Научная статья на тему 'Синтез 1,3-аминосульфидных комплексов, их биологическая эффективность к фитопатогенам, вызывающих корневые гнили и индуцирование реакции устойчивости у Triticum aestivum L'

Синтез 1,3-аминосульфидных комплексов, их биологическая эффективность к фитопатогенам, вызывающих корневые гнили и индуцирование реакции устойчивости у Triticum aestivum L Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
128
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
1.3-АМИНОСУЛЬФИДЫ / ГЕМ-ДИАМИНЫ / ТИОЛЫ / БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ / КОРНЕВАЯ ГНИЛЬ / ХЛОРОФИЛЛ-БЕЛКОВЫЙ КОМПЛЕКС / ПШЕНИЦА / 1 / 3-AMINOSULFIDS / GEM-DIAMINE / THIOLS / BIOLOGICAL EFFICIENCY / ROOT ROT / CHLOROPHYLL-PROTEIN COMPLEX / WHEAT

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Ямалеева А.А., Хайруллина Р.Р., Набеева Р.А., Ямалеев А.М., Фархутдинов Р.Г.

Осуществлен синтез водорастворимых солей 1,3-аминосульфидов. Впервые для их получения в качестве исходных реагентов применены N-(трет-бутилсульфанилметил)бензиланилин, ди(диметилметилсульфанил)фениловый эфир, ди-(диметилметил-сульфанил)фениловый эфир и щавелевая кислота. Впервые выявлен механизм биологической эффективности 1,3-аминосульфидов направленный на повышение устойчивости растений к корневым гнилям, через влияние на защитные системы, такие как активность лектинов, изменение оптических свойств хлорофилл-белковых комплексов, содержание глюкозы. Действие препаратов направлено на активацию устойчивости к фитопатогену и повышению продуктивности растений. Установлено, что синтезированные соединения обладают выраженными иммуностимулирующими и рострегулирующими свойствами. Показана целесообразность их применения в комплексной системе защиты растений от корневой гнили и снижению распространения грибных фитопатогенов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Ямалеева А.А., Хайруллина Р.Р., Набеева Р.А., Ямалеев А.М., Фархутдинов Р.Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SYNTHESIS OF 1,3-AMINOSULFIDE COMPLEXES, THEIR BIOLOGICAL ACTIVITY TOWARDS PHYTOPATHOGENS OF ROOT ROT AND INDUCTION OF STABILITY REACTION OF TRITICUM AESTIVUM L

Water soluble salts of 1,3-aminosulfides have been synthesized. For this purpose, N-(tert-butylsulfanylmethyl)benzylaniline, di(dimethylmethylsulfanyl)phenyl ether, dimethylmethyl-sulfanyl)phenyl ether and oxalic acid have been first used. A mechanism of 1,3-aminosulfides biological activity has been first elucidated. It is directed to enhancement of plants’ resistance towards root rots and based on such protection systems as lectin activity, changes in optical properties of chlorophyll-protein complexes, and contents of glucose. Action of the perpetrates activates the resistance towards phytopathogen and the increase in the productivity of plants. It has been found that the synthesized compounds has immunostimulating and growth-regulatory properties. The advisability of their application to the protection of plants from root rots and reducing the spread of fungal phytopathogen.

Текст научной работы на тему «Синтез 1,3-аминосульфидных комплексов, их биологическая эффективность к фитопатогенам, вызывающих корневые гнили и индуцирование реакции устойчивости у Triticum aestivum L»

УДК 541.11

СИНТЕЗ 1,3-АМИНОСУЛЬФИДНЫХ КОМПЛЕКСОВ, ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ К ФИТОПАТОГЕНАМ, ВЫЗЫВАЮЩИХ КОРНЕВЫЕ ГНИЛИ И ИНДУЦИРОВАНИЕ РЕАКЦИИ УСТОЙЧИВОСТИ У тктсим AESTIVUM ь.

© А. А. Ямалеева1, Р. Р. Хайруллина2, Р. А. Набеева1*, А. М. Ямалеев3, Р. Г. Фархутдинов1, А. Г. Ибрагимов2

1 Башкирский государственный университет Россия, Республика Башкортостан, 450076 г. Уфа, ул. Заки Валиди, 33.

2Институт нефтехимии и катализа РАН Россия, Республика Башкортостан, 450075 г. Уфа, пр. Октября, 141.

3Башкирский НИИ сельского хозяйства Россия, Республика Башкортостан, 450059 г. Уфа, ул. Рихарда Зорге, 19.

*Еmail: regina-24-@mail.ru

Осуществлен синтез водорастворимых солей 1,3-аминосульфидов. Впервые для их получения в качестве исходных реагентов применены К-(трет-бутилсульфанилметил)бензилани-лин, ди(диметилметилсульфанил)фениловый эфир, ди-(диметилметил-сульфанил)фениловый эфир и щавелевая кислота. Впервые выявлен механизм биологической эффективности 1,3-аминосульфидов направленный на повышение устойчивости растений к корневым гнилям, через влияние на защитные системы, такие как активность лектинов, изменение оптических свойств хлорофилл-белковых комплексов, содержание глюкозы. Действие препаратов направлено на активацию устойчивости к фитопатогену и повышению продуктивности растений. Установлено, что синтезированные соединения обладают выраженными иммуностимулирующими и рострегулирующими свойствами. Показана целесообразность их применения в комплексной системе защиты растений от корневой гнили и снижению распространения грибных фитопатогенов.

Ключевые слова: 1.3-аминосульфиды, гем-диамины, тиолы, биологическая эффективность, корневая гниль, хлорофилл-белковый комплекс, пшеница.

Введение

Фундаментальные молекулярно-генетические исследования, проведенные в области устойчивости растений к фитопатогенам позволили прийти к заключению, что наиболее перспективными и экологически безопасными являются методы и способы направленные на индицирование устойчивости, стимулирование защитных реакций и управление иммунной системой растения воздействуя на растение физиологически активными органическими соединениями [1]. Иммуномодуляторы, способные одновременно сдерживать развитие болезней и воздействовать на физиолого-биохимические механизмы устойчивости, входят в современный арсенал средств используемых в высокотехнологичном растениеводстве [2, 3]. Азот- и серосодержащие органические соединения являются перспективными в качестве эффективных средств защиты растений [3— 5] и занимают одно из лидирующих позиций в производстве препаратов, обладающих против патогенных грибов, Fusarium и Bipolaris sorokiniana вызывающих корневые гнили у Triticum durum Desf. Потери урожая от этой болезни составляют в среднем 15 %, а в годы эпифотий до 50 %. Среди широко используемых фунгицидов доминирующее положение занимают препараты Премис 200, «Бисол», «Купробисан», «Байтан универсал» и др.

Основным средством борьбы с почвенной и поверхностно-семенной инфекцией является предпосевное протравливание семян химическими пре-

паратами [6]. Применение предлагаемого способа позволяет достаточно эффективно повысить продуктивность и снизить развитие фитопатологий без загрязнения окружающей среды [7-9].

Согласно вышесказанному, поиск и создание новых более эффективных препаратов является важной и актуальной задачей. В связи с этим, нами был осуществлен синтез стабильных водорастворимых солей с щавелевой кислотой и медным купоросом, а затем исследована фунгицидная, рост- и иммуностимулирующая активность.

Методика исследования

Эксперименты ЯМР проводили на спектрометре Bruker Avance 400 (400.13 МГц для по стандартным методикам фирмы Bruker, растворитель - CDCI3. Элементный состав образцов определяли на анализаторе Karlo Erba 1106. Температуры плавления определены на приборе РНМК 80/2617. Для колоночной хроматографии использовали си-ликагель КСК (100-200 мкм). Используемые растворители очищали, осушали, перегоняли согласно методикам [10].

Синтез 1,3-аминосульфидов (1-3) аминомети-лированием тиолов с помощью гем-диаминов. В стеклянный реактор, снабженный магнитной мешалкой, обратным холодильником помещали 10 ммоль соответствующего тиола, 12 ммоль (22 ммоль) гем- диамина, 0.5 ммоль катализатора SmCl36H2O. Реакционную смесь перемешивали 6

ч, поддерживая заданную температуру (60 °С), затем из реакционной массы выделяли соответствующие 1,3-аминосульфиды [10, 11].

N [(трет-Бутилсульфанил)метил] -^бензила-нилин (1). Выход - 0.21 г (73%), пв20 1.6070, Я/ 0.67 (гексан : этилацетат / 2:1). ИК-спектр, см-1: 456, 510, 693, 749, 898, 955, 1154, 1209, 1274, 1386, 1454, 1504, 1599, 3086-2861. Спектр ЯМР 1Н, CDaз, 5, м.д., //Гц: 1.40 (уш.с, 9Н, Н5-19-20), 4.65 (с, 2Н, Н6), 4.68 (уш.с, 2Н, Н2), 6.83 (т, 1Н, Н16), 6.93 (д, 2Н, Н14-18, / 8 Гц), 7.25-7.41 (наложение сигналов, 7Н, Н8-12-15-17). Найдено, %: С 75.23; Н 8.52; N 4.74; S 11.41. С18Н23Ш. Вычислено, %: С 75.74; Н 8.12; N 4.91; S 11.23.

о-Бис-[(Д^-диметил)метиламин]-п-тиофенол (2). Выход - 0.27 г (80%), пв20 1.5478, Я/ 0.39 (гексан : этилацетат / 2:1) [6]. Найдено, %: С 61.32; Н 7.24; N 8.01; S 18.97. Сl8Н24N2S2O. Вычислено, %: С 62.03; Н 6.94; N 8.04; О 4.59; S 18.40.

Ди{4-[(тетрагидро-4Н- 1,4-оксазин-4-ил)метил-сульфанил]}-фениловый эфир (3). Выход - 0.4 г (95%), т.пл. 112-115°С, Я/ 0.47 (гексан : этилацетат / 2:1) [7]. Найдено, %: С 61.12; Н 6.56; N 6.45; S 14.89. С22Н28N2OзS2. Вычислено, %: С 61.08; Н 6.52; N 6.48; S 14.82.

[^-(трет-Бутилсульфанилметил)-Ы-бензилани-лин щавелевокислый] сульфат меди пентагидрат (1а). В стеклянный реактор, установленный на магнитной мешалке, при комнатной температуре помещают 10 ммоль 1,3-аминосульфида 1 и 10 ммоль щавелевой кислоты в 1 мл воды, затем добавляют 10 ммоль медного купороса CuSO4•5H2O в 1 мл воды, затем перемешивают смесь в течение 30 мин и получают водорастворимую соль Выход - 0.25 г (95%). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д., DMSO-d6: 1.26 (уш.с, 9Н, СНз), 3.69 (уш.с, 2Н, СН), 4.52 (уш.с, 2Н, СН2), 6.98-7.37 (м, 10Н, Аг).

Синтез водорастворимых солей на основе бис-1,3-аминосульфидов 2a и 3a. К 10 ммоль бис-1,3-аминосульфида добавляют 10 ммоль щавелевой кислоты (СООН)2 в 2 мл воды, затем смесь перемешивают 15 мин.

ди-[4-(Диметиламинометилсульфанил)-фени-ловый] эфир щавелевокислый (2а). Выход - 0.26 г (98%). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д., DMSO-d6: 2.40 (уш.с, 12Н, СНз), 4.58 (уш.с, 4Н, СН2), 6.82 и 7.26 (м, 8Н, Аг).

ди- {4-[(Тетрагидро-4Н-1,4-оксазин-4-ил)-ме-тилсульфанил]-фениловый} эфир щавелевокислый (3а). Выход - 0.46 г (96%). Спектр ЯМР 1Н, 5, м.д., DMSO-d6: 3.08 (уш.с, 8Н, 4СН2), 3.80 (уш.с, 8Н, 4СН2), 4.60 (с, 4Н, 2СН2), 6.94 и 7.44 (м, 8Н, Аг). Экспериментальная биологическая часть Объектами исследования служили растения яровой пшеницы ТгМсит aestivum Ь. сорта Башкирская 26. В лабораторных условиях проанализировано влияние на прорастание семян пшеницы 3 солей на основе 1,3-аминосульфидов в различной концентрации (0.1, 0.01, 0.001%), а также на мор-

фометрические показатели и фунгицидную активность. В качестве эталонного препарата были использованы близкие аналоги по строению и свойствам тетраметилметилендиамин щавелевокислый «Бисол» и тетраметилметилендиамин щавелево-кислый-сульфат меди пентагидрат «Купробисан». Контролем служили не обработанные семена. Обработанные семена (0.1, 0.01, 0.001% растворами препаратов), проращивались рулонным методом при смешанном освещении и температуре воздуха 18-21 °С в течение 7 сут. Оценивали морфометрические показатели. Фунгицидную активность препаратов оценивали по снижению пораженности пшеницы корневой гнилью. Естественная зараженность семян пшеницы составила 44.3-45.4%. Фунгицидная эффективность препаратов определялась по количеству не-зараженных проростков в процентном выражении. Биологическую эффективность вычисляли по формуле Аббота [5]. Концентрацию белка в пробах определяли методом Лоури [9]. Количественное содержание глюкозы определяли на биохимическом автоматическом анализаторе Cormey Livia. Для изучения оптических характеристик хлорофилл-белковых комплексов (ХБК) листьев применяли метод лазерной спек-трофотометрии [12]. Активность лектинов определяли с помощью реакции гемагглютинации на планшетах Такачи [13]. Все эксперименты проводили не менее, чем в трех биологических, биохимические анализы в пяти повторностях. Для статистической обработки результатов использовали компьютерную программу фирмы StatSoft (Statistica 6.0).

Результаты и их обсуждение

Каталитическое аминометилирование трет-бутилтиола и ди(4-сульфанил)фенилового эфира с помощью гем-диаминов при мольном соотношении тиол : гем-диамин = 10:12 в разработанных условиях (60 °С, 6 ч, CHCI3) проходит селективно с образованием соответствующих ^(т^ет-бутилсуль-фанилметил)-Ы-бензиланилина (1), ди-(4-(диметил-аминометилсульфанил)фенилового эфира (2) и ди-(4-((тетрагидро-4Н- 1,4-оксазин-4-ил)метилсульфа-нил)фенилового эфира (3) с выходами 73-95% в присутствии 5мол% SmCl36H2O в качестве катализатора [9, 10].

При взаимодействии ^(т^ет-бутилсульфа-нилметил)-№бензиланилина (1) с щавелевой кислотой и медным купоросом [мольное соотношение 1,3-аминосульфид: (COOHh : CuSO4^5H2O = 1 : 1 : 1, 20 мин, 20°С] получена водорастворимая соль (1a), а соли (2а) и (3а) были получены взаимодействием соответствующих бис-1,3-аминосульфидов (2) и (3) с щавелевой кислотой в условиях [бис-1,3-аминосульфид: (COOffh =1 : 1, 15 мин, 20 °С] с выходами 95-98% соответственно (рис. 1).

При проведении биологических испытаний сравнивали соединение 1a с близким по химическому строению «Купробисаном», а соединения 2а и 3а - с «Бисолом».

Ме Ме

Ме

К

N N.

Ме Ме

(СООН)2 С^О, 5Н20

S

Ме

SH

С

N N.

2, 3

Ме Ме

S

Ме

(СООН)2

Л'

Я'=Вп (1, 1а); ЛЛ^ = Ме2К (2, 2а), ЛК.ВД=0(СН2СН2)2К (3, За)

Л'

• (СООН)2. CuSO4 5Н20 1а

■ (СООН)2

2а, 3а

Рис. 1. Схема получения соединений: [#-(трет-Бутилсульфанилметил)^-бензиланилин щавелевокислый] сульфат меди пентагидрат (1а), ди-[4-(Диметиламинометилсульфанил)-фениловый] эфир щавелевокислый (2а), ди-{4-[(Тетрагидро-4Н-1,4-оксазин-4-ил)-метилсульфанил]-фениловый} эфир щавелевокислый (3а).

R

к

R

N

N

к

1

Л

N

N

S

Л

S

Л

S

Л

S

Л

N

Л

С целью выявления отрицательных эффектов (1а-3а) на растения исследовали их влияние на всхожесть, рост проростков и корней пшеницы. Из табл. 1 видно, что все соединения (1а-3а) увеличивают всхожесть семян пшеницы на 0.6—18.1% по сравнению с контролем. При обработке семян препаратами рост корневой системы в длину был меньше по сравнению с контролем (исключение 1а - 0.1%, здесь наблюдалась активация роста корней по сравнению с контролем). Рост проростков в длину увеличивался в пределах 6.3-38.7 % по сравнению с контролем.

Как видно из табл. 1 в 1-й группе (1а, «Куп-робисан» и контроль) полное обеззараживание семян оказал препарат 1а при концентрации раствора 0.1.

Снижение концентрации раствора приводило к увеличению количества зараженных проростков. Причем степень увеличения заражения была более выражена по сравнению с эталонным препаратом «Купробисан». Интересным с нашей точки зрения является то, что препарат 1а стимулировал рост корней в высокой концентрации. Всхожесть семян была сопоставима у препарата 1а с «Купробисан».

Таблица 1

Влияние солей аминосульфидов на биоморфологические показатели пшеницы

Соединение Концентрация р-ра Зараженность проростков, % % поражения Средняя длина ростков, см Средняя длина корня, см Отношение стебель/корень Всхожесть, %

Баллы, %

0" | 1ь | 2е

0.1 100 0 0 0 9.9±1.1 14.3±1.3 0.70 86.2

1а 0.01 86.2 13.8 0 13.8 12.6±1.2 10.7±1.2 1.17 88.6

0.001 78.8 19.6 1.6 24.2 12.9±1.0 7.8±1.2 1.65 89.5

Купроби-сан 0.1 0.01 96.0 93.0 4.0 7.0 0 0 4.0 7.0 12.5±1.3 10.1±1.0 10.1±1.2 8.1±1.0 1.11 1.24 88 ОО СГ\

0.001 86.0 12.0 2 14.0 9.4±1.2 6.5±1.4 1.46 92

Контроль - 55.7 29.5 14.8 44.3 9.3±1.2 12.1±1. 1 0.77 80.1

0.1 86.7 13.3 0 13.3 10.1±1.2 10.2±1.1 0.99 81.7

2а 0.01 86.0 14.0 0 14.0 11.3±1.2 11.3±1.2 1.0 85.7

0.001 81.2 9.4 9.4 18.8 11.3±1.3 11.2±1.2 1.01 92.8

0.1 88.9 11.1 0 18.2 9.0±1.0 12.0±1.0 0.75 79.1

3а 0.01 81.8 14.6 3.6 11.1 10.2±1.2 12.1±1.4 0.84 78.6

0.001 61.7 28.3 10.0 38.3 12.3±1.4 13.0±1.2 0.95 85.7

0.1 85.0 9.0 6.0 15.0 11.0±1.0 14.5±1.4 0.76 68.0

Бисол 0.01 66.0 21.0 13.0 34.0 11. 9± 1.0 15.2±1.1 0.78 88.0

0.001 52.0 32.0 16.0 48.0 12.6±1.2 15.9±1.2 0.79 94.0

Контроль - 54.6 29.9 15.5 45.4 9.5±1.2 12.18±1.2 0.78 78.6

р>0.05 по сравнению с контролем

Примечание: а — здоровые проростки, Ь — растения с поражением до 50%, с — растения с поражением свыше 50%

Влияние препаратов 2-й группы (2а, 3а, «Бисол» и контроль) на биоморфологические показатели пшеницы была различной (табл. 1). Так под действием препаратов 2а и 3а степень зараженности при высоких концентрациях (0.1 и 0.01) была сопоставима с эталоном, а при низкой концентрации, когда «Бисол» не проявлял фунгицидной активности у препарата 2а процент заражения проростков на 30 % был меньше, чем у контроля. К тому же, при действии препарата 2а мы наблюдали благоприятное (> 1) соотношение побег/корень, что свидетельствует об отсутствии ингибирующего действия на проростки которое наблюдалось в том числе и у «Бисола».

Таким образом, соединения 1а-3а являются малофитотоксичными, обладают высокой биологической эффективностью к корневым гнилям и значения по морфологическим показателям значительно превышают данные контроля и известных препаратов «Бисол» и «Купробисан».

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Все исследуемые соединения (1а-3а) в различной степени подавляли развитие корневой инфекции (рис. 2). Так, биологическая эффективность 1а составила 41.5%, 54.8%, 79.5% относительно контроля, тогда как, для 2а - 58.8%, 57.5%, 48.7%, для 3а - 62.8%, 49.8%, 13% соответственно. Таким образом, препарат 1а оказывал достаточно высокий уровень подавления семенной инфекции, превысив в концентрации 0.1/% фунгитоксические свойства «Купробисана». Обработка семян препаратами 2а и 3а в концентрациях 0.1% и 0.01% превысила действие «Бисола».

Исследование растений, подвергнутых обработке соединениями (1a—3a), показали, что эти соли влияют также на те этапы метаболизма растений, которые сопряжены с изменением активности лек-тинов мембран ХБК и оптических свойств листьев (табл. 2). Оптические параметры листьев отражают функциональное состояние хлорофилла и позволяют определить его количество.

Было установлено, что обработка (1a-3a) соединениями способствовало увеличению коэффициента абсорбции (АЬ%) ХБК на 1.7-15.5% и снижению диффузного отражения на 11.5-35.1% по сравнению с контролем. Эти данные позволяют сделать предположение, что у обработанных исследуемыми препаратами растений будет лучше чистая продуктивность фотосинтеза и что в совокупности со снижением числа пораженных растений приведет к повышению общей продуктивности.

Увеличение содержания глюкозы является вторым инструментом при образовании аддукта с ключевым индуктором процессов формирования системного иммунитета - салицилатом, свидетельствуют о пролонгированной активности ферментных систем, катализирующих ассимиляторные реакции синтеза моно-дисахаридов в растительной клетке.

В литературе имеются данные об изменении интенсивности фотосинтеза в условиях различной экзогенной обработки, сопровождающейся изменением гемагглютинирующей активностью белков в листьях [14, 15]. В связи с этим мы исследовали влияние 1,3-аминосульфидов на изменение ге-магглютинирующей активности лектинов. Выявили, что обработка (1a-3a) соединениями способствовало увеличению гемагглютинирующей активности лектинов от 2 до 8 раз. Это согласуется с ранее полученными данными по влиянию «Гуми» на активность гречихи [16]. Основываясь на данных литературы, об участии лектинов в изменении эффективности передачи электронов от светособи-раюшего комплекса на реакционные центры [14], можно предположить, что механизм улучшения работы ХБК связан, в том числе и с активностью лектинов. Это является подтверждением ранее разработанного предположения, что лектиновая активность ХБК и связанные с нею изменения в абсорбции света хлоропластами являются показателем состояния иммунной системы листового аппа-

120

80

40

■^т-г-

1а купробисан 2а 3а бисол

□ 0.1 100 91 70.7 59.9 67

■ 0.01 68.8 84.2 69.2 75.6 25.1

■ 0.001 45.4 68.4 58.6 15.6 5.3

Рис. 2. Биологическая эффективность препаратов (снижение распространения поражения растений) при предпосевной обработке 1,3-аминосульфидами (1а-3а), «Купробисаном» и «Бисолом» против корневой гнили.

0

Таблица 2

Влияние 1,3-аминосульфидов (1а-3а), «Купробисана» и «Бисола» на оптические характеристики (АЬ,% и Rd,%) хлоро-_филл-белковых комплексов (ХБК), гемагглютинирующая активность, содержание глюкозы листьев пшеницы_

Соединение Концентра- АЬ,%" Rd,%6 Гемагглютинация, Глюкоза, моль/л

ция р-ра титр

1а 0.1 69.42

0.01 68.97

0.001 67.42

Купробисан 0.1 67.10

0.01 66.96

0.001 66.50

Контроль - 60.10

2а 0.1 60.87

0.01 57.08

0.001 56.28

3а 0.1 69.04

0.01 64.99

0.001 55.25

Бисол 0.1 60.45

0.01 59.78

0.001 58.48

Контроль - 59.85

Примечание: а — процент абсорбции света ХБК, Ь —

11.26 1/128 30.36

12.16 1/64 24.15

15.80 1/32 17.76

11.45 1/128 25.53

12.56 1/64 17.56

13.58 1/64 15.45

17.85 1/32 10.44

13.05 1/256 13.05

14.07 1/128 10.62

15.79 1/64 8.16

12.24 1/64 30.06

12.20 1/64 14.52

19.51 1/64 11.22

11.14 1/128 12.33

12.45 1/64 11.42

13.00 1/32 10.71

18.81 1/32 10.3

отражения света ХБК

рата и устойчивости к патогенным болезням [19]. Положительное влияние оказали на накопление глюкозы в листьях препараты 1а и 3а, что также свидетельствует о стимулирующем влиянии исследуемых препаратов на интенсивность фотосинтеза.

Способность к связыванию лектинов с амино-аминосульфидными комплексами объясняют наличием на Оконце лектинов корней пшеницы аргинина. Ионизируемые группы этой аминокислоты имеют рК1 = 18.48, тогда как у другой основной аминокислоты лизина эта величина составляет рК1 = 10.53, все другие белковые аминокислоты имеют значительно низкие значения рК (в пределах 4 ед.). При диссоциации гистидиновая группа концевого аргинина приобретает сильный положительный заряд. Это обуславливает связывание ^концевой молекулы с анионными группами щавелевой кислоты и сульфогруппами аминосульфидных комплексов. Это в свою очередь способствует изменению конформации молекул лектинов с раскрытием маскированных потенциальных сайтов, ведущих к увеличению активности индуцированных защитных реакций в организме растения.

Способность к связыванию лектинов с амино-сульфидами объясняется наличием потенциальных сайтов ^гликолизирования, которые позволяют находить маскированные конфигурации углеводов и, по всей вероятности, другие конформации биомолекул, что обусловливает и объясняет полифункциональность и специфичность лектинов [18].

Коэффициент диффузного отражения Rd в определенной степени отражает состояние внутренней структуры листа [17] и чем он меньше, тем больше световой энергии поглощается листом. При инфицировании растений снижается коэффициент поглощения, как правило, падает титр гемагглюти-

нирующей активности, повышается коэффициент диффузного отражения и это приводит к снижению продуктивности фотосинтетического процесса [19]. Таким образом, наблюдаемые нами изменения в составе ХБК, в морфометрических показателях, в изменении устойчивости к патогену под действием препаратов 1а-3а, позволяют нам сделать заключение о иммуно- и рострегулирующей активности препаратов.

Не исключено, что среди производных 1,3-аминосульфидов при углубленном исследовании данной группы соединений могут быть найдены более эффективные и нетоксичные вещества, которые будут обладать не только пролонгированной иммуностимулирующей активностью, но и способствовать повышению продуктивности растений и их устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды.

Выводы

Осуществлен синтез водорастворимых солей 1,3-аминосульфидов (1а-3а). Впервые для получения соединения 1а в качестве исходного реагента применен ^-(трет-бутилсульфанилметил)бензил-анилин, для 2а — ди(диметилметилсульфанил)-фениловый эфир и щавелевая кислота, для 3а - ди-(диметилметилсульфанил)фениловый эфир и щавелевая кислота.

Выявлена биологическая эффективность 1,3-аминосульфидов (1а—3а) по обеспечению устойчивости растений к корневым гнилям через влияние на защитные системы, такие как активность лекти-нов, изменением оптических свойств ХБК, содержание глюкозы, и по механизму действия препараты являются активаторами не только болезнеустойчивости, но и продуктивности растений. Установ-

лено, что соединения 1а (при концентрации 0.1%), 2а и 3а (во всех трех концентрациях) обладали ярко выраженными иммуно- и рострегулирующими свойствами и превышали аналогичные свойства «Купробисана» и «Бисола».

Показана целесообразность применения 1,3-аминосульфидов в комплексной системе защиты растений от корневой гнили и снижению распространения грибных фитопатогенов.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты 14-03-00240-а, 14-03-97023 р_поволжье_а и 14-03-31360 мол_а).

ЛИТЕРАТУРА

1.

2.

Тютерев С. Л. // Вестник защиты растений. 2000. №1. С. 11-35.

Касимова Р. И., Ахатова А. Р., Ибрагимов Р. И., Яруллина Л. Г. // Вестник Башкирского университета. 2013. Т. 18. №3. С. 713-715.

3. Ямалеев А. М., Сахибгареев А. А. Иммуногенетические и агрохимические принципы повышения устойчивости зерновых культур в интегрированной системе защиты растений. Уфа: Мир печати, 2010. 248 с.

4. Ямалеев А. М., Сахибгареев А. А., Ямалеева А. А. Геномный анализ иммунитета и фитозащита. Уфа: Мир печати, 2014. 256 с.

5. Белан С. Р., Гранов А. Ф., Мельников Г. М. Новые пестициды: Справочник. Москва: Грааль, 2001. 196 с.

6. Миронова Л. Н., Реут А. А., Юлбарисова Р. Р. // Вестник Башкирского университета. 2013. Т. 18. №3. С. 748-749.

7. Akbari-Vafaii A., Ketabchi S., Moradshahi A. // Archives of Phytopathology and Plant Protectin. 2014. Vol. 47. P. 18931904.

8. Abdel-Monaim M. F., Ismail M. E., Morsy K. M. // Mycobi-ology. 2012. Vol. 39. P. 290-298.

9. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. Москва: Мир, 1976. 437 с.

10. Хайруллина Р. Р., Акманов Б. Ф., Тюмкина Т. В., Кунако-ва Р. В., Ибрагимов А. Г. // Журнал органической химии. 2012. №2. С. 189-193.

11. Хайруллина Р. Р., Акманов Б. Ф., Кунакова Р. В., Ибрагимов А. Г. // Журнал органической химии. 2012. №7. С. 907-912.

12. Lisker J. S. // Automatic control of food and biological processes. Paris: Elsevier. 1994. 152 с.

13. Луцик М. Д., Панасюк Е. Н. Лектины. Львов: Высшая школа, 1981. 156 с.

14. Жесткова И. М., Молотковский Ю. Г. // Ученые записки Тартус. ун-та. 1989. Вып. 870. С. 108-113.

15. Кириченко О. В., Тищенко О. М. // Укр. бюхим. журн. 2005. Т. 77. №4. С. 133-137.

16. Ямалеева А. А. // Вестник ВОГИС. 2001. №18. С. 10-14.

17. Ямалеева А. А., Набеева Р. А., Усачев С. А., Гималетди-нова Г. С., Газизова Г. Ч., Гайсина Р. А., Ямалеев О. А., Ишмухаметов С. С. // Всероссийская конференция «Современные проблемы биохимии и биотехнологии» Уфа. 24-27 сентября 2013. Уфа: РИЦ БашГУ, 2013. С. 206-210.

18. Ямалеева А. А., Мустафина М. К. // III Съезд биохимического общества. 2002. С. 322-323.

19. Ямалеева А. А. Лектины растений и их биологическая роль: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. СПб, 2002, 50 с.

Поступила в редакцию 17.12.2014 г.

SYNTHESIS OF 1,3-AMINOSULFIDE COMPLEXES, THEIR BIOLOGICAL ACTIVITY TOWARDS PHYTOPATHOGENS OF ROOT ROT AND INDUCTION OF STABILITY REACTION OF TRITICUM AESTIVUM L.

© A. A. Yamaleyeva1, R. R. Khayrullina2, R. A. Nabeyeva1*, A. M. Yamaleyev3, R. G. Farkhutdinov1, A. G. Ibragimov2

1Bashkir State University 32 Zaki Validi St., 450076 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

2Institute of Petrochemistry and Catalysis, RAS 141 Oktyabrya Ave., 450075 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

3Bashkir Research Institute of Agriculture 19 Zorge St., 450059 Ufa, Republic of Bashkortostan, Russia.

*Email: regina-24-@mail.ru

Water soluble salts of 1,3-aminosulfides have been synthesized. For this purpose, N-(tert-butylsulfanylmethyl)benzylaniline, di(dimethylmethylsulfanyl)phenyl ether, dimethylmethyl-sulfanyl)phenyl ether and oxalic acid have been first used. A mechanism of 1,3-aminosulfides biological activity has been first elucidated. It is directed to enhancement of plants' resistance towards root rots and based on such protection systems as lectin activity, changes in optical properties of chlorophyll-protein complexes, and contents of glucose. Action of the perpetrates activates the resistance towards phytopathogen and the increase in the productivity of plants. It has been found that the synthesized compounds has immunostimulating and growth-regulatory properties. The advisability of their application to the protection of plants from root rots and reducing the spread of fungal phytopathogen.

Keywords: 1,3-aminosulfids, gem-diamine, thiols, biological efficiency, root rot, chlorophyll—protein complex, wheat.

Published in Russian. Do not hesitate to contact us at bulletin_bsu@mail.ru if you need translation of the article.

REFERENCES

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Tyuterev S. L. Vestnik zashchity rastenii. 2000. No. 1. Pp. 11-35.

2. Kasimova R. I., Akhatova A. R., Ibragimov R. I., Yarullina L. G. Vestnik Bashkirskogo universiteta. 2013. Vol. 18. No. 3. Pp. 713-715.

3. Yamaleev A. M., Sakhibgareev A. A. Immunogeneticheskie i agrokhimicheskie printsipy povysheniya ustoichivosti zernovykh kul'tur v integrirovannoi sisteme zashchity rastenii [Immunogenetic and agrochemical principles of increasing the resistance of crops in the integrated system of plant protection]. Ufa: Mir pechati, 2010.

4. Yamaleev A. M., Sakhibgareev A. A., Yamaleeva A. A. Genomnyi analiz immuniteta i fitozashchita [Genomic analysis of the immunity and phytoprotection]. Ufa: Mir pechati, 2014.

5. Belan S. R., Granov A. F., Mel'nikov G. M. Novye pestitsidy: Spravochnik [New pesticides: Handbook]. Moscow: Graal', 2001. 196 c.

6. Mironova L. N., Reut A. A., Yulbarisova R. R. Vestnik Bashkirskogo universiteta. 2013. Vol. 18. No. 3. Pp. 748-749.

7. Akbari-Vafaii A., Ketabchi S., Moradshahi A. Archives of Phytopathology and Plant Protectin. 2014. Vol. 47. Pp. 1893-1904.

8. Abdel-Monaim M. F., Ismail M. E., Morsy K. M. Mycobiology. 2012. Vol. 39. Pp. 290-298.

9. Gordon A., Ford R. Sputnik khimika [Chemist's satellite]. Moscow: Mir, 1976.

10. Khairullina R. R., Akmanov B. F., Tyumkina T. V, Kunakova R. V., Ibragimov A. G Zhurnal organicheskoi khimii. 2012. No. 2. Pp. 189-193.

11. Khairullina R. R., Akmanov B. F., Kunakova R. V., Ibragimov A. G Zhurnal organicheskoi khimii. 2012. No. 7. Pp. 907-912.

12. Lisker J. S. Automatic control of food and biological processes. Paris: Elsevier. 1994.

13. Lutsik M. D., Panasyuk E. N. Lektiny [Lectins]. L'vov: Vysshaya shkola, 1981.

14. Zhestkova I. M., Molotkovskii Yu. G. Uchenye zapiski Tartus. un-ta. 1989. No. 870. Pp. 108-113.

15. Kirichenko O. V, Tishchenko O. M. Ukr. biokhim. zhurn. 2005. Vol. 77. No. 4. Pp. 133-137.

16. Yamaleeva A. A. Vestnik VOGIS. 2001. No. 18. Pp. 10-14.

17. Yamaleeva A. A., Nabeeva R. A., Usachev S. A., Gimaletdinova G. S., Gazizova G Ch., Gaisina R. A., Yamaleev O. A., Ishmukhame-tov S. S. Vserossiiskaya konferentsiya «Sovremennye problemy biokhimii i biotekhnologii» Ufa. 24-27 sentyabrya 2013. Ufa: RITs BashGU, 2013. Pp. 206-210.

18. Yamaleeva A. A., Mustafina M. K. III S''ezd biokhimicheskogo obshchestva. 2002. Pp. 322-323.

19. Yamaleeva A. A. Lektiny rastenii i ikh biologicheskaya rol': avtoref. dis. ... d-ra biol. nauk. Saint Petersburg, 2002,

Received 17.12.2014.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.