польових умовах. Вперше показано інгібування відростання пирію повзучого сумішшю флуазифоп+феноксапроп порівняно із застосуванням грамініцидів окремо.

3. Похідні арилоксифеноксипропіонової кислоти флуазифоп і феноксапроп у концентрації 10-6 М знижують вміст цитохром-Р450-залежних монооксигеназ, індукованих нафталевим ангідридом, до контрольного рівня – біля 20 мМ/г білка; на відміну від циклогександіону тепралоксидиму, який підвищував цей показник до 61 мМ/г білка. Зниження вмісту монооксигеназ після обробки арилоксифеноксипропіонатами може обумовлювати посилення активності грамініцидів у сумішах.

4. Застосування феноксапропу з флуазифопом у концентрації 10-6 М синергічно знижувало вміст хлорофілів а і b (на 90 % до контролю) на відміну від дії окремих грамініцидів (50 % інгібування).

5. Ефективність суміші флуазифопу та феноксапропу у концентрації 10-6 М при підвищенні рівня мінерального живлення від контролю (без внесення NPK) до N50P50K50 та N100P100K100 збільшується на