专利名称：一种化合物用于制备芸苔属植物化学杂交剂的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化合物在制备芸苔属植物化学杂交剂方面的应用，特别是化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲用于制备芸苔属植物化学杂交剂的应用。
背景技术：
应用某些化学物质(化学杂交剂，杀雄剂)诱导作物雄性不育(化学杀雄)是利用作物杂种优势的途径之一。芸苔属作物存在着明显的品种间杂种优势，化学杀雄制种也是可行的，特别是在油菜上，湖南农业大学、西南农业大学等利用化学杀雄制种技术育成推广了湘杂油1号、湘杂油6号、渝黄1号、渝黄2号、蜀杂2号、5号等多个杂交种，产生了明显的经济效益。化学杀雄制种具有许多优点，它克服了不育系对基因型的依赖性，扩大了杂种优势应用范围；减少了转育不育系等的繁琐程序。化学杂交剂还可用于防止细胞质不育系和光温敏不育系育性波动，提高杂交种纯度，减小制种风险。但是目前存在的主要问题是缺少理想的化学杂交剂。一个理想的化学杂交剂应具备以下几个特征(1)完全抑制花粉形成；(2)对作物基因型依赖性小；(3)使用量弹性大；(4)受气候等环境条件影响较小；(5)对动物无毒害，符合环保要求；(6)药物来源充足，成本低廉。
但是目前芸苔属中使用效果较好的化学杂交剂很少，赤霉素的成本太高没有实用价值。而以前在我国广为应用的杀雄剂1号、2号(甲基砷酸盐)含砷元素，在土壤、植物中有残留，可能造成环境污染，在蔬菜上更不宜使用，目前仅在油菜杂交制种中应用，但是杀雄率较低，仅在80％左右，一般需要间隔喷施多次，才可以保证油菜整个花期不育，药害比较重，制种产量低。芸薹属蔬菜的杂交种对纯度的要求比油菜更高，赤霉素和甲基砷酸盐类化学杂交剂无法满足这些要求。因此有必要开发高效、低毒、廉价的新型化学杂交剂。专利申请号为CN92111715.9和CN03105389.0的发明分别公开了磺酰脲类化合物2-[3-(4-甲氧基-6-甲基-1，3，5-三嗪-2-基)-3-甲基脲基磺酰基]苯甲酸甲酯可以用作水稻、油菜的化学杂交剂。但是并非所有磺酰脲类化合物都可以作化学杂交剂，磺酰脲类指具有磺酰脲基团的化合物，其中少数结构类型可以用作动植物的药物，例如糖尿病治疗药物、除草剂等。申请人经过试验，发现从磺酰脲类除草剂中可以筛选化学杂交剂。磺酰脲类除草剂除过磺酰脲桥外，一般还有芳香基和杂环两大组成部分，在每一组分上取代基的微小变化都会导致生物活性和选择性的极大变化，因此尽管具有这种基本结构的化合物理论上有数千种，但未必都能用作化学除草剂。迄今为止，商品化的磺酰脲类除草剂有三十多种，不同植物对不同结构磺酰脲除草剂的敏感性存在差异。经申请人研究认为，只有当某化合物对雄蕊发育的抑制作用明显大于对雌蕊和营养器官发育的抑制作用时，也就是说具有较强的部位选择性，才可能用作化学杂交剂。申请人经过大量筛选，发现磺酰脲类除草剂个别种类在芸薹属植物上具有这种部位选择性，可以用作化学杂交剂。目前文献还没有关于化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲用作化学杂交剂的相关文献报道。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种化合物用于制备芸苔属植物化学杂交剂的应用，该化合物是3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲，其结构式为
该化合物的原药纯品为白色颗粒状固体，熔点160～163℃。在水中的溶解度9毫克/升，在正己烷、丙酮、甲苯中的溶解度分别为0.001、8.1和0.256克/升。
采用上述化合物制备的化学杂交剂与赤霉素、甲基砷酸盐相比，具有以下积极效果(1)可以在芸苔属的甘蓝型油菜、白菜型油菜、芥菜型油菜、大白菜、小白菜、菜苔、芥菜、甘蓝上应用，能诱导正常植株产生高度雄性不育，也可以抑制不稳定不育系产生花粉；(2)诱导的不育株花朵外形类似于细胞核雄性不育，花瓣平展，花药干瘪无花粉，雌蕊比较正常，授粉结实能力强；(3)使用量极少、弹性大；(4)土壤残留期短，加之在叶面喷施，很少进入土壤，对下茬作物安全；(5)对动物毒性低，喷施操作安全；(6)药物来源广泛，成本低廉。
具体实施例方式
化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲原来作为小麦田高效除草剂使用，对禾谷类作物安全，土壤残留期＜60天，对后茬作物如玉米等安全，对动物毒性小，对大鼠的致死中量LD50＞5000mg/kg。但申请人发现用除草剂推荐剂量的1/10～1/100在敏感作物如油菜、大白菜等上使用，具有良好的诱导雄性不育效果，可以作为一种高效、低毒、低残留、低价位的化学杂交剂。
作用特征化学物质3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲属于磺酰脲类化合物。某些磺酰脲类化合物对植物营养生长、生殖生长具有抑制作用，所以可能用作生长调节物质、除草剂或者化学杂交剂。磺酰脲类除草剂具有内吸传导性，通过植物的茎叶等吸收，经韧皮部和木质部传导至植物的分生组织。LaRossa和Schloss(Journal of Biological Chemistry，1984，2958753-8757)、Chaleff和Mauvais(Science 1984，2231148-1151)以及Ray(Plant Physiology.1984，75827-831)研究证明磺酰脲类除草剂在植物体内的作用靶标是乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase，EC 4.1.3.18)，通过抑制该酶活性，阻止支链氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的合成。如果其中某种化合物对生殖(特别是雄蕊发育)的抑制明显大于对生长的抑制作用，也就是说具有较强的部位选择性，就可能用作化学杂交剂。
使用方法可以配制成各种农用剂型，如干悬浮剂、水分散剂、微胶囊悬浮剂、乳油、可湿性粉剂等。根据目前农药剂型发展潮流，加工成干悬浮剂和水分散剂使用更为方便安全、切实可行，而加工成微胶囊悬浮剂具有缓释特点，可以减轻药害、延长药效。使用前可以配成高浓度的母液，用时稀释到适宜浓度，茎叶喷雾处理(最好装配扇型雾喷头)直行均匀喷施。在芸薹属作物花蕾发育单核期或稍早时期使用，使用剂量为活性成分2～20毫克/亩。如果使用太迟，花粉发育过大的花蕾开花后将会表现可育。为防止有些作物花期过长(超过25天)，保证在整个花期内稳定不育，可以在7～15天以后再喷施一次。
本发明的化合物制备的化学杂交剂与赤霉素、甲基砷酸盐相比，该化学杂交剂具有以下特点和积极效果(1)可以在芸苔属的甘蓝型油菜、白菜型油菜、芥菜型油菜、大白菜、小白菜、菜苔、芥菜上应用，能诱导正常植株产生高度雄性不育，也可以抑制不稳定不育系花粉的产生；(2)诱导的不育株花朵外形类似细胞核雄性不育，花瓣平展，花药干瘪无花粉，雌蕊正常，授粉结实比较好；(3)使用剂量为活性成分2～20毫克/亩，使用量极少、弹性大；(4)土壤残留期短，加之在叶面喷施，很少进入土壤，对下茬作物很安全；(5)对大鼠的致死中量LD50＞5000mg/kg，对动物毒性低，喷施操作安全；(6)药物来源广泛，而使用剂量仅为小麦田的1/10～1/100，成本低廉。
以下是发明人给出的应用实施例。
应用实例1多数农药只有加工成不同剂型后方可使用，目前剂型加工的主要发展方向是降低毒性、提高安全性；便于使用、节约劳动力；节约能源、降低价格；提高生物利用率。水分散剂和干悬浮剂就具备上述优点。干悬浮剂可以由以下重量份数的原料混合组成化合物原药100份，水200份，分散剂木质素磺酸钠7份，润湿剂拉开粉BX5份，渗透剂乳化剂OP155份，增稠剂羧基纤维素3份，助剂高岭土5份。
制法将上述原料经过超微粉碎、喷雾造粒、筛选分离等过程，最终加工成干悬浮剂。
应用实例2本实例提供一种水分散剂的配制方法。可以由以下重量份数的原料混合组成原药75％，润湿剂十二烷基苯磺酸盐4％，分散剂木质素磺酸钙5％，乳化剂OP152为5％，崩解剂氯化钙或氯化镁3％，稳定剂Atlox4913梳型接枝共聚物3％，填料膨润土补至100％。
制法首先将原药、助剂、填料等制成超细可湿性粉剂，然后加水润湿(其中水的质量分数为15％～20％)，同时加入捏合机中捏合，制成可塑形的物料，最后将此料送进挤压造粒机进行造粒，通过干燥、筛分得到水分散粒剂产品。
应用实例3本实例用来研究不同用药剂量对甘蓝型油菜的杀雄效果和药害。用化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲的75％干悬浮剂配制溶液，在甘蓝型油菜品种中双2号现蕾期(最大花蕾约2-3mm)叶面喷施，活性成分剂量分别是20、15、10、5、0(对照CK)毫克/亩，油菜密度为6000株/亩。花期取成熟花药，参考周嫦(湖北农业科学，1964(1)54-55)的方法用甲烯蓝水溶液染色，在显微镜下观察花粉活力。调查不育株率、相对于对照的自交结实率和开放授粉结实率。并且用中双2号保持的陕2A细胞质雄性不育系“84004A”作比较。处理效果见表1。
表1化学杂交剂处理对中双2号的影响
对一个化学杂交剂来说，要确定适宜用药剂量，必须兼顾杀雄效果和药害。杀雄不彻底会影响制种纯度，因此要使用较高的剂量控制育性，但较高的剂量可能会引起严重的药害，会降低制种产量，因此还要同时考虑不育株开放结实性能来确定适宜剂量范围。
化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲20毫克/亩和15毫克/亩处理可产生100％全不育率，10毫克/亩和5毫克/亩处理分别可诱导96％和73％全不育率。不育的稳定性随着剂量增高而有所增加，但20毫克/亩处理株高降低、花期推迟、结实太少，药害比较显著。10～15毫克/亩处理诱导的不育株花朵外形类似细胞核雄性不育，花瓣平展，花药干瘪无花粉，雌蕊正常，而且开放结实率(相当于制种产量)接近或超过用中双2号保持的陕2A细胞质雄性不育系“84004A”。因此综合评价，10～15毫克/亩处理甘蓝型油菜中双2号，产生药害程度较轻，不育株性状较好，结实力高，可以作为甘蓝型油菜用药剂量的参考值。
应用实例4本实例研究油菜不同基因型对所用化学杂交剂的反应差异。用化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲制备的75％干悬浮剂配制溶液，在甘蓝型油菜品种8个不同品种或自交系现蕾期(最大花蕾约2-3mm)叶面喷施，活性成分剂量是10毫克/亩，油菜种植密度为6000株/亩。在油菜花期不同时段调查不育株率，以各自未处理植株为对照计算开放授粉结实率，结果见表2。
表2化学杂交剂处理对甘蓝型油菜不同基因型的影响
结果表明所用化学杂交剂具有一定的基因型效应，而且后期(临近终花)药效有所下降，育.性稍微增强，不过油菜不同基因型不育率均达到93％以上，大部分超过95％，总体效果比较稳定，开放授粉结实率也较高，合乎杂交制种要求。
应用实例5用化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲制备的75％干悬浮剂配制溶液，在小白菜品种四月慢和大白菜自交系1023的现蕾期(最大花蕾约2mm)叶面喷施，处理的活性成分剂量为12毫克/亩，对照的活性成分剂量为0毫克/亩，种植密度为8000株/亩。花期观察完全雄性不育株率分别为100％和98.8％。
表3化学杂交剂处理对小白菜、大白菜的影响
应用实例6本实例用来说明本发明的技术方法可以防止不稳定不育系的育性波动。申请人选育的一个甘蓝型油菜温敏细胞核不育系373S，在较低温度条件下育性恢复，在较高温度条件下雄性不育。373S正常秋播于陕西，在花期容易遭遇大幅度降温天气，初花期育性往往随之波动，后期才能完全不育，无法用于杂交制种。用化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲的75％干悬浮剂配制成溶液，在油菜现蕾期(最大花蕾约2-3mm)叶面喷施，剂量为7毫克/亩，油菜种植密度为6000株/亩。花期取成熟花药，用1/6000甲烯蓝水溶液染色，在显微镜下观察花粉活力。未处理373S前期会产生较多花粉，其中68.3％染色较浅，具有活力。而处理使得373S大部分植株不能产生花粉，少数植株只在初花期产生微量花粉。处理的平均花粉活力为1.8％，近乎完全不育，而其它性状与对照相似。表明经过本发明的化学杂交剂处理，使当地正常秋播的373S能够用于杂交制种，提高用373S作母本的杂交种制种纯度。
表4化学杂交剂处理对373S的影响
权利要求
1.化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲用于制备芸苔属植物化学杂交剂的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲的结构式为 该化合物纯品为白色颗粒状固体，熔点160～163℃，在水中的溶解度9毫克/升，在正己烷、丙酮、甲苯中的溶解度分别为0.001、8.1和0.256克/升。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的化学杂交剂用于芸薹属作物中，诱导雄性不育，再和父本杂交生产杂交种。
4.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的化学杂交剂用在芸薹属作物不稳定雄性不育系上，使其保持稳定雄性不育，再和父本杂交生产杂交种，杂交种的纯度得到提高。
5.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的芸薹属作物包括甘蓝型油菜、白菜型油菜、芥菜型油菜、大白菜、小白菜、菜苔、芥菜、甘蓝。
6.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的化学杂交剂的剂量为化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲2～20毫克/亩。
7.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的化合物3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(N-甲基-N-甲基磺酰基-氨基磺酰基)-脲配制成化学杂交剂的各种农用剂型。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的各种农用剂型为干悬浮剂、水分散剂、微胶囊悬浮剂、乳油或可湿性粉剂。
全文摘要
本发明公开了一种化合物用于制备芸苔属植物化学杂交剂的应用，该化合物是3－(4，6－二甲氧基嘧啶－2－基)－1－(N－甲基－N－甲基磺酰基－氨基磺酰基)－脲，其结构式为上式，该化合物原药纯品为白色颗粒状固体，理化性质熔点160～163℃。在水中的溶解度9毫克/升，在正己烷、丙酮、甲苯中的溶解度分别为0.001、8.1和0.256克/升，其制备的化学杂交剂对芸苔属植物具有良好的雄性不育诱导效果，是一种高效、低毒、低残留、低价位的芸苔属植物化学杂交剂。
文档编号A01H1/02GK1857075SQ20061004288
公开日2006年11月8日 申请日期2006年5月29日 优先权日2006年5月29日
发明者于澄宇, 胡胜武 申请人:西北农林科技大学