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Verfahren und Vorrichtung zur künstlichen Befruchtung bzw. Infektion von Pflanzen.
In dem Patent Nr. 157002 ist ein Verfahren zur künstlichen Befruchtung bzw. Infektion von Pflanzen beschrieben, nach welchem keimhaltige Flüssigkeit unter Verletzung der Gewebekörper mittels Einstechen in die Gewebe der Pflanze eingeführt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft weitere Ausgestaltungen dieses Verfahrens sowie Vorrichtungen zur Ausführung desselben.
Es wurde zunächst gefunden, dass ein besonderer Vorteil darin liegt, die keimhaltige Flüssigkeit gleichzeitig an mehreren Stellen der Pflanze einzuführen, was mittels der weiter unten beschriebenen Vorrichtungen geschehen kann. Hiedurch wird einerseits die Wahrscheinlichkeit vergrössert, dass die keimhaltige Flüssigkeit zu dem zu befruchtenden bzw. zu infizierenden Gewebe gelangt und es daher zur Befruchtung bzw. Infektion kommt ; anderseits können auch mehrere Gewebestellen gleichzeitig befruchtet bzw. infiziert werden, so dass der angestrebte Ertrag gesteigert wird.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, zur Einführung der keimhaltigen Flüssigkeit an Stelle von Injektionsspritzen Einstechmittel zu benützen, welche mit der keimhaitigen Flüssigkeit benetzt sind. Es können gewöhnliche Nadeln verwendet werden oder auch Dornen, welche Rinnen, Rillen usw. tragen, die eine gewisse Menge der keimhaltigen Flüssigkeit aufnehmen können. Hiebei können der keimhaltigen Flüssigkeit auch Verdickungsmittel, z. B. Malzextrakt, zugefügt werden, da hiedurch eine grössere Flüssigkeitsmenge an den Einstechmitteln haften bleibt. Zur Kenntlichmachung der bereits behandelten Pflanzen können ferner unschädliche Farbstoffe mit eingeführt werden, wie etwa Methylorange.
Zusammen mit der keimhaltigen Flüssigkeit können der Pflanze auch Stoffe der verschiedensten Art zugefügt werden, welche eine biochemische Wirkung auf die Entwicklung der Pflanze und die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe ausüben, sei es, dass sie entwicklungsfördernd, sei es, dass sie auf unerwünschte Inhaltsstoffe entwicklungshemmend wirken. Es kommen beispielsweise sogenannte Wuchsstoffe organischer Natur in Betracht, z. B. Auxine, ferner die bekannten, hauptsächlich anorganischen Nährlösungen. Auch Katalysatoren, als welche z. B. Kupfer-und Mangansalze in Betracht kommen, können zugefügt werden. Zur Hemmung gewisser unerwünschter Vorgänge haben sich Stabilisierungsmittel bewährt, von denen beispielsweise Thymol zu nennen ist.
Eine andere Möglichkeit, Umsätze in der Pflanze zu fördern, besteht darin, ihr Farbstoffe zuzuführen, welche eine Auswahl des von der Pflanze aufgenommenen Lichtes herbeiführen. So kann beispielsweise durch Zuführen eines gelbgrünen Farbstoffes eine verstärkte Absorption des chemisch besonders wirksamen kurzwelligen Teiles des Spektrums herbeigeführt werden.
Alle die vorgenannten Stoffe können der Pflanze als Beimischungen der keimhaltigen Flüssigkeit sowohl durch Einführung in die Gewebe mittels Einstiche wie auch durch Benetzen der Pflanze zugeführt werden.
Das vorliegende Verfahren eignet sich sowohl zur künstlichen Befruchtung, wobei also in die Pflanze Sporen der eigenen Gattung eingeführt, wie auch zur künstlichen Infektion, wobei fremde Sporen eingeführt werden, um Kreuzungen oder das Entstehen von Parasiten zu erzielen. Es kann beispielsweise nach dem vorliegenden Verfahren Roggen mit Mutterkornsporen infiziert werden, um einen grossen Ertrag an dem pharmazeutisch wertvollen Mutterkorn zu erzielen.
Zur künstlichen Befruchtung wird bei Blütenpflanzen so vorgegangen, dass von den Staubgefässen Blütenstaub gewonnen und derselbe in einer geeigneten Lösung, z. B. von Rohrzucker, suspendiert wird. Diese Lösung wird mit einer Injektionsspritze oder einer Nadel oder mittels eines der abgebildeten, eine
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Mehrheit von Stechmitteln tragenden Instrumente mittels Einstiche in die Pflanze eingeführt. Wird hiebei der Fruchtknoten selbst angestochen, so gelangt der Pollen direkt in das Innere desselben (Embryosack), treibt dort den Pollenschlauch und führt die normale Befruchtung durch. Gelangt dagegen die keimhaltige Flüssigkeit in Hohlräume der Blüte, so wächst der Pollenschlauch auf normalem Wege über die Narbe in das Innere des Embryosackes.
Auf diese Weise können Zierpflanzen, wie Tulpe, Gemüsepflanzen, wie Paradeis, Obstpflanzen, wieÄpfel, Birnen, Nutzpflanzen, wie Getreide, vorteilhaft und mit grosser Sicherheit befruchtet und auch ausserordentlich ökonomische Züchtungen und Massenbefruchtungen durchgeführt werden. In vielen Fällen kann man die lästige Kastration ersparen, wobei man trotzdem das Ziel erreicht, einen bestimmten Fruchtknoten mit einem bestimmten Pollen zu befruchten. Eine andere Anwendungsmöglichkeit des vorliegenden Verfahrens besteht darin, Einzelindividuen einer bestimmten Pflanzengattung zu ermitteln, welche gegen gewisse Pilzschädlinge besonders widerstandsfähig sind. Dies wird in dem Beispiel 2 näher erläutert werden.
Beispiel I : Um Roggen mit Mutterkorn zu infizieren, wird folgendermassen vorgegangen :
Das aus einem Sklerotium (Dauerform von Mutterkorn) gewonnene Mycel (Pilzgewebe) wird in einer Nährlösung, z. B. aus Malzextrakt, durch mehrere Wochen vermehrt. Die von dem Pilzgewebe durchwucherte Lösung wird durch ein Haarsieb passiert und das Pilzgewebe hiebei zerkleinert. Hierauf werden die Zellen mit Malzextraktlösungen u. dgl. verdünnt.
Diese verdünnten Lösungen werden während der Blütenperiode direkt in die Ähren eingespritzt, etwa mittels mehrteiliger Injektionsspritzen gemäss den Fig. 1-3. Es wird nicht jeder Halm, sondern nach einem bestimmten Schlüssel, z. B. jeder dritte oder fünfte, behandelt. In vielen Fällen wird nur ein Teil der Blüten einer Ähre infiziert, da nicht jeder Einstich sein Ziel erreicht.
Als Ergebnis dieser Infektion tritt nach zirka sechs Tagen die Honigtaubildung ein. Aus diesem Honig, au bildet sich nach weiteren zwei bis drei Wochen das Mutterkorn. Überdies tritt auf natürlichem Wege eine Übertragung des Honigtaues auf noch in Blüte befindliche Nachbarähren statt, durch die weitere Mengen Mutterkorn gebildet werden ; diese natürliche sekundäre Infektion kann erfindungsgemäss durch Bewegen der Pflanzen, z. B. durch Überstreichen der Ähren mit einem Tuch, gefördert werden. Eine andere Möglichkeit, die sekundäre Infektion zu fördern, besteht darin, die Pflanzen mit Flüssigkeiten zu berieseln, welche insektenanloekende Stoffe, z. B. Zucker, enthalten.
Zur Zeit der Gelbreife des Getreides ist dann das Mutterkorn ausgebildet und wird teils mit der Hand durch Ausklauben, teils beim Drusehe durch Siebverfahren geerntet.
Mit der geschilderten Methode ist es in einer feldmässig durchgeführten Serie von Versuchen gelungen, ökonomisch Mutterkorn von hohem Gehalt an Inhaltsstoffen zu produzieren.
Beispiel 2 : Will man eine gegen Pilzerkrankungen besonders widerstandsfähige Sorte, z. B. von Pfefferminzpflanzen, züchten, so muss man zu dieser Züchtung auf Immunität von jenen Pflanzen ausgehen, welche von vorneherein besonders widerstandsfähig sind.
Diese können nach vorliegender Methode besonders leicht ermittelt werden.
Es werden von am Rost erkrankten Pflanzen Rostsporen (Puccinia menthe) gewonnen und in jene Pflanzen eingeführt, deren Widerstandsfähigkeit erprobt werden soll. Je nach der Raschheit und Stärke des Rostbefalls können Gruppen von weniger oder von stärker empfindlichen Pflanzen erkannt werden. Die überhaupt nicht oder am wenigsten empfindlichen Pflanzen bilden dann das Ausgangsmaterial für weitere Züchtungen.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens veranschaulicht. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung in schaubildlicher Ansicht.
Fig. 2 stellt einen Schnitt nach Linie lI-lI der Fig. 1 im vergrösserten Massstabe dar. In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung in schaubildlicher Ansicht dargestellt. Fig. 4 ist ein
Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3. Fig. 5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Einrichtung in schaubildlicher Darstellung. Fig. 6 zeigt das beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 5 verwendete Einstechmittel. Fig. 7 stellt einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 6 dar.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss der Fig. 1 und 2 erfolgt die Einführung der keimhaltigen Flüssigkeit in die Gewebe der Pflanzen gleichzeitig an mehreren Stellen. Zu diesem Zwecke weist die Vorrichtung mehrere Einsteehmittel in Form hohler Nadeln auf. Die Einstechmrdeln 1 sind aus- wechselbar in einem hohlen Verteilkörper 2 befestigt, dessen Hohlraum mit einem Zylinder 5 in Verbindung steht. Im Zylinder 5 befindet sieh eine die keimhaltende Flüssigkeit fördernde und unter Druck setzende Einrichtung. Dieselbe besteht aus einem Kolben 6, dessen Stange 7 durch die Kappe 8 ver- läuft und am äusseren Ende einen Betätigungsknopf 9 trägt. Der Zylinder 5 bildet gleichzeitig einen
Handgriff zum Erfassen und Halten der Vorrichtung.
Um eine bequeme Handhabung und bequul1cs Einstechen in die Pflanze zu ermöglichen, sind dieeinstechnadeln 1 verschieden lang ausgebildet, u. zw. derart, dass ihre Spitzen in einer Ebene E-B liegen, die unter einem Winkel (z. B. 45 ) geneigt zur Längsachse-A-. A der Spritze 5-9 steht. Um beim jedesmaligen Betätigen der Spritze eine dosierte Menge an Behandlungsflüssigkeit in die Pflanze einzuführen, sind Mittel 7', 7"vorgesehen, welche den Weg des Kolbens begrenzen. Diese Mittel bestehen aus in der Kolbenstange 7 vorgesehene Rasten 7' mit einem mit den Rasten zusammenwirkenden Zahn 7", der nachgiebig federnd gegen die Rasten
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gedrückt wird.
Beim Niederdrücken des Kolbens 6 schnappt der Zahn 7"in die nächste Rast und bewirkt dadurch Dosierung der in die Gewebe der Pflanze einzuführenden Menge. Die Handhabung der Vorrichtung ist aus vorstehender Beschreibung und den Fig. 1 und 2 ohneweiters ersichtlich. Die Nadeln 1 werden von oben schräg nach abwärts in die Pflanze eingestochen ; durch Druck auf den Knopf 9 wird die im Zylinder 5 befindliche keimhaltige Flüssigkeit mittels der eingestochenen Nadeln 1 in das Gewebe der Pflanze eingeführt.
Die Vorrichtung gemäss den Fig. 3 und 4 besitzt die Form eines scherenartigen Handwerkzeuges. 10, 11 sind die beiden Hälften, die durch den Gelenkbolzen 12 drehbar verbunden sind. Die Feder 14 versucht, die beiden Hälften 10, 11 auseinander zu bewegen. Die Hälften 10, 11 sind mit Backen 17, 18 ausgestattet, welche einerseits die Einstechmittel tragen und anderseits als Widerlager zum Aufnehmen des Gegendruckes beim Einstechen ausgebildet sind. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel bestehen die Einstechmittel aus hohlen Einstechnadeln 21 ; dieselben sind, wie insbesondere Fig. 4 zeigt, wechselseitig auf den beiden Backen 17, 18 angeordnet. Die gegenüber den Einsteehnadeln 21 befindlichen Innenflächen 17', 18'der Backen 17, 18 bilden die Widerlager, an die sich beim Einstechen die Pflanze y abstützt.
Die auswechselbar befestigten Nadeln jeder Reihe kommunizieren mit je einem Verteilkanal 24, der durch eine Bohrung 25 und durch Steuermittel 26 mit einer Zuführleitung 28 verbunden ist. Die Leitungen 28 vereinigen sich bei 29 und stehen durch die Leitung. 30 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Vorratsgefäss für die keimhaltende Flüssigkeit in Verbindung. Dieses Vorratsgefäss ist in einer bestimmten Höhenlage angeordnet, damit die keimhaltende Flüssigkeit unter Gefälldruek den Einstechnadeln 21 zufliesst. Beispielsweise kann das Vorratsgefäss an der Brust oder auf dem Rücken der die scherenartige Vorrichtung betätigenden Person befestigt sein.
Die Steuermittel 26 bestehen aus einem Ventil, das durch die Feder 26'in Schliessstellung gehalten wird. 27 ist ein auf der Ventilspindel angeordneter Knopf, der mit einem auf der gegenüberliegenden Backe vorgesehenen Anschlag 88 zusammenwirkt.
Solange die Backen geöffnet sind, werden die Ventile 26 durch die Feder 26'in der Abschlusslage gehalten. Die Verbindung zwischen Vorratsgefäss und Einstechnadel 21 ist damit unterbrochen.
Das Arbeiten mit der Vorrichtung gemäss den Fig. 3 und 4 erfolgt auf folgende Weise : die Vorrichtung wird mit geöffneten Backen 17, 18 auf die zu infizierende Pflanze aufgeschoben, derart, dass der zu infizierende Teil der Pflanze zwischen die B : ekcn zu liegen kommt. Werden nun die Backen 17, 18 nach Art einer Schere oder einer Zange gegeneinander bewegt, so erfolgt Einstich der Nadeln 21 in die Pflanze y, wobei sieh letztere an die gegenüberliegenden Widerlager 17', 18'abstützt. Bevor die Backen ihre vollkommene Schliessstellung erreicht h ben, schlagen die Anschläge 3. 3 an die Anschlagknöpfe 27 der Ventilstangen an und öffnen die Ventile 26.
Die Verbindung zwischen dem hochgelegenen Vorratsgefäss und den Einstechnadeln ist hiedurch hergestellt und die keimhaltende Flüssigkeit wird unter Gefälldruck in die Gewebe der Pflanze y eingeführt. In der Sehliessstellung stützen sich die
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Leisten ausgebildet, die zusammen mit den Backen 17 bzw. 18 einen im Querschnitt U-förmigen Aufnahmeteil für die Pflanze y bilden.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 1, 2 und Fig. 3,4 erfolgt die Einführung der Flüssigkeit in die Gewebe der Pflanzen mittels hohler Einsteehnadeln. Die Einführung der keimhaitigen Flüssigkeit kann aber auch auf andere Weise durchgeführt werden, z. B. durch Einstecken von mit der keimhältigen Flüssigkeit benetzten Einstechmitteln. Ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 5-7. Die Einstechmittel 41 sind in mehreren Längs-und Querreihen auf zwei Träger 42, 4. 3 angeordnet. Die Träger 42, 43 sind plattenartig ausgebildet und besitzen je einen Handgriff 45.
Um beim Zusammenbewegen der Platten 42, 4. 3 mit den Einsteehmitteln 41 ein Zusammenquetschen der dazwischenliegenden Pflanze zu vermeiden, sind Anschläge 47, z. B. in Form von Leisten, vorgesehen.
Die Einstechmittel 41 können verschiedenartig ausgebildet sein. Wesentlich ist nur, dass sie irgendwelche Mittel zum Aufnehmen und Halten der für die Einführung in die Pflanze notwendigen Menge an Behandlungsflüssigkeit aufweisen. Bei dem in Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Einsteehmittel 41 aus einem Dorn mit Spitze 41'und verdicktem Kopf 41". Auf der Um- fläche des verdickten Kopfes sind Längsrillen 48 vorgesehen, die zum Aufnehmen und Halten der notwendigen Menge an Behandlungsflüssigkeit dienen.
Beim Gebrauch der Vorrichtung gemäss den Fig. 5-7 werden die Dorne 41 in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht. Beim Herausziehen der Dorne aus der Behandlungsflüssigkeit bleibt in den Rillen 48 eine bestimmte Menge an Flüssigkeit zurück. Die beiden Platten 42, 43 mit den benetzten Dornen 47 werden nun über der zu behandelnden Pflanze gegeneinander bewegt. Die dazwischenliegende Pflanze wird durch die benetzten Dorne angestochen. Beim Auseinanderbewegen der Platten 42, 43 wird die in den Rillen 48 befindliche Flüssigkeitsmenge abgestreift und bleibt in der Pflanze zurück.
Die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Vorrichtungen zur Durchführung der künstlichen Befruchtung bzw. Infektion von Pflanzen können beispielsweise so abgeändert werden, dass die zu und voneinander beweglichen Teile der Vorrichtung in Führungen verschiebbar sind.