<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Änderung der biochemischen Eigenschaften von Pflanzen, Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens und durch das Verfahren erlangte Produkte
Es ist bekannt, Pflanzen mit Kälte zu behandeln, wie z. B. durch sogenannte Vernalisation oder Printanisation.
Dieses Verfahren wird bei Wintergetreide angewendet, damit dieses im Frühjahr ausgesät werden kann. Es besteht darin, dass das kaum gekeimte Saatgut 40 - 42 Tage lang einer zwischen + 20 und 40C wechselnden Temperatur ausgesetzt wird.
Um lebende Organismen sehr tiefen Temperaturen von flüssigem Gas auszusetzen, hat man eine Austrocknung angewendet. Dieses Verfahren hat man fast nur bei Organismen durchgeführt, die bereits eine Austrocknung im natürlichen Zustand aufweisen, so z. B. bei Sporen und Körnern (die durch Zellwände oder Samenhäute geschützt sind). Ferner hat man das Verfahren an Pflanzen, wie Flechten und Moosen und weiterhin an mikroskopischen Kleintieren, wie Rädertierchen, Bärtierchen, angewendet, die ihre Lebenstätigkeit wieder aufnehmen und während bestimmter Abschnitte ihres Lebens eine gesteigerte Austrocknung aushalten können. Die den natürlichen Schutz gegen Austrocknung hervorbringenden Mittel der genannten Organismen stellen sich einer vollständigen Austrocknung hemmend entgegen, die das Absterben der betreffenden Organismen wahrscheinlich zur Folge hat.
Man hat mit getrockneten sogenannten Keimpflanzen Versuche gemacht, wobei man diese einer Behandlung im Vakuum und bei einer sehr tiefen Temperatur bzw. tiefen Temperaturen unterzogen hat.
Die Versuche sind an Weizen, Roggen, Luzerne und Sonnenblumen unternommen worden. Hiebei handelte es sich aber in Wirklichkeit nicht um Keimpflanzen, sondern um die Objekte zu Beginn der Keimung, deren Wurzeln höchstens 10 mm Länge erreichten.
Man hat gleichfalls Versuche mit einzelnen Zellen oder Zellgeweben durchgeführt, wobei man aber das Überleben danach feststellte, ob eine Plasmolyse oder Zellen in einer 10 folgen Natriumchlorid-Lösung stattfand.
Diese verschiedenen Versuche und Nachforschungen wurden ausschliesslich an Organismen durchge-, führt, die einer sehr starken Austrocknung unterworfen waren und man hat niemals genau feststellen können, dass diese Organismen wirklich überlebt haben und dass ferner die in ihre übliche Umgebung zurückgebrachten Pflanzen jemals Blüten und Früchte ausgebildet haben.
Die Erfindung bezweckt diese Nachteile zu beheben und betrifft ein Verfahren zur Änderung der biologischen Merkmale der Pflanzen durch Kälteschock, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass man die angefeuchtete Keimpflanze der Wirkung einer Temperatur unter 00C aussetzt, wodurch besonders das Wachstum der Pflanzen beeinflussbar wird.
Die Zeitdauer des angewendetenKälteschocks liegt zwischen mindestens 5 - 10 sec und ist entsprechend der Natur der Pflanze und der Temperatur der Behandlung veränderlich.
Die Behandlungsdauer bei Pflanzen unter Einwirkung von z. B. flüssigem Stickstoff beträgt :
Bei Korn 5-6 sec, bei Roggen 7 sec, bei Gerste 7 sec, bei Hafer 5 sec und bei Mais 6 sec.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Keimpflanze der Wirkung eines flüssigen Gases unterworfen. Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, dass die Keimpflanze der Wirkung von Koh-
<Desc/Clms Page number 2>
lensäure-Schnee (Trockeneis) ausgesetzt wird. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, d1. ss die Keimpflanze der Wirkung eines Kältegemisches wie z. B. Kaliumchlorid-Lösung oder NatriumchloridLösung mit Eis ausgesetzt wird.
Die Eigenart der Erfindung und ihre möglichen Kombinationen sind folgende. Eine Einrichtung zu ? erfindungsgemässen Behandlung der Pflanzen ist als Beispiel in der Zeichnung dargestellt. Nach einer Ausführungsform der Erfindung werden die Keimpflanzen von Zuckerrüben, die aus dem Wasser genommen wurden in verstärkten Kaliko, der gleichfalls aus dem Wasser genommen wurde, eingeschlagen, wobei das Gewebe vorher entlaugt wurde, um alle Appretur zu entfernen, damit es eine grösstmögliche Wassermenge aufnehmen kann. Auf das mit Wasser getränkte. Kalikogewebe 1, werden die Keimpflanzen 2 parallel zur Längsrichtung des Rechteckes gelegt. Die Keimpflanzen werden mit einem weiteren Stück Kaliko, das gleichfalls aus dem Wasser genommen wurde, bedeckt.
Man heftet das ganze mit Hilfe zweier dünner, 1/20 mm dicker Folien aus Prinzmetall (chrysocalque, unechte Gold, Mannheimer Gold oder Similor) zusammen.
Die so gebildete Packung hält das aufgenommene Wasser um die Keimpflanzen fest. Die Packung wird der Wirkung flüssigen Rohstickstoffes (flüssiger Luft nach Entzug des Sauerstoffes, -1970C) auf die Dauer von 9 sec ausgesetzt. Es kann angenommen werden, dass flüssige Luft dieselbe Wirkung erzielen lässt. Um die Packung in das flüssige Gas einzutauchen, ergreift man sie mittels einer Pinzette od. dgl. an der Seite, an der sich die Wurzeln der Keimpflanzen befinden, damit die Vegetativpunkte der Stengel, die an der Basis der Kotyledonen gelegen sind, der Kälte des flüssigen Gases unterworfen werden.
Die so während 9 sec behandelten Keimpflanzen ergaben Rüben von geringerer Grösse gegenüber Rüben, die man gemeinhin von den Keimpflanzen dieser Rasse erhält. Die zwerghaften Rüben, die man durch dieses Verfahren erhält, ergeben in der zweiten Generation wieder zwerghafte Rüben, was darauf schliessen lässt, dass die erhaltene Veränderung erblich ist.
Die Keimpflanzen von Zuckerrüben, die 7 sec lang in der Packung aus einer zweifachen Lage Prinzmetall und feuchten Kaliko behandelt wurden, gaben in der darauf folgenden Generation hervorragende Pflanzen und diejenigen, die 8 sec lang behandelt worden waren, solche, die kaum weniger gut waren.
Die Keimpflanzen, die 10 sec unter diesen Bedingungen behandelt worden waren, ergaben einmal eine Pflanze, die nicht lange lebte. Die letztgenannte Zeitspanne ist daher als lebensbegrenzend anzusehen.
Es ist gleichgültig, ob ein langsames oder schnelles Wiedererwärmen vorgenommen wird. Es wurde die Prinzmetallpackung mit feuchtem Kaliko gelegentlich 10 min lang langsam auf Steingutkacheln nach der Behandlung wieder erwärmt, bis das Prinzmetall wieder geschmeidig geworden war. Hierauf wurde die Packung geöffnet und die Keimpflanzen in feuchtes Papier gewickelt, bevor sie eingepflanzt wurden, Sie ergaben Pflanzen, die Blüten und Früchte trugen. Zur Zeitersparnis kann man vorteilhafterweise die Prinzmetallpackung mit feuchtem Kaliko in einem Behälter mit Wasser hin-und herbewegen. Es dauert nur einige Sekunden bis die Packung und ihr Inhalt geschmeidig geworden sind. Die so behandelten Keimpflanzen ergaben gleichfalls Pflanzen, die Blüten und Früchte trugen.
Die Keimpflanzen werden nach der Behandlung längs der Wand eines Topfes aus poröser Erde von 7 cm Durchmesser gepflanzt, der mit einer Mischung bestehend aus 2/3 Sand und 1/3 Humuserde gefüllt ist ; behandelte oder nicht behandelte Rübenkeimpflanzen sterben in reiner Humuserde.
Man könnte versuchen, die Keimpflanzen auch in reinen Sand zu pflanzen. Nachdem die Keimpflanzen sich gut entwickelt haben, kann man sie ins Freie pflanzen.
Nach einer andern Ausführungsform der Erfindung für Getreidekeimpflanzen (die alle Gräser sind), d. h. Pflanzen, die einen Vegetationspunkt an ihrem Stengel besitzen, der durch die Basis der jungen Blätter auf dem Boden eines kleinen Sackes der sogenannten Koleoptile (Scheidenblatt), geschützt ist, taucht man die nackten, aus dem Wasser genommenen Keimpflanzen in flüssiges Gas. Man bewahrt den Samen, der die Keimpflanze ernährt und der ihr Wachstum gewährleistet. Man entfernt die primären Wurzeln, die bei der Behandlung hinderlich sind und später durch Adventivwurzeln ersetzt werden. Man ergreift die Keimpflanzen an den Enden, der eine Länge von 10 cm aufweisenden Blätter mit Hilfe einer Pinzette od. dgl., um sie dann in flüssigen Rohstickstoff (Luft unter Abzug des Sauerstoffes) zu tauchen.
Nach dem Eintauchen in das flüssige Gas taucht man die Keimpflanzen unmittelbar anschliessend in Wasser.
EMI2.1
50CBeim Weizen Aurore de Vilmorin, eine Sorte von Triticum vulgare Vill, hat man eine Pflanze erhalten, die 7 sec der Einwirkung von flüssigem Stickstoff widersteht. Diese Pflanze stammte von einer Pflanze ab, die 6 sec im Vorjahre der Kältebehandlung widerstanden hat und diese Sorte selbst stammte wieder von einer Pflanze ab, die im vorhergehenden Jahr 5 sec widerstanden hatte. Man erhielt 7 Weizen-
<Desc/Clms Page number 3>
pflanzen, die einmal 7 sec der Behandlung widerstanden haben, bei 99 behandelten Keimungen, die in zweiter Generation aus einer Pflanze hervorgingen, die 6 sec lang behandelt worden war.
Eine Weizenpflanze (Florence Aurore) widerstand 5 sec lang der Behandlung, Alle Keimpflanzen, die 6 sec der Behandlung ausgesetzt waren, haben nicht überlebt.
Es kann daher gesagt werden, dass die Weizenpflanze nicht mehr als 5 sec im ersten Jahr der Behandlung mit flüssigem Stickstoff standhält ; man konnte in der Nachkommenschaft jedoch Pflanzen finden, die im darauffolgenden Jahr einer 6 sec-Behandlung standhielten. Es scheint daher, dass die Behandlung die Widerstandskraft gegen Kälteschocks bei derartig behandelten Getreidepflanzen steigert. Von besonderem praktischen Interesse dürfte es sein, wenn diese Widerstandskraft gegen kurze Kälteschocks eine Beziehung zu den langen winterlichen Kälteeinwirkungen hat. Dies kann nicht als sicher angesehen werden, dass das winterliche Klima eine Schossung bei der Rübe vom ersten Jahre an hervorruft, während die kurzen Kälteschocks eine solche Schossung nicht hervorrufen.
Bei dem Weizen Riéti, eine Sorte von Triticum vulgare Vill, haben Keimpflanzen. die 10,15 und 20 sec lang behandelt wurden, überlebt, während zwei Keimpflanzen, die 30 sec in Kohlensäureschnee bei -600C behandelt wurden, eingegangen sind.
Beim Riéti Weizen, der durch feuchtes Filterpapier geschützt war, haben die Keimpflanzen 2,3, 5 und bis zu 25 sec flüssigem Propan (-400C) ausgehalten. (Ohne den Schutz des feuchten Filterpapiers gingen die Keimpflanzen ein, da das Propan schädlich ist.)
Beim Roggen (Secale cereale L.) Sorte Petkus, der 7 sec lang mit dem Verfahren in flüssigem Stickstoff behandelt wurde, überlebten von drei Keimpflanzen eine ; diese aber verschwand bei der Ernte, was darauf schliessen lässt, dass auf Grund der Schmächtigkeit die äusserste Grenze der Behandlungsfähigkeit erreicht worden war. Es erscheint nicht überaus verwunderlich, dass diese Getreidesorte aus dem Norden eine derartige Widerstandskraft zeigt.
Bei der Gerste (Hordeum vulgare L.) Sorte Albert, haben zwei Keimpflanzen, von 10, einem Schock von 6 sec in flüssigem Stickstoff standgehalten ; bei 7 sec hat keine von 4 behandelten Keimpflanzen überlebt.
Beim Hafer (Avena sativa L.), Sorte Victoria, überstanden sechs Keimpflanzen von 15 eine Behandlung von 5 sec in flüssigem Stickstoff ; keine von 12 Behandelten überlebte die Behandlung von 6 sec Dauer.
Bei der Behandlung von Mais (Zea Mays L.), Sorte Janetzkis Astra, erhielt man eine Pflanze von zwei Behandelten, der einer Einwirkung von 7 sec Dauer durch flüssigen Stickstoff unterworfen worden waren, aber diese Pflanze war sehr kümmerlich und hat nicht lange überlebt.
Beim Mais (Zea Mays L.), Sorte Gloria, haben zwei Pflanzen von 5 der Behandlung von 6 sec widerstanden. Keine von zweien überstand mehr als 7 sec Behandlungszeit.
Die Kälteschockbehandlungen wurden auch öfter durchgeführt, wobei vor einem neuen Schock die Keimpflanzen in Wasser wieder aufgetaut wurden. Diese Massnahmen wurden mit dem Zweck durchgeführt, eine erhebliche Veränderung des Chromosonengleichgewichtes herbeizuführen. Mit diesem Verfahren hat man mit Weizen (Vilmorin 1927 special) vier lebende Pflanzen nach 50 Schocks von je einer Sekunde, 4 Schocks zu 3 sec, und zwei Schocks zu 4 sec erhalten.
Die Erfindung umfasst nachstehende Merkmale und ihre möglichen Kombinationen :
Die Pflanzen können in einer Kältevorrichtung, wie z. B. in einer Kompressionskälteanlage behandelt werden. Die Kälteschocks können von verschiedener Dauer und Intensität sein, was experimentell zu bestimmen ist.
Es genügt, dass die Keimpflanzen von Rüben, die nach dem Verfahren behandelt werden, ein turgeszentes Hypokotyl auf einer Länge von. 15 mm von der Basis der Kotyledonen besitzen, damit sie selbst dann wieder ansetzen können, wenn die Kotyledonen teilweise durch die Behandlung geschwärzt sind.
Die Erfindung bietet verschiedene Vorteile ; im wesentlichen folgende :
Im Falle der Behandlung von Zuckerrüben erhält man durch die Kälteschocks Zuckerrüben geringerer Grösse gegenüber sonst üblichen Rüben. Es ist bekannt, dass eine viel kleinere Wurzel bei Zuckerrüben im Verhältnis zu grösseren Wurzeln derselben Sorte, die unter denselben Bedingungen gezüchtet wird, eine viel grössere Zuckermenge ergibt.
Darüber hinaus gestattet die geringere Grösse der Wurzeln ein leichtes Ernten mit Hilfe von Maschinen.
Die Maschinen zerschneiden die zu langen Wurzeln, von denen ein Teil im Boden verbleibt ; auch lassen sich die kleineren unverletzten Wurzeln besser im Silo erhalten, während das Verfaulen bei grösseren Wurzeln, die von der Maschine gebrochen werden, leicht erfolgt.