DD202369A5

DD202369A5 - Praeparat zur steigerung der kaeltebestaendigkeit von kulturpflanzen

Info

Publication number: DD202369A5
Application number: DD81235905A
Authority: DD
Inventors: Tibor Farkas; Ibolya Horvath; Laszlo I Horvath; Laszlo Vigh; Zsolt Dombay; Jozsef Nagy; Emilia Gera; Csaba Pavliscsak; Gyula Tarpai
Original assignee: Eszakmagyar Vegyimuevek
Priority date: 1980-12-18
Filing date: 1981-12-17
Publication date: 1983-09-14
Also published as: BE891459A; GB2091712A; DK158698C; PL234278A1; HU181241B; DK158698B; IE812978L; IT1211148B; PL128880B1; ATA543081A; CA1167662A; DE3150296A1; FR2498420A1; US4488901A; LU83842A1; RO83441A; RO83441B; DK562381A; FR2498420B1; SU1407387A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Praeparat zur Steigerung der Kaeltebestaendigkeit von Kulturpflanzen, das 0,01 bis 70 Gew.-% einer Verbindung der allgemeinen Formel (I), worin n eine ganze Zahl zwischen 2 und 5 sein kann, R tief 1, R tief 2 und R tief 3 gleich oder abweichend sein koennen und ein Wasserstoffatom oder ein C tief 1-5 Alkylradial bedeuten und dass R tief 3 auch ein alleinstehendes Elektronenpaar sein, oder deren Saeureadditionssalz oder ein Gemisch mehrerer solcher Verbindungen, 30 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer fluessiger und/oder fester Verduenungsmittel und 0,1 bis 15 Gew.-% eines oder mehrerer oberflaechenaktiver und/oder Zusatzstoffe enthaelt.

Description

H 817 55

Präparat zur Steigerung der- Kältebeständigkeit von Kulturpflanzen

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Präparat zur Steigerung der Kältebeständigkeit von Kulturpflanzen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Ss ist allgemein bekannt, daß bei der unterschiedlichen geographischen Verteilung der Pflanzen'die klimatischen Bedingungen und vor allem die Temperatur der Umgebung eine entscheidende Rolle spielen. Diese durch die Temperatur verursachte Selektion ist besonders wichtig bei den für die Ernährung unentbehrlichen Getreidearten, bei Gemüse und bei Obst. In den Ländern mit kontinentalem Klima, wie z.B. auch in Ungarn, müssen, die Fachleute, die sich mit dem Anbau und der Veredlung beschäftigen, ganz genau das Maximum sowohl der Kältebeständigkeit als auch der Prostbeständigkeit jeder einzelnen Nutzpflanze kennen. Natürlich kann selbst bei Kenntnis dieser Größen heute noch nicht vermieden werden, daß es jährlich zu Prostschäden kommt.

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Zur Verringerung des unvermeidbar erscheinenden Risikos sind drei Verfahren bekannt. Das älteste Schutzverfahren ist das Räuchern bzw. dessen entwickeltere Variante, die Anwendung von Nebelkerzen, mit deren Hilfe in der direkten Umgebung der gefährdeten Pflanzen durch Rauch bzw. Nebel eine Lufttemperatur oberhalb des Gefrierpunktes gesichert werden soll ; gleichzeitig soll dadurch verhindert werden, daß Kaltluft zuströmt.

Dieses Verfahren ist technisch schwerfällig, kann nicht bei jeder Kultur (z.B. bei blühenden Obstbäumen) angewendet werden, und solange die Gefahr von Frost oder Abkühlung besteht, muß dafür gesorgt werden, daß der Nebel bzw. Rauch ständig aufrechterhalten wird, was besonders dann schwer durchführbar ist, wenn die Abkühlung mit starker Luftbewegung (Wind) verbunden ist.

Die andere Schutzmöglichkeit - die viel bedeutender als die vorherige ist - ist die Zucht von neuen, wiederstandsfähigen, kältebeständigen Arten und Sorten mit gleichzeitigem^!= r trag. Dieser Weg ist jedoch einerseits langwierig, andererseits nicht bei jeder Pflanze möglich, weil bei der Veredlungsarbeit die einzelnen Eigenschaften nur zum Nachteil anderer verbessert werden können. Darüber hinaus, gibt es Kulturpflanzen, deren Frostempfindlichkeit so groß ist, daß die Zucht von widerstandsfähigen Pflanzen aussichtslos scheint.

Die dritte Möglichkeit des Schutzes ist die Behandlung mit Chemikalien. Sie basiert auf dem Studium der Schäden von Pflanzen und Pflanzenteilen infolge von Frost und der Erforschung des biochemischen Mechanismus dieses Prozesses (Ilker, R., Warring, A.3., Lyons, O.M., Breidenbach, R.W..: The cytotogical responses of tomator-seedling cotyledons to chilling and the influence of membrane modi-

16SaUD Ό

fications upon these responses. Protoplasma 90, 90 (1976)).

Als Ergebnis der Forschungen wird heutzutage allgemein die Ansicht vertreten, daß von den Bestandteilen der Membranen der Pflanzenzelle bzw. der Zellpartikel in erster Linie die Lipide bei der Herausbildung der Kältebeständigkeit eine zentrale Rolle spielen. Vereinfacht kann das mit der Phasenänderungsteraperatur der Lipide zusammenhängen. Bei einer Temperatur, die niedriger als die kritische Temperatur (bei Lipidgemischen als der Temperaturbereich) ist, gehen die Membraniipide vom physiologischen flüssigkristallinen Zustand in den sogenannten Festgelzustand über. In diesem Festgelzustand werden alle Funktionen der Membranen (z.B. der aktive Zustand der an die Membranen gebundenen Enzyme, die Semipermeabilitat der Membranen, das Ablaufen des Transportprozesses usw.) irreversibel geschädigt. Darüber hinaus erleidet auch ein anderer wichtiger Faktor, die Wasser-Eis-Phasenänderung, bei einer Temperatur unter O⁰C Schaden. Das Wasser in den Geweben gefriert zuerst in dem Raum zwischen den Zellen, was in den meisten Fällen noch nicht zum Tod der Pflanzen führt. Das erfolgt nur dann, wenn der Frost auch in die Zelle selbst eindringt. In diesem Fall verlieren die Eiweiße und die anderen Makromoleküle auch das gebundene Wasser,. das zur Erhaltung ihrer natürlichen Konformation unentbehrlicht ist. Außerdem verusacht die Volumenzunahme bei der Phasenänderung auch noch mechanische Schäden, was allein sckjon zum Tod der Pflanze führt.

Aus der Klärung des Mechanismus des Schadens folgt, daß für das Oberleben der Pflanze eine Verzögerung bzw. Verhinderung des Gefrierens innerhalb der Zelle von entscheidender Wichtigkeit ist.

-A-

υ b 5

Die Verzögerung des Gefrierens innerhalb der Zelle ist auf verschiedene Weise möglich: so durch eine langsame Abkühlungsgeschwindigkeit (genauer gesagt durch solche Bedingungen, die die Abkühlungsgeschwindigkeit verlangsamen), eventuelle Unterkühlung (wobei die wasserlöslichen kryoprotektiven Stoffe eine Rolle spielen können), eine Erhöhung der molaren Konzentration der Zellflüssigkeit bzw. die Herausbildung einer Zellenmembranstruktur mit erhöhter Wasserdurchlässigkeitsfähigkeit bei einer niedrigen Temperatur.

Fast alle diese aufgezählten Faktoren können wahrscheinlich auf chemischem ¹AOg durch Behandlung mit Chemikalien beeinflußt werden, und das kann also die dritte Möglichkeit des Schutzes sein.

Es wurde festgestellt,, daß die Phasenänderungstemperatur, die Permeabilität und die Funktion der Membraniipide grundlegend von drei Faktoren bestimmt werden:

- erstens von der Kettenlänge und Gesättigkeit der Fettsäuren, die in den Lipiden das Glyzerin esterifizieren,

- zweitens durch das Erscheinen solcher kryoprotektiver Stoffe bei niedriger Temperatur, die die Fluidität und Wasserdurchlässigkeit der Membranen beeinflussen,

- drittens durch die Qualität der einzelnen Lipidarten, d.h. durch den Anteil von Lipiden mit verschiedenen "Kopfgruppen" in den Membranstrukturen und deren Wechselwirkung mit anderen Zellbestandteilen.

Untersuchungen haben ergeben, daß bei der Herausbildung der Kältebeständigkeit der aktuelle physikalisch-chemische Zustand der Membraniipide von entscheidender Bedeutung ist und daß die Behandlung mit Chemikalien auf

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eine Änderung der Lipidzusammensetzung gerichtet sein muß, wenn dadurch die Kältebeständigkeit gesteigert werden soll.

Eine mögliche Art der Behandlung mit Chemikalien wäre das Einbringen von fertigen Lipidmolekülen in die Pflanze, was allerdings aus Gründen der Löslichkeit und Permeabilität auf Schwierigkeiten stößt. Eine andere Möglichkeit ware es, bei der Behandlung solche Regulatoren einzusetzen , die den Lipidhaushalt wunschgemäß ändern. Diese Stoffe sind jedoch sehr teuer, Versuche können mit ihnen nur im Labormaßstab durchgeführt werden. Für einen großangelegten Pflanzenanbau sind sie nicht zugänglich.

Ziel der Erfindung:

Es wurde deshalb angestrebt, solche Präparate zu entwickeln, mit deren Anwendung die Schädigung kälteempfindlicher Kulturpflanzen (Gemüsepflanzen, Obstbäume, Zierpflanzen, Blumen usw.) bei einem witterungsbedingten Absinken der Temperatur, die gleichzeitig für die betreffende Pflanze kritisch ist, verhindert wird, ein^chutz der Kluturpflanzen ermöglicht und die Sicherheit des Anbaus erhöht wird» Ebenfalls wurde angestrebt, Anwendungsverfahren des Präparates auszuarbeiten, mit denen die Kältebeständigkeit der einzelnen Kulturpflanzen am wirkungsvollsten gesteigert werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Es wurde festgestellt, daß wenn die Pflanzen mit dem nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Präparat behadnelt werden, diese Behandlung ihre Kältebeständigkeit wesentlich erhöht.

υ- -

Das erfindungsgemäße Präparat enthält 0,01 bis 70 Gew.-% einer Verbindung der allgemeinen Formel (I) . ·

worin η eine ganze Zahl zwischen 2 und 5 sein kann, R₁, Rp und R- gleich oder abweichend sein können und ein Wasserstoff atom .oder ein C. r- Alky!radikal bedeuten und daß R- auch ein alleinstehendes Elektronenpaar sein kann - oder deren Säureadditionssalz oder ein Gemisch von mehreren solchen Verbindungen, 30 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer flüssiger und/oder fester Verdünnungsmittel und 0,1 bis 15 Gew.-% oberflächenaktive und/oder Zusatzstoffe. Forschungsarbeiten.haben bewiesen, daß von den Verbindungen der allgemeinen Formel (I) vorteilhaft 2-Eydroxy- -äthyl-amin und/oder 0?rimeth7l-ß-hydrosy-äthyl-ammonium- -chlorid enthaltende Präparate Schutz gegen eine Schädigung durch Temperaturabfall gewährleisten, nachdem die Pflanzen damit behandelt wurden.

Ss wurde gefunden, daß das Behandlungsverfahren dann am positivsten, ist, wenn das Präparat mit einer 0,001 bis 5,00 Gew.-%igen wäßrigen Verdünnungslösung auf die zu schützende Kulturpflanze aufgesprüht γ/ird. In einzelnen Fällen kann das Behandlungsverfahren ein Eintauchen bzw. Beizen der Samen oder Keimlinge in der verdünnten Lösung des Präparates sein.

Die Untersuchungen haben ferner bestätigt, daß die Phasenänderungstemperatur der Membraniipide durch die Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Präparat wesentlich gesenkt wird und dadurch gleichzeitig der Überlebensanteil der Pflanzen, die niedrigen Temperaturen ausgesetzt

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sind, - d.h. also ihre Kältebeständigkeit - bedeutend erhöht wird.

Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind bekannte Verbindungen. Als Literaturangaben, die sie bzw. ihre Herstellung beschreiben, seien z.B. folgende genannt:

a. Houben-Weyl: "Methoden der organischen Chemie"

4. völlig neugestaltete Auflage /1958/ Band 6/la, S. 412 - 416

Band 11/2 S. 599 Band ll/2 S. 610

b. Kirk-Othmer: "Encyclopedia of Chemical Technology", 3. Ausgabe, Band 6, S. 19 - 28 /1979/

c. Sebrell and Harris: "The Vitamins", Band 3,

5. 436 - 437 /1971/, Academia Press, New York.

Ausf ührungsbeis-piele:

Die erfindungsgemäßen Präparate, die damit durchgeführten Behandlungen und ihre Wirkung auf die Verbesserung der Kältebeständigkeit werden durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht, ohne dabei das Schutzbegehren auf sie beschränken zu wollen.

Beispiel 1

In einen Rundkolben mit einem Fassungvermögen von 250 ml und einem Rührer werden bei Raumtemperatur 50 g festes Trimethy1-ß-hydroxyäthyl-ammoniumchlorid (Cholinchlorid) eingewogen, dann zuerst 5 g Fettsäure-polyhydroxyäther, später 1 g Polyäthylenglykol-fettsäureester und 3 g PoIy-

-S-

äthylenglycol und schließlich 42 ml destilliertes Wasser zugesetzt. Der Rührer wird eingeschaltet, und es wird solange gerührt, bis sich die eingewogenen festen Stoffe aufgelöst haben.

Das erhaltene flüssige Präparat enthält 50 §evi.-% der Verbindung der allgemeinen Formel (I).

Beispiel 2

In einen Rundkolben mit einem Fassungvermögen von 250 ml und einem Rührer werden bei Raumtemperatur 10 g Trimethyl- -ß-hydroxyäthyl-ammoniurachlorid eingewogen und 10 g Äthylenglycol, 3 g Fettsaure-polyhdroxyäther sowie 1 g PoIyäthylenglycol-fensäureester zugesetzt. Das Ganze wird mit destilliertem Wasser zu 100 ml ergänzt. Der Rührer wird eingeschaltet und solange betätigt, bis sich die Stoffe aufgelöst haben. Das erhaltene flüssige Präparat enthalt 10 gew.-% der Verbindung der allgemeinen Formel (I).

Seispiel 5

In einen Rundkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml und einem Rührer werden 30 g Trimethyl-ß-hydroxyäthyl-arnmoniumchlorid und 20 g 2-Hydroxyäthyl-amin (Ethanolamin) eingewogen, dann 5 .g Fettsäure-polyhydroxyäther und 1 g Polyäthylenglycol-fettsaureester sowie 3 g Polyäthylenglycol zugesetzt. Das Ganze wird mit destilliertem Wasser auf 100 ml aufgefüllt, woraufhin der Rührer solange eingeschaltet wird, bis sich die festen Stoffe aufgelöst haben.

Das erhaltene flüssige Präparat enthält ein Gemisch von zwei Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in einer Konzentration von 50 Gew.-%.

ι j s y u ο ο

Beispiel 4

In einen Rundkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml und einem Rührer werden 30 g Trimethyl-ß-hydroxyäthyl-ammoniumchlorid und 30 g 2-Hydroxyäthyl-amin eingewogen, 5 g Fettsäure-polyhydröxyäther, 1 g Polyäthylenglycol- -fettsaureester sowie 3 g Polyäthylenglycol zugesetzt« Dann wird mit destilliertem Wasser auf 100 ml aufgefüllt, derj/Rührer eingeschaltet und eine halbe Stunde lang betätigt.

Das erhaltene flüssige Präparat enthält ein Geraisch von zwei Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in einer Konzentration von 60 Gew.-%.

In einen Rundkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml und einem Rührer werden 15 g Trimethyl-ß-hydroxyäthyla-mmoniumchlorid und 45 g 2-Hydroxyäthyl-amin eingewogen und 5g Fettsäure-polyhydroxyäther sowie 1 g Polyäthylenglycol zugesetzt. Dann wird mit destilliertem Wasser auf 100 ml aufgefüllt. Der Rührer wird eingeschaltet und eine halbe Stunde lang betätigt.

Das erhaltene flüssige Produkt enth alt ein Gemisch von zwei Verbindungen der allgemeinen Formel (I) in einer Konzentration von 60 Gew.-%.

Beispiel 6

In einen Rundkolben mit einem Fassungvermögen von 250 ml und einem Rührer werden 0,1 g Trimethyl-ß-hydroxyäthyl- -ammoniumchlorid, 0,2 g Fettsäure-polyhydroxyäther und 0,1 g Polyäthylenglycol-fettsäureester sowie 10 g Polyäthylenglycol zugesetzt. Dann wird mit destilliertem Wasser auf 100 ml aufgefüllt. Sodann wurde eine halbe

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Stunde lang gerührt.

Das erhaltene flüssige Produkt enthält die Verbindung der.allgemeinen Formel (I). in einer Konzentration von 0,1 Gew.-%.

3eispiel 7

Sei Untersuchungen wurde festgestellt, daß sich bei den mit dem erfindungsgemäßen Präparat behandelten Pflanzen die Zusammensetzung der Membraniipide ändert, was im folgenden näher erläutert wird.

Auf feuchtem Filterpapier, von Licht abgeschlossen und bei einer Temperatur von 25 C, wurden Weizenkörner der Sorte Miranovskaja 808 2 Tage lang vorgekeimt, dann so auf Gaze gelegt, die auf einen Glasring gespannt wurde, wobei die Keimlinge unter die Gaze greifen und senkrecht angeordnet waren. Die Ringe wurden dann in Beöhergläser gelegt, deren unterer Teil bis in die Höhe der Wurzeln mit schwarzem Papier belegt war.

Dann wurde aus dem flüssigen Produkt nach Beispiel 5 mit wäßriger Verdünnung eine solche Konzentrationsreihe hergestellt, die die Verbindung der allgemeinen Formel (I) in Konzentrationen von 5, 15, 30 und 60 mM enthält, und diese Verdünnungen wurden so unter die vorgekeimten Körner gegossen, daß die Wurzeln hineinreichten. Bei dem Kontrollversuch wurde destilliertes Wasser in das Becherglas gegossen.

Die Keimpflanzen wurden bei einer Temperatur von 25⁰C und einer Lichtstärke von 8000 Lux aufgezogen. Bei einer 10-stündigen Tagesbeleuchtung und 14-stündiger Nachtlänge wurden die Blätter der Keimpflanzen nach 7-tagiger Zucht

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präpariert, dann die Lipide extrahiert und die Zusammensetzung der Phospholipide bei drei parallelen Mustern mit der Methode von Folch et al. bestimmt.

Die in den Blättern gefundenen wichtigsten Phospholipide waren folgende: Phosphatidsäure (PA), Phosphatidyl-choiin (PC)', Phosphatidyl-inozitol (PI), Phosphatidyl-äthanolamin (PE), Phosphatidyl-glycerid (PG) und Phosphatidyl-glyceryl (DPG).

Die Meßergebnisse sind in Tabelle 1 enthalten.

Tabelle 1

	Anteil PA	der PC	P h ο s PI	ρ h ο 1 PE+PG	i ρ i d e DPG	to/ \
Behand lungen /mM/	28,4	28,1	9,2	25,6	7,6
5	27,6	29,9	10,3	24,7	7,5
15	24,0	31,4	9,9.	28,1	6,5
30	19,6	42,4	9,3	21,3	7,4
60	30,6	24,2	9,2	27,6	8,3
Kontrolle

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß gleichzeitig mit dem Einbringen von Cholin-chlorid unter den membranbildenden Phospholipiden das Niveau von PC ständig zunimmt, bei einer Behandlung mit 60 raM im Verhältnis zum unbehandelten Niveau fast doppelt so hoch: ist. Das eingebrachte Cholin-chlorid tritt höchstwahrscheinlich mit PA in Addition und liefert PC, davon zeugt das ständige Sinken des PA-NiOveaus. Bei anderen Phosph&ipiden konnte keine bedeutende Änderung beobachtet werden.

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Beispiel S

An Weizenkeimpflanzen nach dem vorhergehenden Beispiel wurden Untersuchungen durchgeführt, wie die Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Präparat den Phasenänderungstemperaturbereich der Membraniipide und die Temperaturabhängigkeit der flüssig-kristallinen Festgelzustände beeinflußt.

Für die Untersuchung der Phasenänderungstemperatur haben Fey et al. (Fey, R.L., Warkman, M., Marcsilos, H., Burke, M.O.: Plant Physiol., 63_ 1220-1222 (1970)) eine ESR-Methode mit der Messung auf dem ganzen Blatt ausgearbeitet.

Gemäß einer weiterentwickelten Methode wurden die lern langen, mit einer Klinge gespaltenen Stücke der Weizenkeimpflanze, die nach der Technik des vorherigen Beispiels aufgezogen wurde, in 3 ml einer wäßrigen Lösung von TEMPO (2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-oxyl) mit einer Konzentration von 10 mM gelegt, dann wurde das die genannte Lösung enthaltende Reagensglas unter Vakuum gesetzt. Mach 10-minütigew Infiltrieren waren die Blätter mit der genannten Lösung gesättigt, dann wurde das V\kuum abgestellt. Die Oberfläche der Blätter wurde mit destilliertem Wasser abgewaschen, dann wurden sie nach 5 Minuten Vakuumbehandlung 30 Minuten im Freien getrocknet.

Die in Paraffinf.olie gepackten 3lattstücke wurden in das Entnahmerohr eines Elektronenspinresonanz-Spektroskop (ESR) gelegt, und in einem Temperaturbereich von -20⁰C + 25 C wurde das Spektrum aufgenommen. Aus der Abhängigkeit der ständigen Lipid-Wasser-Verteilungstemperatur, die aus dem Spektrum berechnet werden kann, wurden - in hier nicht näher beschriebener Weise - die Anfangs- und Endwerte der Phasenänderungstemperatur der Lipide der Blätter ermittelt, die unbehandelt waren, und jener,

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die mit dem erfindungsgeraäßen Präparat behandelt wurden

Tabelle 2

	Phasenänderungstemperatür Beginn (orj) Ende (⁰C)	- 2,5
Behandlungen (mM)	+ 20,3	- 8,5
5	+ 7,3	- 9,0
15	+ 2,0	- 9,0
30	- 5,0	0,0
60	+ 23,5
unbehandelt Kontrolle

Aus der Tabelle 2 ist zu ersehen, daß die Transitionstemperatur der Lipide bei den Pflanzen, die mit dem erfindungsgemäßen Präparat behandelt wurden., stark absinkt, was die wichtigste Voraussetzung zur Verbesserung der Kältebeständigkeit ist.

Seispiel 9

Es wurde untersucht, in welchem Ausmaß eine Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Präparat die Kältebeständigkeit von frostempfindlichem (Short Mexican) und frostbestädnigem (Miranovskaja 808) Weizen beeinflußt.

Die beiden Weizensorten wurden 48 Stunden lang bei einer Temperatur von 5⁰C, von Licht abgeschlossen, auf feuchtem Filterpapaier gekeimt. Die ausgekeimten Körner wuc

dann in Holzkisten mit einer Abemssung von 25x50x10 cm (Erde-Sand-Verhältnis: 2:1) in einem Reihenabstand von 10 cm ausgepflanzt.

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Ό Ό U Ό Ό -14-

Diese Pflanzen wurden dann einem Programm unterworfen, dessen Zweck es war, sie "winterfest" zu machen. Die Behandlungscharakteristika sind in Tabelle 3 enthalten

Ta b e 1 1 e 3

	Tempera tags	tür (⁰C) nachts	Länge der Tägzeit· (Stunden)	Lichtinten sität (Lux)
Dauer des Programms (Wochen)	+ 10,0	+ 5,0	9,5	14,0
1	+ 8,0	+ 4,0	9,0	11,0
2	+ 6,0	+ 3,0	9,0	10,0
3	+ 4,5	+ 1,5	3,75	9,0
4	+ 3,5	+ 0,5	8,75	8,0
5	+ 3,0	- 3,0	21,00	15,00
6

Die Untersuchungen zeigten, daß die Pflanzen nach dem "Winterfestigkeitsprogramm" ihre genetisch festgelegte maximale Frostbeständigkeit erreichen.

Die nach dem Programm angebauten Pflanzen wurden in zwei Gruppen eingeteilt, und zuvor in je 5 Kisten mit jeweils 3 Parallelmustern. Die Pflanzen der einen Gruppe wurden bei beiden Weizenarten am Ende der 4. und 5. Woche des Programms bis zum Tauen mit einer wäßrigen Sprühflüssigkeit (Konzentration: 60 mM) des erfindungsgemäßen Präparats behandelt, während die andere Gruppe unbehandelt gelassen wurde. Nach Ablauf der 6. Woche wurden die Pflanzen beider Gruppen in einen Kühlschrank mit Temperaturregler gegeben., dann wurde die Temperatur mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 2°C/Std. auf -15°C gesenkt. Nach 12 Stunden wurden die Pflanzen in einen Raum mit einer Temperatur von 0,5 C gebracht, wo sie eine halbe Stunde standen, danfl wurde die Leitfähigkeit gemessen. Bei der Bestimmung

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des Standards wurde die Leitfähigkeit der Blätter gemessen, die dem Frost nicht ausgesetzt waren und in flüssigem Stickstoff gefroren wurden (0 % und 100 % Erfrieren).

Die genannte Methode sichert die Möglichkeit, daß das Oberleben der Pflanze nicht nur mit einer subjektiven Bonitätsmethode, sondern auch mit Instrumenten gewertet werden kann.

Nach Ablauf des "Winterfestigkeitsprogramms" ertrugen die unbehandelten und die mit dem erfindungsgemäßen Präparat behandelten Weizenpflanzen das Abkühlen auf eine niedrige Temperatur wie folgt:

Tabelle 4

Weizen Überleben in %

nach der Behandlung bei -15⁰C

Miranovskaja 808 unbehandelt 85 %

behandelt 97 %

Short Mexican unbehandelt . 8 %

behandelt 76 %

Aus den Tabellenangaben ist ersichtlich, daß selbst bei der frostbeständigen Weizensorte Miranovskaja 808 - zwar in geringerem Maß - die Frostbeständigkeit zunimmt (was we· gen der genetischen Eigenschaften auch natürlich ist). Vor allem jedoch erhöht sich die Oberlebensfähigkeit bei der frostempfindlichen Sorte Short Mexican in außerordentlich hohem Maß, d.h. die Kältebeständigkeit wird erheblich verbessert.

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U 3 D

- IS -

Beispiel 10

Die Verbesserung der Kältebeständigkeit ist besonders beim Anbau von Gemüsepflanzen von großer Bedeutung. Bei der kontinuierlichen Versorgung mit Gemüse während des gesamten Oahres stellt die Frostgefahr in der empfindlichsten Entwicklungsphase der Pflanzen eines der größten Probleme dar, der Erfolg des Anbaus hängt größtenteils davon ab. Die Temperatur ist noch heute der bestimmende Faktor beim Anbau im Freien für den Zeitpunkt des Säens und Pflanzens und für die Qualität und Quantität der Ernte.

Es ist bekannt, daß die Gurke eine Pflanze ist, die viel Wärme benötigt, sie wächst gut bei einer Temperatur um 25 C, bei einer Temperatur unter 18⁰C hört sie auf zu wachsen. Sie ist auch sehr empfindlich gegenüber Temperaturschwankungen und erfriert unter O⁰C. Bekannt ist, daß beim Anbau im Freien die insgesamt 6 Wochen lang auf geheizten 3eeten oder Treibbeeten mit Dunggrund vorgezogenen Sprößlinge erst Mitte Mai, nach den späten Frühjahrsfrösten, eingepflanzt werden können.

Durch Versuche wurde ermittelt, wie die Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Präparat die Kältebeständigkeit der Gurke beeinflußt.

Die Samen der rheinischen traubenförmigen Gurke wurden drei Tage lang bei einer Temperatur von 25 C keimen gelassen, dann in Töpfe gepflanzt (Erde-Sand-Verhältnis 1:1), jeweils 5 Keimlinge in einen Topf.

Die in zwanzig Töpfe eingesetzten Pflanzen wurden im Treibhaus bei einer Temperatur von 20 bis 25⁰C und einem relativen Feuchtigkeitsgehalt der Luft von 60 % 21 Tage lang

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gezüchtet. Die Setzlinge wurden dann bei 8⁰C einen Tag lang (12 Stunden Tag - 12 Stunden Nacht) in einer Klimakammer gehalten, dann in zwei Gruppen geteilt:

- 10 Töpfe mit Pflanzen wurden je Topf mit 5 ml Wasser gegossen,

- 10 Töpfe mit Pflanzen wurde je Topf mit jeweils 5 ml der durch wäßrige Verdünnung (Wirkstoffkonzentration: 30 mM) hergestellten Lösung des Präparats nach Beispiel 6 besprüht.

Beide Gruppen wurden einen Tag lang bei O⁰C in der Klimakammer gehalten, dann in eine Klimakammer mit einer Temperatur von -2,5 C gesetzt und dort 16 Stunden lang - vom Licht abgechlossen - gehalten.

Nach der Behandlung mit niedriger Temperatur wurden die Töpfe einetK.Tag bei 25⁰C gei Regenerierung festgestellt.

Töpfe eineti'.Tag bei 25 C gehalten, und dann wurde ihre

Es wurde festgestellt, daß die unbehandelten Pflanzen zugrunde gingen, während 90 % der mit dem erfindungsgemäßen Präparat behandelten. Pflanzen lebenfähig blieben, sie überlebten die schädliche Wirkung der niedrigen Temperatur.

Ähnlich wie im Beispiel 7 wurden die Lipidzusarnmensetzung und die Menge der Pflanzen untersucht, was Tabelle 5 veranschaulicht.

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Tabelle

Ph. ospholipid

Typ Menge (nMol/3latt)

Kontrolle " Behandelt

PA 340,2 326,4

PI 100,7 205,3

PC 47,0 1115,2

PE - 303,4 404,4

PG 121,7 630,5

DPG 254,7 713,9

Alle PL 1167,7 3395,7

Beispiel 11

In Ungarn ist die grüne Paprikapflanze eine der verbreitesten Gemüsepflanzen. Es ist bekannt, daß sie wegen ihrer tropischen Herkunft eine besonders kältempfindliche Pflanze ist, die durch die Fröste zu Beginn des Frühjahrs, aber noch eher zu Beginn des Herbstes oft Schaden nimmt.

Bei den Untersuchungen wurden Paprikasamen unter Laborbedingungen bei einer Temperatur von 25⁰C gekeimt, dann wurden die ausgekeimten Samen in Töpfe gesetzt (Erde-Sand-Verhältnis 1:1). Die in die Töpfe eingesetzten Pflanzen wurden im Treibhaus bei einer Temperatur zwischen 20 bis 25 C und einem relativen Feuchtigkeitsgehalt der Luft von 60 %, wobei der Boden bis zu 60 % der Wasserkapazität gegossen wurde, 2 Monate lang (eine 14-stündige Fotoperiode wurde angewendet) gezüchtet.

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J try υ 5 b

Die so gezüchteten Paprikapflanzen wurden mit einer mit Wasser verdünnten 0,02 Gew.-%igen, 0,04 Gew.-%igen und 0,05 Gew.-%igen Lösung des Präparates nach Beispiel 3 durch Sprühen 24 Stunden vor Beginn des Frosttests behandelt.

Von den Blättern der behandelten·und unbehandelten Pflanzen wurden jeweils 100 mg abgeschnitten (bei jeder Untersuchung für jeweils 5 parallele Messungen) ira Aluminiumfolie eingewickelt und in einen programmiert kühlbaren und heizbaren Metallblock gelegt, in dem die Blätter die Metallwand direkt berührten.

Dann wurde der Block von +1OC auf -5°C mit einer Geschwindigkeit von l^C/Std. abgekühlt, dann drei Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten.

Danach wurde der Block wieder auf 0,5oC (ebenfa-lls mit einer Geschwindigkeit von l°C/Std.) erwärmt, die Blätter · wurden herausgenommen und einer konduktometrischen Untersuchung unterworfen.

Die angewendete konduktometrische Meßmethode wurde von Dexter und Mitarbeiter (Dexter, S.T., Torringham, W.E., Graber, L.F.: "Investigation of hardiness of plants by measurement of electrical conductivity". Plant. Physiol.. 7, 63 bis 78 (1932)) ausgearbeitet. DasWesen der Methode besteht- darin, daß die zu untersuchende Pflanze oder das Pflanzenteil in eine bestimmte Menge destilliertes Wasser, dessen Leitfähigkeit bekannt ist, gelegt und nach einer bestimmten Zeit die Leitfähigkeit des Elektrolyten gemessen wird. Eine Zunahme der Leitfähigkeit wird dadurch verursacht, daß die Zellen im Wasser Elektrolyt abgeben. Diese Abgabe ist eine Funktion des Zustandes (keine Beschädigung oder Beschädigung der Zellenmembranan) der

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O J 3 U 3 D

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Pf lanze. Bei diesen Messungen zeigen die unbehandelten, dem Frosttest ausgesetzten Blätter die größte Leitfähigkeit, und das wird als vollkommener Schaden bzw. 0 %xger Schutz betrachtet.

Die geringste Leitfähigkeit zeigen die unbehandelten, dem Frosttest nicht ausgesetzten Blätter, und das wird als 100 %iger Schutz angesehen.

Die konduktometrischen Messungen wurden nach dem Einlegen der Pflanzen in das destillierte Wasser nach dem Verstreichen von 60, 120, 180 und 240 Minuten durchgeführt. Die Leitfähigkeit nahm mit dem Verstreichen der Zeit zu, änderte sich aber nach 240 Minuten nicht mehr.

Dieser Wert wurde als endgültige Meßinformation betrachtet, die wie folgt entstand:

Behandlung	Schutz in %
0,00 %xg (Kontrolle	0,00
0,02 %ig	32', 27
0,04 %±g	57,30
0,05 %±g	71,90

Die Meßergebnisse bestätigen, daß die mit der 0,05 %igen wäßrigen Verdünnung des erfindungsgemäßen Präparats behandelte Paprikapflanze bei einer Kälte von -5°C zu 71,9 % geschützt war.

Beispiel 12

Ähnlich wie bei der Paprikapflanze wurden auch Untersuchungen bei der ebenfalls wärmeempfindlichen Tomate durchgeführt.

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Da die Tomate auch eine an das tropische Klima gewöhnte Pflanze ist, ist sie Temperaturschwankungen gegenüber sehr empfindlich. Es ist bekannt, daß die Pflanze nach Aussetzen der Setzlinge bei längerer Abkühlung oder Nachtfrösten Schaden nimmt, von dem sie sich nur schwer erholt, durch diese negative Einwirkung wird auch der Ernteertrag verringert. Bei den Untersuchungen wurden Tomatensamen im Labor gekeimt und in Töpfe gesetzt (wie im vorherigen Beispiel).

Die einen Monat lang gezüchteten Setzlinge wurden dann mit einer 2,1 %igen wäßrigen Verdünnung des im Beispiel 3 beschriebenen Präparats besprüht, dann wurde der Frosttest wie bei der Paprikapflanze beschrieben - bei einer Temperatur von -2,5 C durchgeführt.

Auf Grund der konduktometrischen Messungen wurde festgestellt, daß die Behandlung einen 68,4 %igen Schutz sicherte

Beispiel 13

Unter den klimatischen Bedingungen Ungarns wird im allgemeinen das Pflanzen der grünen Bohnen zeitlich so durchgeführt, daß die Pflanzen nach den Frösten', Anfang Mai (die in fast jedem üahr zu Schaden führen), aus der Erde sprießen und so das Zerstören der jungen Pflanzen verhindert werden kann. Bei den Untersuchungen wurden grüne Bohnenpflanzen - nach vorherigem Keimen im Labor und Setzen in Töpfe - im Treibhaus auf die vorherige Weise gezüchtet. Als das zweite Paar Blätter der Pflanzen erschien, wurden sie mit einer 0,05.oder 4,2 Gew.-%igen wäßrigen Verdünnung des Präparats nach Beispiel 3 besprüht.

Der Frosttest und die konduktometrischen Messungen wurden wie im Beispiel 11 durchgeführt, mit dem Unterschied, daß

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U Ό D _ ₂₁_

die Abkühlung auf -2,5°C erfolgte.

Auf Grund der Meßergebnisse wurde festgestellt, daß die 3ehandlung mit einer 0,05 Gevv.-%igen Konzentration einen Schutz von 71,7 % und die Behandlung mit einer 4,2 Gew.-%-igen Konzentration einen Schutz von 90,9 % sichert.

Beispiel 14

Beim Weinanbau verursachen die Frühjahrsfröste einen bedeutenden , manchmal sogar fast 100 %±gen Schaden.

Deshalb wurde untersucht, in welchem Maß mit dem erfindungsgemäßen Präparat ein Frostschutz gesichert bzw. der Schaden gesenkt werden kann.

Bei den Untersuchungen wurden Weinreben unter Laborbedingungen im Treibhaus wurzeln gelassen. Als sich an den Reben 2 bis 3 Blätter zeigten, wurden sie mit einer 0,01 0,02 oder 0,04 Gew.-%igen wäßrigen Verdünnung des Präparats nach Beispiel 6 besprüht, dann wurden nach 24 Stunden der Frosttest nach Beispiel 11 und das Abkühlen bis zu einer Temperatur von -5 C duchgeführt.

Nach dem erneuten Erwärmen wurde die Leitfähigkeit der Blätter nach der bereits vorgestellten konduktometrischen Methode gemessen, wobei folgende Werte erhalten wurden.

Behandlung	Schutz in %
0,00 % (Kontrolle	0,00
0,01 %	65,30
0,02	83,80
0,04	86 ,60

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Seispiel 15

Die Frühjahrsfröste verursachen oft Schäden bei Obstgärten. Bei längerer Abkühlung oder infolge von Temperaturen unter dem Gefrierpunkt nehmen die sprießenden Knospen bzw. Blüten Schaden, fallen ab und bringen keine Ernte. Bei den Untersuchungen wurden vor der Blüte stehende Aprikosenbaumzweige abgeschnitten und die vorhandenen Knospen gezählt.

Ein Teil der Zweige blieb unbehandelt , während die Mehrzahl mit einer 4,2-%igen wäßrigen Verdünnung des Präparates nach Beispiel 6 besprüht wurde. Nach 24 Stunden wurden sie in eine Klimakammer gelegt , in der die Temperatur auf -2,5 C gesenkt wurde Temperatur gehalten.

-2,5 C gesenkt wurde, und dann 3 Stunden lang bei dieser

Dann wurde die Klimakammer wieder auf Raumtemperatur erwärmt, die Zweige herausgenommen und in ein Treibhaus gebracht und auf ihr Erblühen gewartet. Das begann nach 2 bis 3 Tagen.. Die Zweige, deren Blüten nach dem öffnen abfielen, wurden als frostgeschädigt betrachtet.

Bei den unbehandelten Zweigen fielen 98 von 100 der geöffneten Knospen ab., dagegen bei den mit dem erfindungsgemäßen Präparat besprühten Zweigen nur 26, die übrigen blühten stark weiter.

Die Behandlung führte also zu einem 74 %igen Schutz.

Beispiel 16

Von den Zierpflanzen ist die Nelke für ihre Empfindlichkeit gegenüber Temperaturen unter dem Gefrierpunkt bekannt

Deshalb wurden in ireibkästen gezüchtete, vor dem Erblühen stehende Nelkenpflanzen mit einer 4,0 Gew.-%igen wäßrigen Verdünnung des Präparats nach Seispiel 3 so behandelt, daß die Pflanzen 24 Stunden vor dem Frosttest besprüht wurden.

Die Kästen mit den behandelten und unbehandelten Pflanzen wurden in eine Klimakammer gestellt, deren Temperatur auf -2,5°C gesenkt wurde, dann wurde diese Temperatur 3 Stunden lang gehalten, und dann wurde die Kammer wieder auf Raumtemperatur erwärmt» Bei allen unbehandelten Pflanzen wurden die Knospen schwarz und fielen ab, und auch die Mut· terpflanze ging zugrunde.

Bei den behandelten Pflanzen fielen von 100 Knospen 35 ab, während 65 blühten. Die Behandlung sicherte also einen Schutz von 65 %.

Beispiel 17

Die Untersuchungen wurden auch durchgeführt um festzustellen, ob die Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Präparat Schutz gegenüber Kälteschäden bei Pflanzen bieten kann, die unter tropr-enähnlichem Klima gezüchtet werden.

Bei den Untersuchungen wurden die Zweige von Kaffeesträuchern mit Blattwerk gleichen Alters, die vom Botanischen Garten der Universität Attila Oozsef in Szeged (Ungarn) geliefert wurden, als Testpflanzen verwendet.

Die Zweige wurden bei Raumtemperatur in die 0,4 2,1 oder 4,2 Gew.-%ige wäßrige Verdünnung des Präparats nach Beispiel 6 24 Stunden lang gestellt. Dann wurden die behandelten und die unbehandelten Zweige in eine auf +0,5 C thermostierte Klimakammer gestellt, von denen nach 0,5

3, 6, 9 und 13 Stunden Zweige herausgenommen wurden. Von den herausgenommenen Zweigen wurden die Blätter abgerissen und ihre Leitfähigkeit wie unter Beispiel 11 beschrieben gemessen. Die Leitfähigkeit der abgerissenen Blätter der unbehandelten Zweige nahm schnell - parallel mit Zunahme des Aufenthalts in der Kammer - zu. Nach 5 Stunden erschienen auf diesen Blättern braune, von 3lattnekrose zeugende Flecken, die mit dem Verlauf der Zeit zunahmen.

Mit zeitlicher Verschiebung zeigten sich auch ähnliche Symptome bei den Zweigen, die mit einer 0,4 Gew.-%igen Verdünnung behandelt wurden.-Die Blätter der mit auf 2,1 Gew.% oder 4,2 Gew..-% verdünnten Präparaten behandelten Zweige blieben dagegen während der gesamten Untersuchung frisch und zeigten, nachdem sie in einen Raum mit Raum-.temperatur gebracht wurden, keine Veränderung oder Nekrose. Die Leitfähigkeit der Blätter der mit den beiden Konzentrationen behandelten Zweige blieb bei den aus der Klimakammer zu verschiedenen Zeitpunkten genommenen Muster praktisch unverändert.

Es wurde also festgestellt, daß diese behandelten Pflanzen während des Einwirkens der Kälte fast vollkommen geschützt waren, während die unbehandelten Pflanzen Temperaturen unter +5⁰C nicht vertragen konnten.

Die Messungen der Leitfähigkeit zeigten, daß die mit einer 0,5 Gew.-%igen Konzentration behandelte Pflanze nach einer Behandlung von 6 Stunden zu 72,5 %, die mit einer 2,1 Gew.Obigen Konzentration behandelte Pflanze zu 93,3 % und die mit einer 4,2 Gew.-%igen Konzentration behandelte Pflanze zu 97,4 % geschützt ist.

Ό 0

Die Ergebnisse der Untersuchungen der Beispiele 7 bis 17 bestätigen , daß eine Behandlung mit den erfindungsgemässen Präparaten für eine sehr große Anzahl von Kulturpflanzen zur Steigerung der Kältebeständigkeit, d.h. zum Schutz gegenüber Kälte- und Frostschäden, führt. Dieser Schutz ist für die Landwirtschaft von großer Bedeutung.

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Claims

Erf indungsanspruch:

1. Präparat zur Steigerung der Kältebeständigkeit von Kulturpflanzen, gekennzeichnet dadurch, daß ee 0,01 bis 70 Gew.-% einer Verbindung der allgemeinen Formel (I)

HO-(CH₂ )_n-ff-R₂ (D

worin η eine ganze Zahl zwischen 2 und 5 sein kann, R₁, Rp und R- gleich oder verschieden sein können und ein Wasserstoffatom oder- ein C, c Alky!radikal bedeuten und daß R-. auch ein alleinstehendes Elektronenpaar sein kann, oder deren Säureadditionssalz oder ein Gemisch mehrerer solcher Verbindungen, 30 bis 95 Gew.-% eines oder mehrerer flüssiger und/oder fester Verdünnungsmittel und 0,1 bis 15 Gew.-fo ein oder mehrere oberflächenaktive und/oder Zusatzstoffe enthält..
2. Präparat, nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es als Verbindung der. allgemeinen !Formel (I) 2-Hydroxyäthyl-amin enthält.
3. Präparat nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

es als Verbindung der allgemeinen Formel (I) .Trimethyl- -ß-hydroxyäthyl-ammonium-chlorid enthält.
4. Präparat nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es als Verbindung der allgemeinen Formel (I) ein Gemisch von 2-Hydrosyäthyl-amin und -Trimethyl-ß- -hydroxyäthyl-ammonium-chlorid im Verhältnis 6:1 bis 1:6 enthält.