Стимулятор накопления сахара в растениях

 

г,гп 501859

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

1 г,:,(61) Зависимый от патента № (22) Заявлено 31.01.73 (21) 1876009/30-15 (51) М. Кл.2 А 01N 5/00 (32) Приоритет 27.07.72 (31) 275863 (33) США

Опубликовано 30.01.76. Бюллетень ¹ 4

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 631.811.98:

: 547.495,5 (088.8) по делам изобретений н открытий

Дата опубликования описания 28.04.76 (72) Автор изобретения

Иностранец

Мартин Лирой Уикли (CIIIA) Иностранная фирма

«НИПАК ИНК» (США) (71) Заявитель (54) СТИМУЛЯТОР НАКОПЛЕНИЯ САХАРА В РАСТЕНИЯХ

Изобретение относится к веществам и составам, регулирующим накопление углеводов в растениях, Предлагается применять в качестве стимулятора накопления сахара в растениях биурет, вещество, которое ранее применялось, в частности, в смеси с мочевиной в качестве вспенивающего агента в производстве губчатой резины.

Сахароза является важным продуктом.

Ее получают исключительно экстрагированием из натуральных овощных продуктов.

Сахарную свеклу и сахарный тростник выращивают преимущественно для переработки их в кристаллический сахар, который, главным образом, является сахарозой.

Качество других культур повышается, если содержание сахара в них возрастает. К подобным культурам относятся, например, апельсины, ананас, морковь, яблоки, арбузы и т. д.

Даже картофель более пригоден для приготовления картофельных «чипсов» (жареный картофель ломтиками), если соответственно регулировать концентрацию сахара в сыром картофеле. Обычно овощи и плоды имеют лучший вкус, если концентрация сахара в съедобной части большая.

Одной из целей изобретения является повышение концентрации сахара в растениях.

Другая цель изобретения — повышение выхода кристаллического сахара (сахарозы) в культурах, выращиваемых преимущественно для его производства, Согласно изобретению

10 концентрация сахара в растениях возрастает, если их в стадии роста обрабатывают биуретом в достаточном для этого количестве.

Согласно предпочтительному выполнению

15 предлагаемого изобретения количество биурета, повышающее содержание сахара, наносят на находящиеся в процессе роста овощные культуры, выращиваемые преимущественно для получения кристаллического сахара, на20 пример, на растения сахарной свеклы и сахарного тростника, с целью повышения выхода кристаллического сахара на них и пропорцио нального снижения содержания таких компо. нентов (натрия, калия, амидного азота, рафи25 нозы, кестозы), которые своим присутствием препятствуют получению кристаллического сахара из культурных растений.

501659

Биурет является известным продуктом конденсации мочевины, имеющим формулу

0 г1 0 !

H F С -I — 1, — NH

Это обычно считают загрязняющей примесью в мочевинном удобрении для внекорневой подкормки растений, так как более высокие концентрации биурета, по-видимому, имеют отрицательное действие на листья растений. Повышение концентрации сахара в растениях, обработанных согласно изобретению биуретом, неожиданно, если учесть многочисленные источники, подтверждающие фитотоксическое действие биурета на растения.

Еще не выяснено, как действует механизм, позволяющий биурету повысить концентрацию сахара в растениях, однако теоретически функции биурета скорее замедляют разложение сахарозы, чем стимулируют ее накопление, т. е. сахароза довольно быстро образуется в растениях посредством фотосинтеза в присутствии углекислоты. Оказалось, что в семенах ншсницы сахароза образуется в результате реакции дифосфатглюкозы уридина (ДФУ) с ферментом, имеющим название трансглюкозилазы сахарозы-фосфата-ДВУ.

И другие ферменты в состоянии вызвать образование сахарозы. Следовательно, образование сахарозы в растениях — это естественное явление, однако в биологической системе растений сахароза находится в равновесии с фосфатом альфа-глюкозы-1, который является важной структурной группой при образовании полисахаридных цепей и крахмала.

Согласно теории поглощение биурета растением приводит к значительному повышению концентрации сахарозы в тканях растения, ипгибируя образование полисахаридных цепей.

Очевидно, образование сахарозы в процессе фотосинтеза беспрепятственно продолжается, в то время как реакция образования полисахаридов и крахмала ингибируется.

Согласно изобретению, биурет можно использовать для повышения окончательного содержания сахара в любых растениях, в которых образуется сахар.

Выполнение предлагаемого изобретения заключается в повышении нормального производства кристаллического сахара (сахарозы) из культур, преимущественно выращиваемых для получения кристаллического сахара, например из сахарной свеклы и сахарного тростника. Содержание сахара с помощью изобретения повышается также и в целевом продукте других растений, например у картофеля, апельсинов, ананаса, моркови, яблок, дынь, арбузов и т. п.

Применение примерно 0,001 — 0,03 частей биурета на 1 часть обычно производимой в определенном виде растений сахарозы повысит концентрацию сахара в них в соответствии с настоящим изобретением.

Однако установлено, что при определенных условиях применение большего пли меньшего, чем указано выше, количества имеет также благоприятное воздействие. В общем, желательно на овощные культуры, обычно не выращиваемые для производства кристаллического сахара, наносить меньше биурета, чем, например, на сахарную свеклу, которые выращивают для получения кристаллического са10 хара.

Нанесение биурета на растение в любом эффективном виде, позволяющем растущему растению поглотить биурет, повысит концентрацию сахара в растущем растении в соот15 ветствии с настоящим изобретением.

Согласно изобретению этого действия можно достигнуть обработкой растения биуретом до или после всхода сеянцев. Биурет можно вносить, например, в почву до или после по20 сева, или же биуретом можно обрабатывать растения или почву после всхода сеянца. Время оптимального действия определяется многими различными факторами, включая способ применения биурета, вид и род растения, состав почвы, преобладание дождя или искусстгенного орошения и окружающую температуру.

Биурет можно наносить на культуру в твердом виде, причем он с помощью дождя переЗ0 дается растению, или культуру можно опрыскивать водным раствором биурета, При опрыскивапии можно снизить необходимое количество жидкости, если биурет применяют в виде суспензии в воде.

35 На многие культуры, включая сахарную свеклу, биологически активные вещества распределяют предпочтительно с самолетов в любое время после сильного развития листьев.

Так как общий вес полезной нагрузки явля40 ется ограничением, с целью снижения транспортируемого самолетом количества воды, выгодно наносить биурет на культуры в виде концентрированной суспензии.

Оптимальную концентрацию для определенного способа нанесения и определенной культуры обычно определяют опытным путем. Используемое количество биурета должно соответствовать количеству, позволяющему повысить содержание сахара в растениях, однако

50 okIo должно быть меньше количества, приводящего к фитотоксическим эффектам в растениях, Обычно для повышения производства сахара в овощной культуре можно применять примерно 0,001 — 0,03 частей биурета на 1 часть

55 ооычно производимого в определенной овощной культуре сахара. Следовательно, в зависимости от цели применения и вида применения, концентрация биурета в препарате для обработки растений может варьировать. Более

60 высокие концентрации можно применять твердых препаратах, применяемых для обработки отдельных частей растений, например листьев. Более низкие концентрации можно применять, например, при внесении в почву

65 путем орошения.

501659

Растения предпочтительно обрабатывают биуретом в композиции, состоящей из большой эффективной порции такого наполнителя, как пыль, вода (в водном растворе) или вода и смачивающийся порошок и меньшей эффективной порции биурета. В некоторых пылевидных препаратах, однако, биурет может представлять большую порцию композиций.

В зависимости от цели применения, биурет можно klaHocHTb на растения различными способами, причем обычным образом добавляют вещества, улучшающие распределение, прилипающую способность, устойчивость к дождю и т. п. Подобные вещества включают, например. жирные кислоты, смолы, алкилцеллюлозы и другие вещества, например смачиватели, клей, казеин, альгинаты, растительное масло (очищенный парафиновый углеводород) . Ероме того, можно усилить биологическую активность растений путем добавления к препарату веществ, обладающих бактерицидной или фунгицидной активностью, или веществ, влияющих на рост растений. В случае внесения препарата в почву можно применять также удобрения.

Пылевидные препараты можно получать смещением и измельчением биурета с твердым

Hàïîëíèòåëåì. Можно применять любой твердый наполнитель, не наносящий вреда растению. Можно использовать, например, тальк, диатомовую землю, каолин, бснтонит, карбонат кальция, aTTàöóëbãèò и вещества, содержащие двуокись кремния, а также древесный порошок, пробковый порошок, древесный уголь и другие материалы растительного происхождения.

Предпочтительно биурет наносят на растущее растение в водной эмульсии или суспензии. В подобном случае выгодно смешивать биурет со смачивающимся порошком, содержащим эффективное количество суспендирующего агента, смачивателя или поверхностноактивного вещества, и затем вводить его в водный наполнитель.

Биурет растворяется в количестве 0,5; 2,0;

25 и 91 r kka 100 г воды при О, 25, 75 и 100 C соответственно. При определенных дозировочных единицах невыгодно применять биурет в водном растворе, так как для обработки необходимо большее количество раствора. Поэтому, согласно изобретению, особенно выгодно диспергировать и распределять биурет в виде твердого вещества или водной суспензии смачивающегося порошка. Это можно осуществлять измельчением биурета до мелкого порошка и диспергированием полученного мелкого порошка в растворе смачивателя в воде.

Для обеспечения хорошей устойчивости водной смеси для подобного диспергирования биурета обычно предпочтительно применяют биурет, измельченный до размера 200 меш.

Смачивающийся порошок можно получать тонким измельчением смеси из биурета, силикагеля в качестве диспергирующего средства, Таблица 1

Вес, фунт

Компоненты

Гидрат оиурета (100, воды)

Порошок двуокиси кремния

Вагйеп с(ау (аттапульгит)

Яеах (лигносульфоиат натрия) 1О

20 о5

5) глины в качестве суспендирующего агента и съIачивaтсля.

Следовательно, в случае приме ..ения опурета в препарате из смачпвающегося порошка, который затем смачивается с водой, обычно выгодно добавлять поверхностпо-активное ве.щество или смачиватель, который эффективно повышает прилипающую способность распыляемой воды к листьям и другим частям растений, Можно использовать любое поверхностноактивное вещество, пе вредящее растению.

Примерами пригодных поверхностно-активных всществ являются л 1гнинс; льфопаты, метплолеилтуараты, полиокспэтплены, полиоксиэтиленовые сорбитаны, например монолаурат полиоксиэтиленового сорб1 тана II моноолеат полноксиэтиленового сорбптана полиэтилендиамин полпэтплепоксид"-., пх с Iec:1 и т. п. Разопределепш.1х частиц в композиции из смачпвающегося пооошка не яв,1яется критическим, пока частн1ы достато-шо мелкие для суспсндиоованпя. Обычно пазмер частиц зависит от понбора для опрыскивания, применяI емого для распределения окончательпои водной композиции. Размер частиц до",ÿåí оыть менее 50. ппедпочтптельно менее 200, тчше всего 325 меш. Обычно эффективность при опрыскивании и распылении I.0.,I",.îaIIkIIIII возрастает с у меньшением I:açkëåða частиц компонентов. Прнгоднь.е суспепдпрующие агенты содержат такие глины, как оептоннт, барденпт и аттапульгит. Эти гли:и упрочняют препарат нз смачивающегося порошка в сухом состоянии и также служат в качестве суспендиоуюгцих агентов, если препараты смешивают с водой, При м ер l. Этот пример поясняет эффект биурета на производство сахара в корнеплодах сахарной свеклы сорта Миннесота. Биурет наносят на растения сахарной свеклы в виде годной суспепзии, которую получают, изготовляя смачиваюшийся попошок тонкттм измельIeIIием (ъIeIIee 100 !eIII, стандарт CILIA). Смеси пз б л.рета, глинообразного с, спсндипующего aгента, порошка двуокиси кремния в ка|гстгс всгомогателы ого средства и л1I;Iccyzrk фоната натрия в качестве смачивателя, поодаваемого под торговым названием Reax-45А.

Соотношения компонентов, применяемых в

c ;eeè пз сплачивающегося порошка, приведены в табл. 1.

501659

Таблица 2

Амидный азот, части/млн

Индекс загрязнения

Сахар, вес,,о

Р афиноза, вес.

Биурет, фунты/акр

Кестоза, вес, о, г1асти/млн

Часта/мин

4820

12,0

402

371

331

371

1349

3437

1386

978

350

0,57

0,87

0,54

0,61

0,56

0,10

0,13

0,09

О,II

0,10

Нет

12 — 1/2

100

350

11,4

12 2

13 0

220

I

3720 348 14,1

П р н м е ч а н н е. Коэффициент пересчета: 1 фунт/акр =-1, 12 кг/га.

Количество, фунты

Компонент

3

2 сахар, вес. /о

Смачивающийся порошок, приведенный в табл. 1, суспендируют в воде в различны.; концентрациях и опрыскивают листья сахарной свеклы за шесть недель до сбора. После опрыскивания суспензия высыхает па листьях и некоторое время спустя на листьях сахарной

Было найдено, что проходящая в растениях реакция дала не только больше сахарозы (кристаллического сахара), но также пропорционально снизила концентрацию других компонентов (Na, К, амидного азота, рафинозы и кестозы), которые своим присутствием препятствуют получению кристаллического сахара из корнеплодов, Данные табл. 2 определены с помощью стандартной методики, заключающейся в том, что сначала изготовляют пробу пульпы сахарной свеклы и получаемую мелассу очищают сульфатом свинца и затем поляриметром измеряют содержание сахара в 26 г мелассы.

Индекс загрязнения, приведенный в табл. 2, является стандартным показателем загрязнения, применяемым Министерством сельского хозяйства CIIIA для определения чистоты сахара. Он определяется по следующей эмпирической формуле:

3,5 Na+2,5 К+9,5 амидного азота, части/млн. в которой 35, 2,5 и 9,5 — коэффициенты.

Следовательно, индекс загрязнения является эмпирическим выражением количества сахарозы, которую нельзя получить из сиропа, и количество натрия, калия, амидного азота, и некристаллических сахаров, рафинозы и кестозы показывает количество компонентов, которые своим присутствием препятствуют получению кристаллического сахара. Следовательно, самые лучшие корнеплоды свеклы для производства кристаллического сахара имеют самый низкий индекс загрязнения.

Как видно, применение примерно 20 фунтов/акр (22,4 кг/га) биурета приводит к существенному повышению содержания кристаллического сахара в корнеплодах свеклы. Более высокие дозы биурета до 100 фунтов/акр свеклы появляется белый остаток. Не наблюдается никакого изменения цвета, формы или расположения листьев.

Табл. 2 показывает, что концентрация са5 хара в корнеплодах свеклы во время сбора непосредственно зависит от количества биурета, нанесенного на листья, (112 кг/га) еще больше повышает содержание сахара, в особенности кристаллического.

10 Пример 2. Приготовляют смачивающийся порошок тонким измельчением до размера зерен менее 200 меш (стандарт США) смеси из биурета, аттапульгита в качестве суспендирующего агента, порошка двуокиси кремния в

15 качестве вспомогательного средства и двух поверхностно-активных веществ — лигносульфоната и метиленоилтаурата. Смесь компонентов имеет приведенный ниже в табл. 3 состав.

20 Таблица 3

Гндрат бнурета

Порошок двуокиси кремния

Аттапульгит

Igepon Т-77 (метиленоилурат)

Marasperse N (лигносульфонат) Суспендированный в воде порошок в концентрации 12,5 — 25 фунтов/акр (14,0—

35 28,0 кг/га) наносят на сахарную свеклу сорта

Минесота непосредственно после посева, но до всхода растений. В течение шести недель после всхода наблюдают опытные делянки в отношении симптомов токсичности, которые, 40 однако, не появились. При сборе отбирают пробы и перерабатывают их с целью определения выхода сахара и степени загрязнения способом, описанным в примере 1, В табл. 4 приведены полученные значения по содержа нию сахара в процентах и загрязнению.

Как показывает табл. 4, содержание сахара в свеклах возрастает с большей дозой биурета. Биурет также увеличивает урожай501659 тов способствует повышению содержания экстрагируемого сахара.

Т аблица 4

Примеси, частей/млн

Общий выход сахара, фунт/ акр

Потери сахара, фунт/акр

Урожай свеклы, т/акр

Концентрация сахара, о ю

Индекс примеси

Биурет, фунт/акр

К амино-N

577

556

4448

4732

5127

2424

2122

1922

612

548

533

806

692

628

396

342

301

5660

17,2

17,5

18,5

14,7

15,1

15,3

12,5

П р и м е ч а н и е. Коэффициенты пересчета: 1 фунт/акр= 1,12 кг/га. лями сахара. Обычные азотные удобрения приводят к повышению производства корнеплодов, однако это связано с повышением загрязнений и снижением концентрации сахара.

Формула изобретения

Применение биурета в качестве стимулятора

10 накопления сахара в растениях.

Составитель М. Дранишников

Редактор Л, Герасимова Техред Е. Подурушииа Корректор А. Степанова

Заказ 764/2 Изд. № 1119 Тираж 723 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ность свеклы и снижает концентрации загрязнений в корнеплодах. Каждый из этих эффекДанные табл. 4 также показывают, что делянки, обработанные 25 фунтами биурета на

1 акр (28 кг/га), имеют не только самую высокую среднюю концентрацию сахара, но также дают самую высокую урожайность корнеплодов. Это является особенно важным достижением ввиду того, что азотные соединения обычно не являются хорошими производитефактический выход сахара (экстрактируемый сахар), фунт/акр