Стимулятор накопления сахара в растениях

501659 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Зависимый от патента(33) США 2758 Государственныи комите Совета Министров СССР по делам изобретений убликовано 30.01,76. Бюллетень ЛЪ 4 та опубликования описания 28.04.76 ДК 631.811.98 : 547.495,5 (088.8) открытии(72) Автор изобретент Иностранец Мартин Лирой Уикли(США) Иностранная фирма НИПАК ИНК) Заявитель 54) СТИМУЛЯТОР НАКОПЛЕНИЯ САХАР СТЕН ИЯХ Изоб ретение нрегулируях,лагается пр накопленияво, котороев смеси с мго агента в отоп сится к веществамм накопление угл и сосдов в шии вкус пой част,Одной вьппенпеесли боль з ц конце та растениПред лятора вещест ности, вающезины,стимубиурет, в част- вспенитой реименять в качестве сахара в растениях ранее применялось,очевиной в качестве производстве губчая цель изобретения - повь исталлического сахара (с х, выращиваемых преим производства, Согласно и рация сахара в растениях в стадии роста обрабатыв остаточном для этого кол Друг хода к культур для его концепт если их том в шение выахарозы) в ущественно зобретению возрастает, ают биуреичестве. Сахароза явлЕе получаютнием из натуралСахарную свеклущивают преимущв кристаллическиобразом, являетс яется важным продуктом. сключительно экстрагироваьных овощных продуктов.и сахарный тростник выраественно для переработки их 15 й сахар, который, главнымсахарозой. Согласно предпочтительному выполнению предлагаемого изобретения количество биурета, повышающее содержание сахара, наносят на находящиеся в процессе роста овощные культуры, выращиваемые преимущественно для получения кристаллического сахара, например, 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, рафинозы, кестозы), которые своим присутствием препятствуют получению кристаллического сахара из культурных растений,ство други ание сахар льтурам о анас, морк картофель ия картофе ель ломти ровать кон еле. Обыч ур повышается, ес возрастает, К под я, например, апель локи, арбузы и т. пригоден для при чипсов (жа реп если соответстве цию сахара в сыр и и плоды имеют лх культ а в них тносятс овь, ябболее льных ками), центра ю овощ содерж ным к ны, ан Даже товлен картоф регули картоф ли об сид.гоый нно 25ом концентрация сахара в съедобшая.лей изобретения является понтрации сахара в растениях,Биурет является известным продуктом конденсации мочевины, имеющим формулу0 г 1 01 1 1111 С-,-111.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 пшсницы 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, 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 определенныхусловиях применение большего пли меньшего,чем указано выше, количества имеет такжеблагоприятное воздействие. В общем, жела 5 тельно на овощные культуры, обычно не выращиваемые для производства кристаллического сахара, наносить меньше биурета, чем,например, на сахарную свеклу, которые выращивают для получения кристаллического са 10 хара.Нанесение биурета на растение в любомэффективном виде, позволяющем растущемурастению поглотить биурет, повысит концентрацию сахара в растущем растении в соот 15 ветствии с настоящим изобретением,Согласно изобретению этого действия можно достигнуть обработкой растения биуретомдо или после всхода сеянцев. Биурет можновносить, например, в почву до или после по 20 сева, или же биуретом можно обрабатыватьрастения или почву после всхода сеянца. Время оптимального действия определяется многими различными факторами, включая способприменения биурета, вид и род растения, сосд тав почвы, преобладание дождя или искусственного орошения и окружающую температуру.Биурет можно наносить на культуру в твердом виде, причем он с помощью дождя переЗ 0 дается растению, или культуру можно опрыскивать водным раствором биурета, При опрыскивапии можно снизить необходимое количество жидкости, если биурет применяют в видесуспензии в воде.35 На многие культуры, включая сахарнуюсвеклу, биологически активные вещества распределяют предпочтительно с самолетов влюбое время после сильного развития листьев,Так как общий вес полезной нагрузки явля 40 ется ограничением, с целью снижения транспортируемого самолетом количества воды, выгодно наносить биурет на культуры в виде концентрированной суспензии.Оптимальную концентрацию для определен 45 ного способа нанесения и определенной культуры обычно определяют опытным путем. Используемое количество биурета должно соответствовать количеству, позволяющему повысить содержание сахара в растениях, однако50 оно должно быть меньше количества, приводящего к фитотоксическим эффектам в растениях, Обычно для повышения производствасахара в овощной культуре можно применятьпримерно 0,001 - 0,03 частей биурета на 1 часть55 ооычно производимого в определенной овощной культуре сахара, Следовательно, в зависимости от цели применения и вида применения, концентрация биурета в препарате дляобработки растений может варьировать. Более60 высокие концентрации можно применять втвердых препаратах, применяемых для обработки отдельных частей растений, напримерлистьев. Более низкие концентрации можноприменять, например, при внесении в почву65 путем орошения.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 порцито композиций.В зависимости от цели применения, биурет можно таносить 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 парафтттовьтй углеводород), Ероме того, можно усилить биологическую активность растений путем добавления к препарату веществ, обладающих бактерицидной или фунгицидной активностью, или веществ, влиятощих на рост растений. В случае внесения препарата в почву можно применять также удобрения.Пылевидные препараты можно получать смещением и измельчением биурета с твердым наполнителем. Можно применять любой твердый наполнитель, не наносящий вреда растению. Можно использовать, например, тальк, диатомовую землю, каолин, бснтонит, карбонат кальция, аттацульгит и вещества, содержащие двуокись кремния, а такке 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, смачпвателя или поверхностно- активного вещества, и затем вводить его в водный наполнитель. Биурет растворяется в количестве 0,5; 2,0;25 и 91 г на 100 г воды прп О, 25, 75 и 100 С соответственно. При определенных дозировочных единицах невыгодно применять биурет в водном растворе, так как для обработки необходимо большее количество раствора, Поэтому, согласно изобретению, особенпо выгодно диспергировать и распоеделять биурет в виде твердого вещества или водной суспензии смачивающегося порошка. Это мокто осуцтествлять измельчением биурета до мелкого порошка и диспергированием полученного мелкого порошка в растворе смачивателя в воде. Лля 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 55 Вес, фунт Кот,тпоиенты 60 65 901055 Гилрат биурета (10 ОО воды)Порошок двуокиси кремнияВагйеп с 1 ау (аттапульгит)йеах (лигносульфоиат натрия) 10 15 20 25 30 35 40 45 51 глины в качестве суспепдирующего агента исътячивятсля.Следовательно, в случае применения опурета в препарате из смачпвяющегося порошка,который затем смачивается с водой, обычновыгодно добавлять поверхностно-активное ве.щество или смачиватель, который эффективно повышает прилипяющуто способт:ость распьтляе:той воды к листьям и другим частямрастеттий,Можно использовать любое поверхностнояктивное вещество, пе вредящее растению.Примерами пригодных поверхностно-яктивныхвсществ являются лцгнинс 1,гтьтЬоттатьт, метплолеилтуараты, полиокспэтплены, полисксиэтиленовьте сорбитяны, напрттмер;тоттолаурат полиокспэтиленового сорбт таня и моноолеят полпсксиэтиленсвого сорбптана полиэтилендиямпн полпэтплепсксидя, пх снес:т и т. п. Размео определетпп,тх частиц в композттцип изсмачнвающегося поооптка нс является крптитескттт, пока частит.ы достатошо мелкие длясуспсндиоовяпия. Обычно таязттер частиц зависит от поибора для опрыскивания, применяцемого для расттределення око:тчятельпои водной ко:ътпсзицттт. Размер частиц должен сытьменее 50, пттедпо тттттельно менее 200, т.тшевсего 325 меш. Обычно эффективность приопрыскивании и распьтлетттттт композштпи возрастает с меттьцтенттехт гязмеря. частиц компопетов. Прттгодньте суспепдпргчощие агентысодеркят тяктте глт",тты, кяк оептснит, бярденпт и аттяпульгит, Эти гли:пт мптточнятот препарат пз смачивающегося порошка в сухомсостоянии и также служат в качестве суспендтр) ютцих агентов, если препараты смешивают с водой,Пример 1. Этот пример поясняет эффектбиурета на протзводство сахара в корнеплодах сахарной свеклы соттта Миннесота, Биуретнаносят на састения сахарной свеклы в видеРодной суспепзии, которую ттолучают, изготовляя смачиваюшийся поооттток тонкттм измельчениеат тътеттее 100 меш, стяндаг 1 т СПТА). Смеси пз берста, глтнтообрятптсго смспсттттипутощего агента, порошка двуотспсп кремния в катгстгс вспомогательттого спелства и лттгттссульфонята натрия в качестве смачттвятеля, поодявяемого под торговым названием КеахА.Состттотпения компонентов, ппименяемых всмеси пз сатячивяющегося порошка, приведеныв табл. 1.Компонент 90 10 5 3 2 сахар, вес. % Смачивающийся порошок, приведенный в табл. 1, суспендируют в воде в различных 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 (Ка, 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 США для определения чистоты сахара. Он определяется по следующей эмпирической формуле:3,5 Ха+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 са хара в корнеплодах свеклы во время сборанепосредственно зависит от количества биурета, нанесенного на листья,(112 кг/га) еще больше повышает содержание сахара, в особенности кристаллического.10 П р и м е р 2, Приготовляют смачивающийсяпорошок 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 двухповерхностно-активных веществ - лигносульфоната и метиленоилтаурата. Смесь компонентов имеет приведенный ниже в табл. 3 состав.20 Таблица 3 25Гндрат бнуретаПорошок двуокиси кремнияАттапульгитдероп Т(метиленоилурат)Магазрегзе И (лигносульфонат) Суспендированный в воде порошок в концентрации 12,5 - 25 фунтов/акр (14,0 - 35 28,0 кг/га) наносят на сахарную свеклу сортаМинесота 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 отбираютпробы и перерабатывают их с целью определения выхода сахара и степени загрязнения способом, описанным в примере 1, В табл. 4 приведены полученные значения по содержа 45 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/ акрПотерисахара,фунт/акр Урожайсвеклы,т/акр Концентрация сахара,о ю Индекспримеси Биурет,фунт/акр К аминоч 577 540 556 4448 4732 5127 2424 2122 1922 612 548 533 806 692 628 396 342 301 5060 5280 5660 17,2 17,5 18,5 14,7 15,1 15,3 12,525 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.Заказ 764/2 Изд.1119 Тираж 723 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Типография, 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 выюд сахара (экстрактируемый сахар), фунт/акр