Избирательная способность по отношению к абсорбции различных веществ растительными тканями связана с физическими свойствами соединений, включая константу их диссоциации при различной степени хлорирования, фторирова-ния, метилирования и т. д., а также скорость их распределения в липидной фазе при данной рН [23, 24, 91]. При обработ-26
ке растений препаратами их проницаемость могут улучшать некоторые вспомогательные вещества, особенно поверхностно-активные (ПАВ), которые улучшают контакт между препаратом и поверхностью листа, а также повышают степень проникновения препарата в растительный организм. Так, абсорбция 2,4Д возрастала в 7—8 раз при введении в раствор тви-на 80 (концентрация 1%) [57].
С помощью '^I" и "'I" метки изучали «крепление» на поверхности листьев сои препарата ТИБА (2,3,5-тр.ийодбензой-ная кислота) в концентрации 200 мг [110]. (ТИБА относится к веществам, обладающим гаметоцидной активностью). Были взяты четыре формы солей ТИБА (натриевая, диметил-амин, диэтиламин и триэтила'мин) в сочетании с четырьмя ПАВ: твин 20 (полдокоиэтилен сорбитан монолаурат), тритон 100 (октил фенокоиполиэтоксиэтанол) — оба неионные ПАВ; арквад 50 (алкил четвертичный аммоний хлорид) —ка-тионное ПАВ и игепон Т-77 (натрий 1\Г-метил-1\Г-омоил та-урат) — анионное ПАВ. Все ПАВ исследовали в двух концентрациях — 500 и 2000 мг/кг.
Взаимосвязь физико-химических свойств ПА1В и их концентраций с формами солей ТИБА носила сложный характер. ПАВ оказывали значительное влияние на закрепление препарата на растениях, а наибольшая разница в степени «крепления» солей ТИБА встречалась в пределах неионных ПАВ. Следовательно, это лимитирует выбор ПАВ среди неионных классов, свидетельствуя о их неспецифичности по сравнению с ионорганическими классами ПАВ. Физиологическая активность препарата зависела от подбора ПАВ. Низкие концентрации ионных ПАВ (500 мг/кг) достаточны для достижения максимума прикрепления нанесенного препарата. Не было отмечено взаимосвязи между формами солей и ПАВ. Во всех случаях для эффективной абсорбции требовалась высокая концентрация неионного ПАВ (2000 мг/кг), высокие же концентрации ионных ПАВ не улучшали степени закрепления препарата, что свидетельствует о физико-химической взаимосвязи, включающейся в комплекс проницаемости [11 б].
Активность препарата в основном проявляется при возрастании концентрации этиленокоида в ПАВ, когда его молекулы становятся более гидрофильными или соотношение гидрофильных (ГФ) группировок к липофильным (ЛФ) в молекуле ПАВ довольно высокое. Таким образом, для каждого химического соединения с гаметоцидной активностью подбор ПАВ и его концентраций зависит от физиолого-химических свойств активного ингредиента.
27
Степень абсорбции препарата растительными тканями во многом зависит от соотношения группировок ГФ/ЛФ в молекуле ПАВ для определенных концентраций гаметоцида. В опытах с энзиматически изолированной кутикулой листьев груши получены результаты, свидетельствующие об изменении проницаемости 2,4Д в зависимости от значения ГФ/ЛФ (106]. При величине соотношения у ПАВ ГФ/ЛФ, равной 16,7, не отмечено изменений проницаемости в шкале концентрация 2,4Д от 0,05 до 1%. Другое неионное ПАВ с ГФ/ЛФ=8,6 способствовало увеличению абсорбции 2,4Д в 10 раз при значениях его концентраций, близких к 1%. Третье неионное и высоколипофильное ПАВ (ГФ/ЛФ =4,3) увеличивало поглощение 2,4Д в 15 раз при всех заданных концентрациях от 0,1 до 1%. Эти исследования показали важную роль активного ингредиента, сопутствующего ПАВ, в регуляции абсорбции.
Опыты по поглощению и распределению метазола [2-(3,3-дихлордион)] в смеси с ПАВ (полисборбатом) при различных соотношениях ГФ/ЛФ подтвердили, что эффект ПАВ обратно пропорционален значению ГФ/ЛФ. Среди различных параметров для достижения высокого эффекта абсорбции гаметоцида тканями соотношение ГФ/ЛФ в молекулах ПАВ— наиболее влиятельный фактор, определяющий степень абсорбции. Трудность подбора такого ПАВ для каждого определенного гаметоцида связана с тем, что соотношение ГФ/ЛФ может в значительной степени координироваться сложной взаимосвязью химических и физических свойств активности ингредиентов смеси, морфологическими и цитологическими особенностями листа. Поэтому для каждой культуры необходим дифференцированный подход при подборе ПАВ для получения оптимального эффекта химической индукции мужской стерильности, вызываемой гаметоцидом.
Некоторые неионные ПАВ силикон-гликолевой природы по сравнению со стандартными неионными органическими ПАВ могут в большей степени повышать эффективность химически активных веществ благодаря улучшению абсорбции тканями. Однако эта группа ПАВ, обладающая большей эффективностью, чем катионные аминосиликоны, имеет отрицательное свойство — низкую растворимость в воде [86]. Несмотря на это при всем разнообразии применяемых в сельском хозяйстве химически активных веществ, в том числе и гаметоцидов, имеется возможность объединить препараты на основании одинакового характера абсорбции, что облегчило бы поиск и рекомендации ПАВ для этих групп.
Характер абсорбции некоторых фторсоединений подобен абсорбции 2,4,5-Т. Препараты наносили на листья капельным методом в смеси с ПАВ, характеризующимися различным со-
28
отношением ГФ/ЛФ: полиоксиэтилен (ГФ/ЛФ=20), сорби-тан монолаурат (ГФ/ЛФ=16,7), сорбитан моностеарат (ГФ/ЛФ =9,6) и полиоксиэтилен (ГФ/ЛФ=4). В июне наиболее эффективным было применение ПАВ в соотношении ГФ/ЛФ =9,6, в июле—августе — с соотношением 16,7. Абсорбция веществ, нанесенных на лист, осуществляется через трихомы и устьица, откуда соединения распределяются латераль-но через эпидермальные клетки. При исследовании по подбору .ПАВ для эффективной абсорбции веществ с гаметоцидной активностью для каждого вида необходимо учитывать (кроме .физико-химических характеристик самого препарата) стадию .развития растения и возрастные изменения морфологических характеристик листа, обусловливающие смачивающую способность его поверхности и относительное значение специфической абсорбции [100].
ПРИМЕНЕНИЕ ГАМЕТОЦИДОВ(КОНЦЕНТРАЦИИ,ДОЗЫ И СРОКИ ОБРАБОТКИ)
Химические препараты как источники гаметоцидной активности были выделены из биологически активных веществ различного физиологического действия (ростактивирующие вещества, ретарданты, гербициды, растительные гормоны .и гор-моноподобные вещества и т. п.). Среди хорошо известных физиологически активных соединений гаметоцидная активность была обнаружена у веществ, обладающих ретардант-к'ыми свойствами: этрела (этефон) — 2-хлорэтилфосфоновая кислота, далапона — 2,2-дихлорпро.пионовая кислота, ГМК.
Некоторые соединения, кроме фирменных названий, получили определенные шифры как вещества, проявившие гамето-цидные свойства: мендок, или FW-450 (2,3-дихлоризомасля-ная кислота), FW-676 (кальциевая соль 2,3-дихлоризомасля-ной кислоты), G-315 (магниевая соль 2,3-дихлоризомасляной кислоты), u'niroyalD-513 (пропаргил 2-октосульфит), OCDP [N (р-алорфенил) - 2,4-диметил-6-оксо-3,6-дигидроникоти'новая кислота], RH-531 [натриевая соль 1-(р-хлорфенил)-1,2-дигид-ро-4,6-ди'метил-2-оксоникотино'вая кислота].
Первые опыты с применением этрела в качестве гаметоцида для мягкой пшеницы были выполнены в 1961 г. К. В. Porter и A. F. Weise [116]. Предварительные эксперименты в вегетационных сосудах с сортами мягкой яровой пшеницы Marled и Thatcher дали обнадеживающие результаты. При обработке растений в фазы кущения, выхода в трубку и колошения растворами в концентрации 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 и 2500 мг/кг из расчета 30 мл на сосуд с тремя растениями было установлено, что этрел, начиная с дозы 750 мг/кг, индуцировал 100%-ную стерильность у сорта Marfed. В этих
29
опытах исследователи впервые столкнулись с проблемой сортовой специфичности ответной реакции на обработку гамето-цидом.
'Степень стерильности при тех же дозах этрела у сорта Thatcher была значительно ниже, чем у Marfed, так как Thatcher был менее чувствителен к 0'бработке препаратом. В полевых условиях опыты проводили с сортом мягкой озимой пшеницы Nugaines. Обработку этрелом осуществляли в те же фазы концентрациями 500, 1000, 1500, 2000 и 3000 мг/кг. Опытные и контрольные варианты размещали рядом с сортами-опылителями, цветущими в разные сроки. Полная мужская стерильность была отмечена у растений пшеницы, обработанных растворами этрела в концентрации 1500, 2000, 3000 мг/кг. Максимальная стерилизация достигалась при нанесении на растения растворов этрела повышенной концентрации — 2000 и 3000 мг/кг в конце фазы выхода в трубку. При обработке в период колошения эффективность препарата снижалась. В опытах сохранилась высокая степень женской фертильности. Стерильные растения по морфологическим признакам были сходны с растениями пшеницы, обладающими UjMC. Применяемые концентрации вызывали укорачивание междоузлии и анормальное колошение отдельных растений [116].
Дальнейшие исследования были направлены на поиск эффективного сочетания оптимальных доз, концентраций и сроков обработки этрелом зерновых. Так, в экспериментах по 'ян-дуцированию мужской стерильности у растений мягкой пшеницы, проведенных в условиях вегетационного домика и в поле, раствор этрела в дозах 500, 1000, 2000 и 3000 мг/кг наносили в начальной фазе выхода в трубку и в конце ее. Наиболее эффективными в данных условиях были дозы этрела 1000 и 2000 мг/кг. Несмотря на нежелательные явления (усиленное кущение, замедленное колошение, торможение роста и развития, морфологические анормальности, приводившие в ряде случаев к гибели растений, и, как правило, к снижению урожайности), Р. L. Rowelil и D. G. Miller [122] считают, что надежды на этрел как на вещество, селективно вызывающее мужскую стерильность, довольно обоснованны и имеют практические возможности, которые лимитируются лишь разработкой конкретных методов обработки.