Фізіологічні основи регулювання активності гербіцидів за допомогою хімічних сполук

Запропоновано для експрес-визначення вмісту гербіцидів та скринінгу нових сполук на гербіцидну активність використовувати зміни активності сайта дії. Розроблено високочутливий метод детектування гербіцидів - інгібіторів фотосистеми ІІ та препаратів інших класів з використанням в якості сенсорів хлоропластів, які іммобілізовані на пластинах для ТШХ.

Встановлено, що застосування синергічних сумішей гербіцидів та гербіцидів з модифікаторами їх фітотоксичності (синергістами чи антидотами) зумовлює підвищення активності та селективності препаратів, сниження сумарних доз внесення і внаслідок - підвищення ефективності та зниження шкідливого навантаження на екосистеми засобів хімічного прополювання. Тому дослідження фізіологічних основ взаємодії препаратів у сумішах, які базуються на вивченні механізмів дії з метою цілеспрямованого добору необхідних компонентів для комплексного застосування засобів захисту рослин, є одними з основних напрямків вдосконалення гербіцидів в найближчі роки.

Проведена робота являється:

теоретичним та практичним вкладом у патофізіологію рослин, що підтверджується знаходженням нових високоефективних гербіцидів, синергістів та антидотів, визначенням фізіолого-біохімічної природи регулювання активності гербіцидів за допомогою модифікаторів фітотоксичності, та розробкою чутливих експрес-методів детектування присутності токсикантів в об'єктах навколишнього середовища з використанням в якості сенсорів сайтів дії сучасних гербіцидів.

теоретичним обгрунтуванням для подальшого цілеспрямованого розвитку досліджень фізіолого-біохімічних механізмів взаємодії гербіцидів з модифікаторами активності та розробки ефективних засобів хімічної боротьби з бур'янами;

науковим та прикладним підгрунтям для реєстрації та впровадження у рослинництво вітчизняних гербіцидів та регуляторів їх активності із синергічною та антидотною дією.

ВИСНОВКИ

1. Гербіциди - інгібітори різних ферментів синтезу амінокислот взаємодіють синергічно або адитивно, якщо обидва препарати активні по відношенню до ключових у біосинтезі ферментів рослин. Синергічний або адитивний ефект встановлений при одночасному застосуванні гербіцидів - інгібіторів ацетолактатсинтази з інгібіторами глутамінсинтетази чи 5-енолпірувілшикимат-3-фосфатсинтази. Гербіциди - інгібітори ацетолактатмутази є антагоністами інгібіторів ацетолактатсинтази.

2. Розроблені методи скринінгу та детектування присутності токсикантів у воді та грунті, які основані на використанні в якості сенсорів сайтів дії гербіцидів. Індуковане за допомогою інгібітору ферменту ацетолактатмутази 1,1-циклопропандикарбонової кислоти накопичення ацетолактату в листках Glycine max (L.) Merr. використовується для скринінгу та швидкого визначення присутності залишків гербіцидів - інгібіторів ацетолактатсинтази методом спектрофотометричного реєстрування рівня зниження ацетолактату після його декарбоксилювання до ацетоїну.

3. Застосування скринінгу гербіцидів, який грунтується на детектуванні змін активності сайта дії - ацетолактатсинтази, зумовило знаходження похідних сульфоанілідпіперазинів, які є новими високоефективними гербіцидами - інгібіторами ацетолактатсинтази та перспективним класом сполук для запровадження у практику рослинництва.

4. 4-N-[2-(5-метилтіодіазил)амінокарбоніл]амідосульфоніл-бензо-15-краун-5 (спо-лука IV) є антидотом гербіциду хлорсульфурону. Антидотна активність сполуки IV пов`язана зі збереженням активності ацетолактатсинтази чутливого до дії гербіциду виду рослин (Zea mays L.).

5. Величина синергізму при спільному застосуванні гербіцидів класу арилокси-феноксипропіонової кислоти зумовлюється відмінностями компонентів суміші в рівні інгібування ацетил-КоА-карбоксилази. Потенційними синергістами гербіцидів класу арилокси-феноксипропіонової кислоти є інгібітори ланцюгу синтезу жирних кислот, у тому числі - інгібітори ацетил-КоА-карбоксилази.

6. Синергісти класу динітроанілінів індукують посилення активності похідних арилоксифеноксипропіонової кислоти до злакових видів бур'янів без зниження селективності в ряду однодольні види бур'янів - дводольні культурні види та прискорюють реалізацію фітотоксичної дії гербіцидів.

7. Синергічне посилення фітотоксичної дії додаванням амонійних сполук до розчинів для обприскування встановлено для гербіцидів класів феноксиалканкарбонових кислот, інгібіторів фотосинтезу, глутамінсинтетази, 5-енолпірувілшикимат-3-фосфатсинтази, циклогександіонів, для яких механізм надходження в клітини рослин пов'язаний з активацією катіонами амонію або іншими фізіологічно активними речовинами Н+-АТФази з наступним підкисленням клітинної стінки та котранспортом з протоном.

8. Краун-ефіри, похідні R-амідосульфонілбензо-15-краун-5 та бензо-11-краун-4 фосфорної кислоти, є ефективними синергістами гербіцидів. Посилення активності ептаму до злакових видів рослин похідними R-амідосульфонілбензо-15-краун-5 спостерігається при концентрації поліефірів на 1-3 порядки нижче за концентрацію гербіциду і супроводжується адитивним підвищенням проникності клітинних мембран та синергічним зростанням накопичення гербіцидів в чутливих видах бур'янів.

9. На підставі узагальнення фізіологічних даних з взаємодії краун-ефірів і гербіцидів було спрогнозовано присутність високої фітотоксичної дії та доцільність синтезу гібридного гербіциду - комплексу трихлороцтової кислоти з дибензо-18-краун-6. Новий гербіцид - цис-ди-R-дибензо-18-краун-6 бис(трихлор-ацетат), високоактивний проти одно- та дводольних видів рослин і значно переважає за рівнем фітотоксичності відомий гербіцид трихлорацетат натрію.

10. Внесення інгібітору мікросомального окислення ксенобіотиків в рослинах піперонілбутоксиду (100 г/га) підвищує активність гербіцидів класу сульфонілсечовин на Cannabis sativa L.

11. Визначення напрямку пошуку регуляторів активності гербіцидів серед похідних відомого індуктора мікросомальних оксидаз - нікотинаміду зумовило розробку нових антидотів - N-(З-піридоїл)-S,S-діалкилсульфілімінів. Застосування йодиду S,S-діізопропілу-N-(1-метил-3-піридоїл)сульфіліміну знижує токсичну дію трефлану на рослини Glycine max (L.) Merr., що супроводжується підвищенням величини деградації гербіциду в грунті і рослинах культури та рівня азотфіксувальної активності бульбочок.

12. Новий гербіцид - 5-(4-метилфеніл)-4-феніл-1,2,4-триазол-3-тіо)-ефір 2,4-дихлор-феноксіоцтової кислоти, який розроблений за допомогою побудови бази даних фітотоксичних/нефітотоксичних сполук і розрахункового пошуку на її основі, є високоефективним проти одно- та дводольних видів рослин при до- та післясходовому застосуванні в дозах Ј100 г/га.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ

В дисертації з'ясовані фізіологічні основи регулювання фітотоксичності гербіцидів за допомогою елементів мінерального живлення, синергістів та антидотів.

Розроблені фізіологічні основи створення синергічних та антагоністичних сумішей гербіцидів основних сучасних класів.

Визначені особливості регулювання активності гербіцидів - інгібіторів синтезу амінокислот та ліпідів сполуками азоту.

Знайдені нові гербіциди та високоефективні синергісти і антидоти перспективних груп гербіцидів (АС 1566687, АС 1623153, АС 1649795, АС 1637249, АС 1766926; патент України № 34258 А).

Запропоновані методи детектування гербіцидів з використанням в якості сенсорів сайтів дії - ацетолактатсинтази та іммобілізованих хлоропластів, можуть бути використані для швидкого визначення присутності токсикантів в об'єктах навколишнього середовища та для скринінгу гербіцидів (рішення на видачу патенту України №39983 від 15.10.2001).

Результати роботи можуть бути застосовані у

1. фізіології рослин для:

визначення механізмів дії гербіцидів та модифікаторів їх активності;

подальшої розробки фізіологічних основ взаємодії гербіцидів з регуляторами їх фітотоксичності, у т.ч. і з елементами мінерального живлення;

цілеспрямованого створення сумішей гербіцидів з синергістами та антидотами;

застосування визначених фізіологічних механізмів при окресленні напрямків пошуку та при створенні бази даних для направленої розробки нових сполук з заданими властивостями високоселективних гербіцидів та модифікаторів їх активності;

застосування методів детектування гербіцидів з використанням в якості сенсорів сайтів дії - ацетолактатсинтази та іммобілізованих хлоропластів для скринінгу фізіологічно активних сполук на гербіцидну активність;

2. рослинництві для:

впровадження у практику сільського господарства нових антидотів гербіцидів класу динітроаніліну - похідних сульфіліміну, синергістів гербіцидів класу арилоксифеноксипропіонової кислоти;

впровадження методів детектування гербіцидів з використанням в якості сенсорів сайтів дії - ацетолактатсинтази та іммобілізованих на ТШХ пластинах хлоропластів для швидкого визначення присутності токсикантів у воді, рослинах та грунті.

3. екології для:

зниження хімічного навантаження на екосистеми шляхом синергічного посилення активності комерційних гербіцидів;

швидкого визначення присутності ксенобіотиків в об'єктах навколишнього середовища шляхом детектування вмісту токсикантів за допомогою використання в якості сенсорів сайтів їх дії.

РЕКОМЕНДАЦІЇ

Для реєстрації в Держхімкомісії України та подальшого впровадження у сільськогосподарське виробництво рекомендуються:

йодид N-(3-піридоїл)-S,S-діізопропилсульфіліміну як антидот трефлану на сої;

похідні сульфоанілідів ізоніпекотинової кислоти як гербіциди проти дводольних видів бур'янів на однодольних культурах;

синергічні суміші гербіцидів - інгібіторів ацетил-КоА-карбоксилази для сої, картоплі та інших дводольних культур.

Для проведення високоефективного скринінгу та розробки методів швидкого визначення присутності токсикантів в об'єктах навколишнього середовища (у воді, рослинах та грунті) рекомендується детектування гербіцидів з використанням в якості сенсорів сайтів дії: ацетолактатсинтази для визначення інгібіторів ацетолактатсинтази та іммобілізованих на пластинах для ТШХ хлоропластів - для визначення інгібіторів фотосистеми ІІ.

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Швартау В.В., Трач В.В. Сучасний стан та перспективи розвитку напрямку регулювання фітотоксичності гербіцидів за допомогою хімічних сполук // Фізіологія рослин в Україні на межі тисячоліть.-Том 1.-Глава 6.31.-Київ, 2001.-C.425-430.

2. Федоренко Ю.П., Швартау В.В. Применение метода индукции флуоресценции для исследования фитотоксичности гербицидов при изменении фона минерального питания // Физиология и биохимия культ. растений.-1987.-Т.19, №6.-С.553-557.

3. Мережинский Ю.Г., Швартау В.В., Федоренко Ю.П., Точилкина Л.М., Кудря Т.Н. Гербицидная активность дибензо-18-краун-6 и его производных // Физиологически активные вещества.-1989.-Вып. 21.-С.64-68.

4. Мережинский Ю.Г., Швартау В.В. Пути регулирования эффективности гербицидов в посевах сельскохозяйственных культур // Материалы симпозиума специалистов стран-членов СЭВ по теме 12.Х.2 "Разработка комплексных мер борьбы с сорняками".-М., 1988.-Бюллетень ВИУА.-1990.-№101.-С.101-104.

5. Швартау В.В., Мережинский Ю.Г., Рудкевич Д.М., Кальченко В.И. Модификация активности тиокарбаматов с помощью краун-эфиров // Физиология и биохимия культ. растений.-1992.-Т.24, №2.-С.172-178.

6. Трач В.В., Швартау В.В., Дмитренко Н.П., Чмиль В.Д. Экспресс-определение гербицидов с помощью иммобилизованных на ТСХ-матрице хлоропластов // Доклады АН Украины.-1994.-№6.-С.159-161.

7. Швартау В.В., Акименко Л.И., Мережинский Ю.Г., Малецкая О.С., Трач В.В., Слюсаренко Е.И., Данченко Е.А., Шермолович Ю.Г. Влияние иодида S,S-изопропил-N-(1-метил-3-пиридоил)-сульфилимина на токсичность трефлана к сое // Доклады АН Украины.-1994.-№7.-С.124-126.

8. Швартау В.В., Трач В.В., Мережинский Ю.Г., Рудкевич Д.М., Кальченко В.И., Романов Н.Н. Краун-сульфонилмочевины - антидоты гербицида хлорсульфурона // Доклады АН Украины.-1994.-№9.-С.159-161.

9. Трач В.В., Швартау В.В., Дмитренко Н.П., Чмиль В.Д. Использование хлоропластов для детектирования гербицидов после хроматографии в тонком слое // Украинский биохимический журнал.- 1994.-Т.66, №5.-С.100-104.

9. Швартау В.В., Корнеев Д.Ю., Трач В.В. Использование переменной флуоресценции хлоропластов, нанесенных на ТСХ-пластины, для определения микроколичеств гербици-дов // Физиология и биохимия культ. растений.-1997.-Т.29, №4.-С.317-320.

10. Швартау В.В. Вплив гербіцидів та деяких синергічних домішок на коноплі посівні // Фізіологічно активні речовини.-1999.-№1 (27).-С.74-76.

11. Швартау В.В. Фізіологічні особливості синергічної взаємодії гербіцидів похідних арилоксифеноксипропіонової кислоти // Фізіологічно активні речовини.-1999.-№1 (27).-С.96-98.

12. Швартау В.В., Трач В.В., Шермолович Ю.Г., Слюсаренко Е.И. Синтез похідних N-(3-піридоїл)-S,S-діалкілсульфілімінів та вивчення їх антидотної активності по відношенню до гербіцидів // Фізіологічно активні речовини.-1999.-№2 (28).-С.44-46.

13. Швартау В.В., Трач В.В. Влияние производных краун-сульфонилмочевин и хлорсульфурона на активность ацетолактатсинтазы кукурузы // Биологический вестник Харьковского университета.-1999.-Т.3, №1-2.-С.92-94.

14. Швартау В.В. Антидотная активность производных N-(3-пиридоил)-S,S-диалкил-сульфилиминов по отношению к сое // Физиология и биохимия культ. растений.-1999.-Т.31, №4.-С.303-307.

15. Швартау В.В., Трач В.В. Фітотоксичність сумішей сульфату амонію з фюзиладом // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН (випуск 3).-К.: Нора-прінт, 1999.-С.157-159.

16. Швартау В.В., Трач В.В. Физиологические особенности синергического усиления активности производных арилоксифеноксипропионовой кислоты с помощью ингибито-ров синтеза липидов // Физиология и биохимия культ. растений.-2000.-Т.32, №4.-С.329-333.

17. Швартау В.В., Трач В.В. Влияние азотных cоединений на фитотоксичность гербицидов производных арилоксифеноксипропионовой кислоты // Физиология и биохимия культ. растений.-2000.-Т.32, №6.-С.479-483.

18. Швартау В.В., Трач В.В. Детектування вмісту гербіцидів в об`єктах навколишнього середовища за допомогою визначення активності ацетолактатсинтази сої // Питання біоіндикації та екології.-2000.-Вип.5, №3.-С.104-107.

19. Швартау В.В., Трач В.В., Петренко В.С. Новий гербіцид - 5-(R-феніл)-4-феніл-1,2,4-тріазол-3-R1) естер 2,4-дихлорфеноксіоцтової кислоти // Науковий вісник Національного аграрного університету.-2000.-Вип. 29.-С.98-101.

20. Брицун В.М., Швартау В.В., Петренко В.С., Лозинський М.О. Синтез та дослідження гербіцидної активності арилсульфамідів ізоніпекотинової кислоти // Фізіологічно активні речовини.-2000.- №2 (30).-С.10-13.

21. Швартау В.В. Фізіологічні особливості взаємодії гербіцидів - інгібіторів синтезу амінокислот // Питання біоіндикації та екології.-2001.-Вип.6, №1.-С.37-42.

22. Швартау В.В., Трач В.В. Інгібітори синтезу ліпідів синергічно посилюють активність гербіцидів класу арилоксифеноксипропіонової кислоти // Питання біоіндикації та екології.-2001.-Вип.6, №2.-С.61-67.

23. N-2-R-сульфониламидомонобензо-15-краун-5 в качестве регулятора фитотоксич-ности гербицидов: А.с. №1566687 СССР, МКИ C 07 D 405/12, A 01 N 43/52 // (C 07 D 405/12, 235/32, 323/00) / Марковский Л.Н., Швартау В.В., Кальченко В.И., Рудкевич Д.М., Мережинский Ю.Г., Романов Н.Н.- №4360787/3104; Заявлено 11.01.88; Зарегистрировано в Гос. реестре изобретений СССР 22.01.90.

24. Цис-ди-R-дибензо-18-краун-6 бис(трихлорацетат), обладающий гербицидным действием по отношению к одно- и двудольным растениям: А.с. №1623153 СССР, МКИ C 07 D 323/00, A 01 N 43/46 / Швартау В.В., Кудря Т.Н., Чайковская А.А., Пинчук А.М., Войцеховская О.М., Мережинский Ю.Г., Биленко С.А.- №4711250/04; Заявлено 03.05.89; Зарегистрировано в Гос. реестре изобретений СССР 22.09.90.

25. N-(3-пиридоил)-S,S-диизопропилсульфимид в качестве антидота гербицидов: А.с. №1637249 СССР, МКИ C 07 D 213/82, A 01 N 43/40 / Левченко Е.С., Слюсаренко Е.И., Марковский Л.Н., Шермолович Ю.Г., Швартау В.В., Мережинский Ю.Г.- №4746252; Заявлено 5.09.89; Зарегистрировано в Гос. реестре изобретений СССР 22 ноября 1990 г.

26. Бензофосфат-11-краун-4 в качестве регулятора фитотоксичности гербицидов: А.с. №1766926 СССР, МКИ C 07 F 9/07, A 01 N 57/36 / Чайковская А.А., Кудря Т.Н., Швартау В.В., Пинчук А.М.-№4888600/04; Заявлено 10.12.90; Зарегистрировано в Гос. реестре изобретений СССР 8.06.92. Опубл. 07.10.92, бюл. №37.

27. Бензо-R1-краун-R2-фосфокарбокси-6-бензиламинопурин в качестве регулятора роста растений с цитокининовой активностью: А.с. №1649795 СССР, МКИ C 07 F 9/6574, A 01 N 57/12; 57/16 / Савинский С.В., Швартау В.В., Чайковская А.А., Кудря Т.Н.-№4692213/04; Заявлено 16.05.89; Зарегестрировано в Гос. реестре изобретений СССР 15.01.91.

28. 5-(4-Метилфеніл)-4-феніл-1,2,4-триазол-3-тіо) ефір 2,4-дихлорфеноксіоцтової кислоти як гербіцид: Деклараційний патент України № 34258 А / Станинець В.І., Сергучов Ю.О., Петренко В.С., Трач В.В., Швартау В.В. Реєстраційний номер заявки 99063422 від 18.06.1999.- Надрук.15.02.2001, Бюл. №1.

29. Метод скринінгу фізіологічно активних сполук на гербіцидну активність: Рішення на видачу патенту України №39983 від 15.10.2001 по заявці №2000116265 від 06.11.2000 / Швартау В.В., Трач В.В.

30. Швартау В.В., Мережинський Ю.Г., Трач В.В., Сергучов Ю.О., Станинець В.І., Петренко В.С. Вплив гербіцидів та модифікаторів їх активності на мак снотворний (Papaver somniferum L.) і коноплі посівні (Cannabis sativa L.) // ДНТБ України, №195-Ук99, 05.07.1999.-ВИНИТИ РАН.-1999.-№8(331), б/о 82.-64 c.

31. Швартау В.В., Трач В.В, Кальченко В.И. Влияние 4-N-метатоллиламидосульфонилбензо-15-краун-5 на фитотоксичность эптама // ДНТБ України, №73-Ук99, 22.03.1999.-ВИНИТИ РАН.-1999.-№5(328), б/о 73.-7 c.

32. Мережинский Ю.Г., Швартау В.В. Пути регулирования эффективности гербицидов в посевах сельскохозяйственных культур // Тезисы докладов XIV научно-координа-ционного совещания и симпозиума специалистов стран-членов СЭВ по теме КНТС 12.Х.2 "Разработка комплексных мер борьбы с сорняками".-М., 1988.-С.17-18.

33. Швартау В.В., Биленко С.А. Применение дибензо-18-краун-6 и его производных для регулирования активности гербицидов // Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по химии и биохимии макроциклических соединений.-Иваново, 1988.-С.308.

34. Швартау В.В., Федоренко Ю.П. Исследование фитотоксического действия некоторых краун-эфиров // Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по химии и биохимии макроциклических соединений.-Иваново, 1988.-С.309.

35. Швартау В.В. Фитоактивность краун-эфиров и их комплексов с гербицидами // Тезисы докладов III Всесоюзной конференции молодых ученых по физиологии растительной клетки.-Петрозаводск, 1988.-С.39.

36. Швартау В.В., Рудкевич Д.М. Фитоактивность сульфониламидов бензокраун-эфиров // Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов.-Уфа, 1989.-Часть II.-С.154.

37. Швартау В.В. Модификация активности гербицидов в совершенствовании средств для химической прополки посевов // Экологические вопросы рационального природо-пользования.- Рига, 1989.-С.162.

38. Швартау В.В., Рудкевич Д.М. Синтез и фитоактивность сульфониламидных бензокраун-эфиров // Тезисы докладов 10-й конференции молодых ученых "Синтез и исследование биологически активных соединений".-Рига, 1989.-С.59.

39. Швартау В.В. Экологические аспекты направленного регулирования активности гербицидов // Тезисы докладов республиканской научно-технической конференции "Агроэкологическая обстановка на сельскохозяйственных угодьях УССР и пути снижения их загрязнения токсичными веществами".-Черкассы, 1989.-С.88-89.

40. Швартау В.В. Влияние гербицидов на активность ферментов ассимиляции азота // Тезисы докладов Всесоюзного совещания "Проблема азота в интенсивном земледелии".-Новосибирск, 1990.-С.272-273.

41. Швартау В.В. Пути снижения отрицательного воздействия гербицидов на экосистемы // Тезисы докладов конференции молодых ученых "Экологические проблемы защиты растений".-Ленинград, 1990.-С.168.

42. Акименко Л.И., Мережинский Ю.Г., Малецкая О.С., Швартау В.В. Модификация разложения стомпа в почве с помощью антидотов // Симпозиум "Деградация пестицидов при комплексной защите сельскохозяйственных культур от вредных организмов".-Ленинград, 1990.-С.68.

43. Швартау В.В., Савинский С.В., Рудкевич Д.М. Цитокининовая активность некоторых краун-эфиров // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции молодых ученых по физиологии растительной клетки.-Минск, 1990.-С.83.

44. Швартау В.В., Акименко Л.И., Малецкая О.С., Мережинский Ю.Г., Слюсаренко Е.И. Снижение токсичности гербицидов группы динитроанилинов к бобовым растениям с помощью производных алкилникотинамида // Тезисы докладов Республиканской конференции "Биологическая фиксация молекулярного азота и азотный метаболизм бобовых растений".-Киев, 1991.-С.81.

45. Мережинский Ю.Г., Макарчук Т.Л., Иванищев В.Н., Швартау В.В., Мордерер Е.Ю., Ходеева Л.В., Акименко Л.И. Пути повышения эффективности и экологической безопасности гербицидов // Материалы межрегиональной научно-практической конференции "Экологические проблемы аграрного производства. Симпозиум 2: эколого-ланшафтное районирование, развитие адаптивного растениеводства и производства экологически чистой продукции".-Днепропетровск, 1992.-С.126.

46. Shvartau V.V., Trach V.V. Rapid method for detecting acetolactate synthase inhibitors // Abstracts of 9th Congress of the Federation of European Societies of Plant Physiology, Brno.July 3-8, 1994.- Biologia Plantarum.-1994.-Vol.36, Suppl.-S368.

47. Shvartau V.V., Trach V.V. Detecting acetolactate synthase (ALS) inhibitors by means of ALS-activity measurement // Congresul "Problemele fiziologiei si biochimiei plantelor".-Shisinau, 1994.-P.77.

48. Мережинский Ю.Г., Макарчук Т.Л., Швартау В.В., Иванищев В.Н., Мордерер Е.Ю., Трач В.В., Григоренко Н.В. Разработка способов снижения отрицательного воздействия гербицидов на агроэкосистемы // Сбірник наукових праць Міжнародної науково-практичної конференції "Геоекологічні дослідження: стан і перспективи"; Київ, 1995. Частина III, с.38.

49. Швартау В.В., Трач В.В. Использование нативных сенсоров для детектирования токсикантов в объектах окружающей среды // Міжнародна нарада "Актуальні питання фізіології рослин в аспекті екологічних проблем України".-Чернівці, 1995.-С.66.

50. Мережинский Ю.Г., Макарчук Т.Л., Иванищев В.Н., Григоренко Н.В., Трач В.В., Швартау В.В. Экологические последствия применения гербицидов - производных динитроанилина // Тезисы докладов Международной научно-практической конференции "Экологические аспекты загрязнения окружающей среды".-Киев, 1996.-Ч.2.-С.200-201.

51. Швартау В.В., Трач В.В. Похідні N-(3-піридоїл)-S,S-діалкилсульфілімінів - високоефективні антидоти сої // Матеріали Всеукраїнського науково-практичного семінару.- Київ, 1999.-С.36.

АНОТАЦІЇ

мінеральний живлення гербіцид амінокислота

Швартау В.В. Фізіологічні основи регулювання активності гербіцидів за допомогою хімічних сполук. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.12 - фізіологія рослин. - Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Київ, 2001.

Дисертація присвячена розкриттю фізіолого-біохімічних механізмів модифікування активності сучасних гербіцидів - інгібіторів синтезу амінокислот, ліпідів та препаратів інших груп за допомогою елементів мінерального живлення, синергістів та антидотів.

Розроблені високоефективні гербіциди, синергісти і антидоти та досліджені механізми їх дії. Знайдено, що гербіциди - інгібітори ацетил-КоА-карбоксилази можуть взаємодіяти синергічно, якщо вони суттєво різняться за ефективністю інгібування ферменту. Встановлено, що гербіциди - інгібітори ферментів з різним механізмом дії можуть взаємодіяти синергічно або адитивно, якщо вони впливають на ключові для рослини ферменти. Відмінності дії двох гербіцидів у механізмі чи величині інгібування одного ферменту також є основою створення синергічних сумішей. Основні класи сучасних гербіцидів структуровані на групи за механізмами та величиною посилення фітотоксичності сполуками азоту.

На основі використання в якості сенсорів сайтів дії (ацетолактатсинтази та іммобілізованих хлоропластів) розроблені методи скринінгу та швидкого визначення присутності токсикантів в зразках навколишнього середовища.

Ключові слова: гербіциди, мінеральне живлення, синергізм, антагонізм, синергісти, антидоти, механізм дії, інгібітори ацетил-КоА-карбоксилази, інгібітори синтезу амінокислот.

Швартау В.В. Физиологические основы регулирования активности гербицидов с помощью химических соединений. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.12 - физиология растений. - Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, Киев, 2001.

Диссертация посвящена раскрытию физиолого-биохимических механизмов модифицирования активности современных гербицидов - ингибиторов синтеза аминокислот, липидов и препаратов других групп с помощью элементов фона минерального питания, синергистов и антидотов.

Основные классы современных гербицидов структурированы на группы по механизму и величине усиления фитотоксичности при добавлении азота. Это позволило обосновать особенности регулирования активности гербицидов основных современных классов элементами минерального питания и выявить общие требования к структуре гербицидов, необходимые для достижения синергического взаимодействия с азотом.

Разработаны высокоэффективные синергисты противозлаковых гербицидов класса арилоксифеноксипропионовой кислоты. Определено направление поиска регуляторов активности гербицидов - ингибиторов ацетил-КоА-карбоксилазы среди соединений - ингибиторов синтеза липидов. Установлено, что гербициды - ингибиторы ацетил-КоА-карбоксилазы могут взаимодействовать синергически, если они существенно различаются по эффективности ингибирования фермента.

Показано, что гербициды - ингибиторы ферментов синтеза аминокислот с разным механизмом действия могут взаимодействовать синергически или аддитивно, если они действуют на ключевые ферменты растения. Различия действия двух гербицидов в величине ингибирования одного фермента также служат основой создания синергических смесей.

Найдены новые соединения среди производных R-амидосульфонилбензо-15-краун-5 и фосфоросодержащих краун-эфиров, которые имеют высокую синергическую активность к гербицидам и выявлена зависимость между синергическим действием этих препаратов и усилением проницаемости мембран, а также накоплением гербицидов в тканях чувствительных видов однодольных растений.

Выявлены новые классы соединений - производные краун-сульфонилмочевин и N-(3-пиридоил)-S,S-диалкилсульфилиминов, которые обладают антидотной активностью к гербицидам классов сульфонилмочевин и динитроанилинов.

Установлено, что антидотная активность краун-сульфонилмочевин к гербицидам класса сульфонилмочевин связана с сохранением активности ацетолактатсинтазы чувствительных видов растений.

Для быстрого определения присутствия в образцах гербицидов - ингибиторов ацетолактатсинтазы и для их скрининга предложено использовать в качестве сенсора детектирование изменений активности фермента - сайта действия. Для достижения максимального уровня накопления ацетолактата в тканях, с последующим регистрированием изменений содержания ацетолактата под действием гербицидов, целесообразно использовать селективные ингибиторы фермента ацетолактатмутазы.

Разработан высокочувствительный метод детектирования гербицидов - ингибиторов фотосистемы ІІ и препаратов других классов с использованием в качестве сенсоров токсикантов хлоропластов, которые иммобилизованы на пластинах для ТСХ с дальнейшим определением присутствия соединений методом регистрации изменений индукции флуоресценции или реакцией с 2,6-дихлорфенолиндофенолом.

Ключевые слова: гербициды, минеральное питание, синергизм, антагонизм, синергисты, антидоты, механизм действия, ингибиторы ацетил-КоА-карбоксилазы, ингибиторы синтеза аминокислот.

Schwartau V.V. The physiological nature of herbicide activity regulation with chemical compounds. - Manuscript.

Thesis for Doctor of Sciences' degree by speciality 03.00.12 - Plant Physiology. - Institute of Plant Physiology and Genetics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2001.

The dissertation is devoted to the study of physiological and biochemical principles of modern herbicides - inhibitors of amino acids synthesis, lipids and chemicals of other groups activity modifying with the main chemical factors: elements of a mineral nutrition, synergists and antidotes.

Effective herbicides, synergists and antidotes have been developed and their mechanisms of action have been studied to. It has been stated, that the herbicides - acetyl-KoA carboxylase inhibitors can interact synergistically, if they essentially differ in the inhibition level of the enzyme. It has been established, that the herbicides - inhibitors of enzymes with the miscellaneous mode of action can interact synergetically or additively, if they influence key plant enzymes. Difference of two inhibitors in the mode of action or level of inhibition of one enzyme also forms the basis of synergetic interactions. The main classes of modern herbicides are structured on groups on the mode of action and the amplification of phytotoxicity level with nitrogen.

On the basis of usage the sites of action (acetohydoxyacid synthase and immobilized chloroplasts) as sensors, the methods of screening and fast detection of the toxicants presence in samples of the environment have been designed.

Key words: herbicides, mineral nutrition, synergism, antagonism, synergists, antidotes, mode of action, acetyl-CoA carboxylase inhibitors, inhibitors of amino acids synthesis.

Размещено на Allbest.ru