Таблиця 2
Вплив 1,1-циклопропандикарбонової кислоти та хлорсульфурону на накопичення ацетоїну у листках Glycine max (L.) Merr.
Варіанти досліду, мкМ Вміст ацетоїну мкг . г-1 . ч-1 Напрямок зміни фітотоксичності при сумісному застосуванні
1,1-циклопро-пандикарбонова кислота Хлорсульфурон
1 - 0,2 -
10 - 3,3 -
100 - 3,9 -
1000 - 4,1 -
100 0,1 1,3 Антагонізм
100 1 0,2 Антагонізм
100 10 0,1 Антагонізм
- 0,1 0,1 -
НІР 0,95 0,4
m, % 3,9
При досліджені взаємодії гербіцидів - інгібіторів ацетолактатсинтази з іншими інгібіторами синтезу амінокислот встановлено, що синергічний або адитивний ефект спостерігається при застосуванні інгібіторів ацетолактатсинтази (ключовий фермент шляху синтезу амінокислот з розгалуженим вуглецевим ланцюгом) з інгібіторами глутамінсинтетази (ключовий фермент асиміляції амонію) чи 5-енолпірувілшикимат-3-фосфатсинтази (ключовий фермент шикиматного шляху) (табл. 3).
Таблиця 3
Вплив гербіцидів - інгібіторів синтезу амінокислот на Raphanus sativus L.
Варіанти досліду Фітотоксичність*, % до неушкодже-ного контролю Тип взаємодії
Гербіцид Доза, мг/посудину
Гранстар 0,01 80 -
Раундап 0,1 5 -
Баста 0,1 5 -
ЦПК 0,5 0 -
Гранстар+раундап 0,01 + 0,1 100** Синергізм (S)
Гранстар+баста 0,01 + 0,1 100** Синергізм (S)
Гранстар+ЦПК 0,01 + 0,5 75 Антагонізм
Баста + раундап 0,1 + 0,1 30** Синергізм (S)
Баста + ЦПК 0,1 + 0,5 5 (Антагонізм)
Раундап + ЦПК 0,1 + 0,5 5 (Антагонізм)
НІР 0,95 10 -
Примітка. * - візуальна оцінка величини ураження за тиждень після обробки. S - у взаємодії гербіцидів визначений синергізм по Colby S.R. (1963). ** - Посилення активності статистично достовірне.
Гербіциди - інгібітори ацетолактатсинтази взаємодіяли з інгібіторами ацетолактатмутази антагоністично. Зважаючи на значимість даних ферментів у синтезі амінокислот можна стверджувати, що гербіциди - інгібітори синтезу амінокислот взаємодіють синергічно або адитивно, якщо обидва активні стосовно двох різних ключових у біосинтезі ферментів.
Відомо, що відмінності у метаболізмі гербіцидів в рослинах, зокрема класу сульфонілсечовин, є одним із елементів їх селективності. Основною групою ферментів, для яких встановлена участь у деструкції молекул сульфонілсечовин, є цитохром Р450 монооксигенази (ЕС 1.14.14.1) [Schuler M.A., 1996]. В умовах польових дослідів на Cannabis sativa L. показано, що застосування відомого інгібітору мікросомального окислення піперонілбутоксиду сприяє підвищенню активності ряду гербіцидів класу сульфонілсечовин. Ці дані узгоджуються з гіпотезою [Fedtke С., Trebst A., 1987], згідно якої інгібітори мікросомальних монооксигеназних систем є синергістами гербіцидів, а індуктори – антидотами. Розробка та застосування селективних регуляторів мікросомального окислення, як модифікаторів метаболізму гербіцидів, має перспективу в майбутньому. Даний напрямок може базуватися на використанні інгібіторів чи індукторів мікросомального окислення, що запозичені з галузі фармакології.
ДОСЛІДЖЕННЯ АНТИДОТНОЇ АКТИВНОСТІ ПОХІДНИХ
N-(3-ПІРИДОЇЛ)-S,S-ДІАЛКІЛСУЛЬФІЛІМІНІВ ПО ВІДНОШЕННЮ ДО СОЇ
Відомо, що нікотинамід та деякі його похідні сполуки є індукторами мікросомальних оксидаз тварин, зокрема цитохрому Р450 [Zollner H., 1993]. Встановлено, що похідні нікотинаміду володіють антидотною активністю для теплокровних до нітрофенолів. Серед них також виявлені антидоти гербіцидів [Левченко Е.С., Слюсаренко Е.И., Марковский Л.Н. та ін., 1990]. Тому були досліджені в якості модифікаторів активності гербіцидів нові похідні нікотинаміду загальної формули N-(3-піридоїл)-S,S-діалкилсульфіліміни.
Похідні N-(3-піридоїл)-S,S-діалкилсульфілімінів проявляють антидотну активність до гербіцидів класу динітроанілінів, тіокарбаматів, арилоксифеноксипропіонової кислоти та сульфонілсечовин (наведене у порядку зниження величини захисної дії). Знайдено, що найбільш ефективним в якості антидоту є йодид N-(3-піридоїл)-S,S-діізопропилсульфіліміну. Сполука ефективно запобігає токсичній дії трефлану на рослини Glycine max (L.) Merr., що показано в умовах лабораторних, вегетаційних та польових дослідів. Внесення речовини в грунт виявилось більш ефективним, ніж обприскування вегетуючих рослин.
Показано, що антидотна дія похідних R-сульфіліміну пов'язана з підвищенням активності нітрогеназного комплексу бульбочкових бактерій Glycine max (L.) Merr. В наших дослідах азотфіксувальна активність нітрогеназного комплексу бульбочкових бактерій контрольних рослин Glycine max (L.) Merr. складала 12,7 мкМ С2Н2/(рослину х год-1) (прийняте за 100 %), а на варіанті з трефланом - 11,9 мкМ (93 %). Водночас у рослин сої на фоні 0,05 мг/кг йодиду N-(3-піридоїл)-S,S-діізопропилсульфіліміну + трефлан рівень азотфіксувальної активності значно підвищувався, до 20,3 мкМ С2Н2/(рослину х год-1) (158 %). Можливо, одним із чинників посилення азотфіксувальної активності бульбочкових бактерій Glycine max (L.) Merr. під впливом R-сульфілімінів є підвищення деградаційної активності мікроорганізмів, що було виявлено Пароменською Л.Н., Васильченко В.Ф. (1974). Це підтверджується і більш високим ступенем деградації трефлану в грунті в присутності йодиду S,S-діізопропілу-N-(1-метил-3-піридоїл)сульфіліміну (табл. 4).
Обприскування вегетуючих рослин водним розчином антидоту класу R-сульфіліміну в концентрації 0,01 % також посилювало рівень деградації трефлану в грунті. Дещо нижча величина метаболізму гербіциду при додаванні R-сульфілімінів виявлена в рослинах.
Селективність дії антидотів класу похідних сульфіліміну може бути підвищена шляхом обробки насіння культури. Відомі комерційні антидоти картолін та R-25788 (дихлормід) вірогідно не впливали на рівень деструкції трефлану в грунті і значно поступалися за ефективністю дії новим похідним нікотинаміду.
Таблиця 4
Вплив антидота йодиду S,S-діізопропілу-N-(1-метил-3-піридоїл)сульфіліміну на деградацію трефлану у грунті у посівах Glycine max (L.) Merr.
Варіанти досліду Вміст трефлану, мг/кг грунту
Фаза 3-х справжніх листочків* Фаза бутонізації Фаза дозрівання
Контроль** - трефлан, 6,25 мг/кг 5,26а 1,94а 0,05а
Трефлан, 6,25 мг/кг + йодид S,S-діізопропілу-N-(1-метил-3-піридоїл)сульфіліміну концентрацією, мг/кг грунту:
0,05 2,70б 1,79б Не визначено
5,0 4,16в 1,75б Не визначено
500 5,11а 1,69б Не визначено
Трефлан, 6,25 мг/кг грунту + антидоти, обприскування сходів сої водними розчинами:
0,01% - 1,45в Не визначено
Трефлан, 6,25 мг/кг + Картолін, 0,01% - 1,86а 0,04а
Трефлан, 6,25 мг/кг + R-25788, 0,01% - 1,90а 0,04а
Примітка. * - Статистичний аналіз проведений окремо для кожного відбору. Однаковими буквами позначені варіанти, що не відрізняються при 0,95 рівні значущості.
Таким чином, як відомий інгібітор мікросомального окислення піперонілбутоксид, так і нові похідні відомого індуктора мікросомальних оксидаз, передусім йодид S,S-діізопропіл-N-(1-метил-3-піридоїл)-сульфіліміну є перспективними модифікаторами активності гербіцидів.
ФІЗІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ РЕГУЛЮВАННЯ ФІТОТОКСИЧНОЇ ДІЇ ПРОТИЗЛАКОВИХ ГЕРБІЦИДІВ – ІНГІБІТОРІВ АЦЕТИЛ-КоА-КАРБОКСИЛАЗИ
Препарати класу арилоксифеноксипропіонової кислоти можна представити як похідні ілоксану, де фрагмент "2,4-дихлорфенокси-" замінений іншою циклічною структурою [Bauer K., Bieringer H., Hacker E., et al., 1990]. В залежності від гетероциклічного замісника фрагмента “оксифенокси” як польова активність, так і величина інгібування ферменту значно варіюють (табл. 5).
Таблиця 5
Гербіцидна активність похідних класу арилоксифеноксипропіонової кислоти
Гербіциди Хімічна структура Середні польові норми внесення, г/га Величина інгібування активності ацетил-КоА- карбоксилази листків Hordeum vulgare L. sensu lato ІД50, нМ
Фюзилад-супер  125 – 250 2200
Зелек-супер  62,5 – 156 550
Ілоксан  568 - 994 225
Фуроре-супер  60 – 150 200
НІР 0,95 44
m,% 4,1
Огляд інгібіторів ацетил-КоА-карбоксилази та ряду гербіцидів інших класів як гібридних за хімічною будовою сполук був основою створення бази даних фітотоксичних/нефітотоксичних речовин, на основі якої був проведений пошук та розроблений новий високоефективний гербіцид - 5-(4-метилфеніл)-4-феніл-1,2,4-триазол-3-тіо)-ефір 2,4-дихлорфеноксіоцтової кислоти. На рис. 3 приведена залежність впливу змін будови на напрямок та величину фітотоксичної дії відомих та нового гербіцидів. Новий гербіцид ефективний проти одно- та дводольних видів рослин при до- та післясходовому застосуванні у дозах Ј100 г/га. Токсичність його до білих мишей (перорально) становить 4000 мг/кг, що дозволяє віднести гербіцид до класу малотоксичних сполук.
 І ІІ ІІІ IV
Назва сполуки Сполука 2 [I] 2,4-Д [II] Дихлорпроп [III] Дихлофоп- метил [IV]
Чутливі рослини Однодольні та дводольні Дводольні Дводольні Однодольні
Застосування До посіву та по сходах По сходах По сходах По сходах
Рис. 3. Співставлення структури і типу гербіцидної активності (4-метилгексил)-1,2,4-триазол-3-тіо)-ефіру 2,4-дихлорфеноксіоцтової кислоти (Сполука 2) та відомих гербіцидів.
Слід зазначити, що поєднання фрагментів речовини з відомою фізіологічною активністю є продуктивним напрямком створення нових препаратів з прогнозованими властивостями. Згідно цього напрямку були розроблені нові синергісти гербіцидів класу арилоксифеноксипропіонової кислоти класу динітроаніліну: до гербіцидного фрагмента 2,4-динітроаніліну був доданий ліпофільний мембранотропний фрагмент тіофену.
Показано, що синергісти - похідні динітроаніліну підвищують активність гербіцидів класу арилоксифеноксипропіонової кислоти (фюзилад, феноксапроп, пума-супер) до злакових бур'янів без зниження селективності в ряду одно/дводольні види і значно прискорюють прояв фітотоксичної дії. Це встановлено в умовах лабораторних і вегетаційних дослідів на широкому спектрі одно-/дводольних видів рослин (Hordeum vulgare L. sensu lato, Triticum aestivum L., Latuca sativa L., Echinochloa crus-galli L., Avena fatua L., Setaria viridis L., Elуtrigia repens (L.) Nevski, Raphanus sativus L., Chenopodium album L. та інших) та польових дослідів - на Glycine max (L.) Merr. та Solanum tuberosum L. (табл. 6).
Таблиця 6
Урожай Solanum tuberosum L. при застосуванні фюзиладу та його синергістів
Варіанти досліду Урожай картоплі, ц/га Вміст крохмалю, % Вміст аскорбінової кислоти, мг %
Контроль (ручне дворазове прополювання) 350 16,9 26,0
Контроль 210 15,9 26,0
Фюзилад, 100 г/га 347 16,8 26,4
Фуроре, 50 г/га 322 16,7 26,4
№118*, 75 г/га 310 16,3 26,0
Фюзилад, 100 г/га + Фуроре, 50 г/га 370 16,8 26,4
Фюзилад, 100 г/га + №118, 75 г/га 375 16,9 27,0
НІР0,95 15,1 1,7 1,8
m, % 3,1 2,8 3,5
Примітка. * - №118 -2,6-динітро-4-трифторметил-R-тіофен.
Протизлакові препарати застососували по фону зенкору 0,7 кг/га.
Застосування синергічних сумішей пропіонатів суттєво посилювало ефективність боротьби з бур'янами і створювало більш сприятливі умови для вирощування культури. Це зумовлює зростання врожаю при незмінних основних показниках якості бульб Solanum tuberosum L.
Як в польових умовах (табл. 7), так і в вегетаційних дослідах виявлена видова чутливість бур'янів до дії сумішей динітроанілінів та гербіцидів класу арилоксифеноксипропіонової кислоти. Для досягнення синергічного ефекту концентрація динітроаніліну повинна бути нижче, або дорівнювати концентрації гербіциду класу арилоксифеноксипропіонової кислоти. При підвищенні концентрації похідних динітроаніліну величина синергічного посилення активності та селективності дії суміші знижується.
Відомо, що похідні арилоксифеноксипропіонової кислоти реалізують токсичність на рівні ацетил-КоА-карбоксилази, мають антиауксинову дію [Cobb A.H., Barnwell P., 1989], та виступають як іонофори [Crowley J., Prendeville G.N., 1979]. Встановлено, що синергісти – похідні динітроаніліну в діапазоні концентрацій 10-9 – 10-5 М не впливають на активність ацетил-КоА-карбоксилази із листків паростків чутливого виду - Hordeum vulgare L. sensu lato, та на величину інгібування активності ферменту гербіцидами класу арилоксифеноксипропіонової кислоти.
Таблиця 7
Вплив синергіста 2,6-динітро-4-трифторметил-R-тіофену (№118) на фітотоксичність фюзиладу до злакових бур'янів на посадках Solanum tuberosum L.
Варіанти досліду 4 ДПО* 10 ДПО 20 ДПО
1 2 1 2 1 2
Avena fatua L.
Контроль 0 3,2 0 17,0 0 54,3
Фюзилад 100г/га 6 3,0 70 5,0 100 0,1**
118, 75 г/га 0 3,2 3 16,5 45 30,0
Фюзилад 100г/га +118, 75 г/га 31 2,2 100 0,1** 100 0,1**
НІР0,95 - 0,5 - 0,8 - 0,8
m, % - 4,2 - 4,1 - 4,0
Echinochloa crus-galli (L.) Beauv.
Контроль 0 2,1 0 15,0 0 45,0
Фюзилад 100г/га 0 2,1 53 7,0 88 5,0
118, 75 г/га 0 2,1 13 13,0 18 37,1
Фюзилад 100г/га +118, 75 г/га 29 1,5 100 0,7** 100 0,7**
НІР0,95 - 0,7 - 0,9 - 0,9
m, % - 4,2 - 4,0 - 4,0
Elуtrigia repens (L.) Nevski
Контроль 0 12,0 0 17,0 0 29,5
Фюзилад 100г/га 0 12,0 12 15,0 42 17,0
118, 75 г/га 0 12,0 0 17,0 11 26,3
Фюзилад 100г/га +118, 75 г/га 8 10,1 76 4,0 100 1,0**
НІР0,95 - 1,5 - 1,1 - 1,1
m, % - 4,2 - 4,1 - 4,0
Примітки: * - ДПО – діб після обробки; 1 – візуальна оцінка дії: 0 % - неушкоджені рослини контролю, 100 % (**) - рослини загинули; 2 – вміст маси сухої речовини надземної частини рослин, г/м2.
При визначенні впливу динітроанілінів на антиауксинову дію похідних арилоксифеноксипропіонової кислоти встановлено, що гербіциди цього класу суттєво різняться за величиною антиауксинової активності, яка реєструється шляхом визначення інгібування виходу протонів з колеоптилів чутливих видів (Avena sativa L.). Найбільш активним був ілоксан (дихлофоп-метил), найменш активним – фюзилад. Антиауксинова активність фуроре та галоксифопу була близька до активності фюзиладу. Похідні класу динітроаніліну синергічно посилювали антиауксинову дію пропіонатів на дикотекс-індукований вихід протонів з етіольованих колеоптилів паростків Avena sativa L. (табл. 8).
Таким чином, використання сполук, що впливають на функціональну активність мембран клітин чутливих рослин, є перспективним напрямком розробки регуляторів активності гербіцидів інгібіторів ацетил-КоА-карбоксилази.
Таблиця 8
Вплив фюзиладу та синергіста 2,6-динітро-4-трифторметил-R-тіофену (№118) на дикотекс-залежний Н+-вихід із етіольованих колеоптилів Avena sativa L.
Концентрація сполук, мМ Величина виходу протонів, ? рН х ч-1
Фюзилад Синергіст №118
- - 1,45
0,0001 - 1,41
0,001 - 1,33
0,01 - 1,17
- 0,0001 1,41
- 0,001 1,40
- 0,01 1,37
0,0001 0,0001 1,07 S
0,001 0,001 0,53 S
0,01 0,01 0,21 S
НІР 0,95 0,22
m, % 3,3
Примітка. S - у взаємодії гербіциду та його модифікатора активності визначений синергізм по Colby S.R. (1963).
При дослідженні взаємодії інгібіторів ацетил-КоА-карбоксилази показано, що похідні арилоксифеноксипропіонової кислоти можуть взаємодіяти синергічно при спільному застосуванні (див. табл. 6; табл. 9). Найбільший рівень синергічної взаємодії встановлений
Таблиця 9
Особливості взаємодії гербіцидів класу арилоксифеноксипропіонової кислоти
Варіанти досліду Інгібування маси сухої речовини за 14 діб після обприскування, %
Avena fatua L. Echinochloa crus-galli (L.) Beauv. Hordeum vulgare L. sensu lato
Контроль (вода) 0 0 0
Флуазифоп 0,05 кг/га 55 35 46
Зелек 0,05 кг/га 80 75 78
Ілоксан 0,05 кг/га 11 7 7
Фуроре 0,05 кг/га 10 7 7
Флуазифоп+зелек 100 95 89
Флуазифоп+фуроре 100* 100* 93*
Флуазифоп+ілоксан 60 60 54
Зелек+ілоксан 85 84 81
Зелек+фуроре 85 83 82
Ілоксан+фуроре 27 24 21
Флуазифоп 99 % 0,05 кг/га 33 27 29
Фуроре 85 % 0,05 кг/га 7 5 3
Флуазифоп 99 %+фуроре 85 % 62* 48* 57*
НІР 0,95 9 12 11
Примітка. * - синергічне посилення активності статистично достовірне.
|
