DD250549A1 - SCREENING METHOD FOR THE CHARACTERIZATION AND SELECTION OF EFFECTORS - Google Patents

SCREENING METHOD FOR THE CHARACTERIZATION AND SELECTION OF EFFECTORS Download PDF

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DD250549A1
DD250549A1 DD29190986A DD29190986A DD250549A1 DD 250549 A1 DD250549 A1 DD 250549A1 DD 29190986 A DD29190986 A DD 29190986A DD 29190986 A DD29190986 A DD 29190986A DD 250549 A1 DD250549 A1 DD 250549A1
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Claus-Ruediger Kramer
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Bitterfeld Chemie
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  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

Das "Screeningverfahren zur Charakterisierung und Selektion von Effektoren" dient der Effektivierung der Pflanzenschutzmittelforschung. Es verfolgt das Ziel, ueber eine minimierte Testhierarchie und minimierte Auswertungsmoden, die teils substanzinitiierten Beeinflussungen der optischen Eigenschaften, der Ionenumsaetze und gegebenenfalls der photosynthetischen und/oder respiratorischen Gaswechselumsaetze von Algensuspensionen, die in zwei standardisierten Testvarianten autotroph und heterotroph kultiviert werden, zu analysieren und durch vergleichende Betrachtungen der absoluten Wirkquantitaeten, der Wirkquantitaetsdifferenzen aus beiden Testvarianten und von relativierten Wirkbildern, in denen die Wachstumsparameter und/oder Hemmparameter untereinander als Wirkeffekt-Wirkeffekt-Kurven in Abhaengigkeit von der Dosis betrachtet werden sowie gegebenenfalls weitere Parameter typische Aussagen zur Wirkspezifik der untersuchten Effektoren zu erhalten. Durch Vergleich solcher Wirkparameter neu zu untersuchender Substanzen mit entsprechenden Daten gut untersuchter kommerziell vertriebener Wirkstoffe koennen mit Hilfe einer Wirkdaten- und Wirkbildkartei, der elektronischen Datenverarbeitung oder anderer Vergleichsmethoden die potentiellen Wirkstoffe nach ihren gezeigten Wirkspezifiken Wirkstoffgrundtypen zugeordnet werden. Bei Uebereinstimmung der Wirkquantitaeten, Wirkbilder usw. zweier Wirkstoffe kann auf aehnliche Wirkmechanismen, Metabolismen und kommerziellen Anwendungen geschlossen werden.The "screening method for the characterization and selection of effectors" serves to make pesticide research more effective. It pursues the goal of analyzing and carrying out, through a minimized test hierarchy and minimized evaluation modes, the partially substance-induced effects on the optical properties, the ion turnover and possibly the photosynthetic and / or respiratory gas turnover of algal suspensions cultured autotrophically and heterotrophically in two standardized test variants Comparative considerations of the absolute Wirkquantitaeten, the Wirkquantitaetsdifferenzen from both test variants and of relative Wirkbilder in which the growth parameters and / or inhibition parameters with each other as effect effect-effect effect curves are considered as a function of the dose and optionally further parameters typical statements on the specifics of the investigated effectors receive. By comparing such active parameters newly to be examined substances with corresponding data of well-studied commercially distributed drugs can be assigned by means of a Wirkdaten- and Wirkbildkartei, electronic data processing or other comparison methods, the potential active ingredients according to their shown active ingredient basic types. By agreement of the Wirkquantitaeten, effects of two active substances, etc., similar mechanisms of action, metabolism and commercial applications can be concluded.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Screeningverfahren zur Charakterisierung und Selektion von Effektoren mittels Wachstums-, lonenumsatz- und Gaswechselumsatzanalysen autotropher und heterotropher Zellsuspensionen, das beispielsweise in der Pflanzenschutzmittelforschung angewendet werden kann.The invention relates to a screening method for the characterization and selection of effectors by means of growth, ion conversion and gas turnover analysis of autotrophic and heterotrophic cell suspensions, which can be used for example in crop protection research.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Der Einfluß chemischer Substanzen auf biologische Prozesse kann auf vielfältige Weise geprüft werden, wobei die Nutzung von Mikroalgensuspensionen als Testmodell zunehmend an Bedeutung gewinnt.The influence of chemical substances on biological processes can be tested in a variety of ways, with the use of microalgae suspensions becoming increasingly important as a test model.

Gemäß DD-PS 94234 lassen sich aus einer Stichprobe von Chemikalien diejenigen selektieren, die den fundamentalen Prozeß des autotrophen Zellwachstums, insbesondere von Mikroalgensuspensionen, unmittelbar oder mittelbar beeinträchtigen. Während nach diesen Verfahren zur Zellwachstumsanalyse spektralkolorimetrische oder nephelometrische Verfahren bzw. zur Bestimmung der Vermehrungsrate elektronische Teilchenzählmethoden vorgeschlagen werden, geht das Verfahren DD-PS 227464, welches auch auf Mikroalgensuspensionen als Testobjekt beruht, von Analysen der substanzinitiierten Beeinflussungen der pH-Werte der Algensuspensionen als Maß der Wirkquantitäten zur Beurteilung der Hemmwirkung der Effektoren aus.According to DD-PS 94234 can be selected from a sample of chemicals those that affect the fundamental process of autotrophic cell growth, especially of microalgae suspensions, directly or indirectly. While these methods for cell growth analysis spectral colorimetric or nephelometric method or to determine the rate of increase electronic particle counting methods are proposed, the method goes DD-PS 227464, which is based on microalgae suspensions as a test object of analyzes of the substance-initiated influences of the pH values of the algal suspensions as a measure the effective quantities for the evaluation of the inhibitory effect of the effectors.

Weitere Fortschritte für die Wirkstofforschung hinsichtlich einer besseren Charakterisierung spezifischer Wirkeigenschaften von Effektoren ermöglichen Selektionsverfahren, die in einem Arbeitsgang zwei oder mehrere substanzbeeinflußbare Wachstumsparameter der Mikroalgensuspensionen analysieren und Aussagen zur Wirkspezifik aus dem Vergleich dieser möglicherweise unterschiedlich tangierten Wachstumsparameter ableiten.Further advances in drug discovery to better characterize effector efficiencies enable selection processes that analyze two or more microbial susceptible growth parameters in a single step and derive drug-specific information from the comparison of these potentially differentiated growth parameters.

So werden in den Verfahren DD-PS 200472, DD-PS 2111 26 und DD-PS 2141 46 zur Selektion von Effektoren bzw. zu ihrer Wirkcharakterisierung die Beeinflussung der optischen Eigenschaften autotropher oder heterotropher Algensuspensionen bei mindestens zwei verschiedenen Wellenlängen (beispielsweise 680nm und 750nm) herangezogen. Beim Verfahren gemäß DD-PS 21 41 46 wird zur Charakterisierung der Wirkeigenschaften der Effektoren zusätzlich auf einen Vergleich der Beeinflussung der optischen Eigenschaften in der autotrophen und der heterotrophen Testvariante zurückgegriffen.Thus, in the methods DD-PS 200472, DD-PS 2111 26 and DD-PS 2141 46 for the selection of effectors or for their Wirkcharakterisierung influencing the optical properties of autotrophic or heterotrophic algal suspensions at least two different wavelengths (for example, 680nm and 750nm) used. In the method according to DD-PS 21 41 46 is additionally used to characterize the action properties of the effectors on a comparison of the influence of the optical properties in the autotrophic and the heterotrophic test variant.

Vergleichsweise ähnliche Aussagen erlauben die Verfahren DD-PS 212985, DD-PS 21 3950 und DD-PS 213949. Nach diesen Verfahren erfolgt die Charakterisierung der Wirkeigenschaften der Effektoren durch Analyse der Beeinflussungen der photosynthetischen oder/und respiratorischen Gaswechselumsatzprozesse autotropher oder/und heterotropher Mikroalgensuspensionen in möglichst einem Arbeitsgang und durch Vergleiche der Analysenergebnisse. Weiterreichende Aussagen zur Wirkspezifik gestatten Verfahren, bei denen in einem Arbeitsgang die gleichzeitig substanzinitiierten Beeinflussungen der optischen Eigenschaften und der Gaswechselumsätze autotropher (DD-PS 21 6254) oder heterotropher (DD-PS 21 6253) bzw. der optischen Eigenschaften und der lonenumsätze autotropher (DD-PS 220047) Mikroalgensuspensionen analysiert und die erhaltenen Analysenergebnisse miteinander verglichen werden. Durch Nutzung eines oder aber durch Kombination mehrerer dieser Verfahren ist man mit weniger oder aber größerer Sicherheit in der Lage, die Wirkstoffe primären bzw. unspezifischen Photosynthesehemmern, primären bzw. unspezifischen Atmungseffektoren oder primären bzw. unspezifischen Effektoren des Stickstoffhaushaltes usw. zuzuordnen. Diese Selektionsverfahren sind darüber hinaus in der Lage, über die Analyse dosisabhängiger Wirkeffekt-Einwirkzeit-Kurven Informationen über Einsetzen, Verlauf und Beständigkeit der Wirkungsausprägung in Abhängigkeit von der Dosis und von der Einwirkungsdauer der Effektoren sowie über Art und Weise der Wirkungsauslösung wie durch die Soforthemmung zu liefern. Gleichzeitig wird durch entsprechende Auswertungsverfahren die Aufdeckung von Permeations- und Transportproblemen der Effektoren ermöglicht.Comparative similar statements allow the methods DD-PS 212985, DD-PS 21 3950 and DD-PS 213949. According to these methods, the characterization of the action properties of effectors by analyzing the influence of the photosynthetic and / or respiratory gas exchange processes autotrophic and / or heterotrophic microalgae suspensions in preferably one operation and comparisons of the analysis results. More far-reaching statements on the specifics allow procedures in which the substance-initiated influences of the optical properties and gas exchange rates autotrophic (DD-PS 21 6254) or heterotrophic (DD-PS 21 6253) or the optical properties and the ion conversions autotrophic (DD -PS 220047) microalgae suspensions were analyzed and the analytical results obtained were compared. By using one or a combination of several of these methods one is able, with less or greater certainty, to associate the active substances with primary or unspecific photosynthetic inhibitors, primary resp. Non-specific respiratory effectors or primary or unspecific effectors of the nitrogen balance. These selection methods are also able to provide information on the onset, course and persistence of the effect expression as a function of the dose and the duration of action of the effectors as well as on the mode of action initiation as by the immediate inhibition via the analysis of dose-dependent effect effect time curves deliver. At the same time the detection of permeation and transport problems of the effectors is made possible by appropriate evaluation methods.

Trotz dieser Fortschritte beim Screening und bei der Charakterisierung von Effektoren ist die Aufdeckung spezifischer Wirkeigenschaften potentieller Effektoren von der subjektiven Auswahl des oder der genutzten Testverfahren abhängig, da ein Screening, das alle bekannten Selektionsverfahren in sich einschließt, aus ökonomischen Gründen abzulehnen ist. Daraus ergibt sich der Wunsch nach einem Screeningverfahren, das zwar ebenfalls auf Suspensionskulturen einzelliger Grünalgen beruht, das aber mit minimiertem Aufwand an Arbeitszeit, Material und Energie eine maximale Information hinsichtlich einer eindeutigen Zuordnung der Effektoren nach ihrer Wirkspezifik zu einem Wirkstoffgrundtyp erlaubt.Despite these advances in the screening and characterization of effectors, the discovery of specific potencies of potential effectors is dependent on the subjective choice of test procedure (s) used, as screening involving all known selection procedures is to be rejected for economic reasons. This results in the desire for a screening method, which is also based on suspension cultures of unicellular green algae, but with minimal effort on working time, material and energy maximum information regarding a clear assignment of effectors according to their specifics to a basic drug type allows.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Die Erfindung verfolgt das Ziel, für Tests mit autotrophen und heterotrophen Suspensionskulturen einzelliger Grünalgen ein Screeningverfahren vorzuschlagen, das auf einer minimierten Test- und Auswertungshierarchie beruht und eine maximale Information hinsichtlich der Zuordnung potentieller Effektoren nach ihrer Wirkeigenschaft zu Wirkstoffgrundtypen ermöglicht.The aim of the invention is to propose a screening method for tests with autotrophic and heterotrophic suspension cultures of unicellular green algae, which is based on a minimized test and evaluation hierarchy and allows maximum information regarding the assignment of potential effectors according to their activity to basic drug types.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim „Screeningverfahren zur Charakterisierung und Selektion von Effektoren" die teils unterschiedlich substanzinitiierten Beeinflussungen der optischen Eigenschaften, der lonenumsätze und gegebenenfalls der photosynthetischen bzw. respiratorischen Gaswechselumsätze autotroph und heterotroph kultivierter Mikroalgensuspensionen in einer minimierten Testhierarchie analysiert und die Analysenergebnisse in einem minimierten Auswertungsverfahren, das aber eine maximale Information zur möglichen Zuordnung der getesteten Effektoren hinsichtlich der gezeigten Wirkspezifik zu Wirkstoffgrundtypen ermöglicht, vergleichende Betrachtungen unterzogen werden. Das vorgeschlagene Auswertungsverfahren liefert darüber hinaus zeitunabhängige, relativierte, dosisabhängige Wirkeffekt-Verlaufs-Kurven, die neben qualitativen Aussagen zur Wirkungsrichtung und zum Wirkungsverlauf auch zu quantitativen Vergleichen herangezogen werden können.The object is achieved in that the "screening method for the characterization and selection of effectors" partially different substance-initiated influences the optical properties, the ion conversions and possibly the photosynthetic or respiratory gas exchange rates of autotrophic and heterotrophically cultured microalgae suspensions analyzed in a minimized test hierarchy and the analysis results In a minimized evaluation method, which, however, allows maximum information on the possible assignment of the tested effectors with respect to the shown active specificity to basic drug types, comparative considerations are also provided The proposed evaluation method also provides time-independent, relativized, dose-dependent effect-effect curves, in addition to qualitative statements for the direction of action and the course of action can also be used for quantitative comparisons.

Beim „Screeningverfahren zur Charakterisierung und Selektion von Effektoren" werden definierte Mengen chemischer Verbindungen parallel oder simultan mit einzelligen Algensuspensionen, die in einer geeigneten Nährlösung autotroph oder heterotroph kultiviert werden, in unmittelbaren Kontakt gebracht und diese Proben parallel mit unbehandelten Vergleichskulturen bei einheitlicher Temperatur zwischen 200C und 380C im Licht bzw. im Dunkeln belüftet, so daß auf der Grundlage der sich vollziehenden Photosynthese bzw. des Atmungsprozesses wachsen und sich entwickeln. Zu festgelegten Zeitpunkten werden dann von Proben und von Vergleichskulturen oder von Anteilen von beiden parallel oder in definierter Folge die optischen Eigenschaften mittels spektralanalytischer Verfahren bei 688 und 750 nm oder anderen geeigneten Wellenlängenbereichen, der Stickstoffionenumsatz mittels pH-Elektroden, nitratsensitiver Elektroden bzw. anderen stickstoffionensensitiver Elektroden und bei Bedarf der photosynthetische bzw. respiratorische Sauerstoffumsatz mittels Paramagnet-Gasanalysatoren, sauerstoffsensitiver Elektroden oder anderen geeigneten Methoden und/oder der photosynthetische bzw. respiratorische Kohlendioxidumsatz mittels Infrarot-Gasanalysatoren bzw. anderer geeigneter Methoden in je einem Arbeitsgang untersucht und die dabei gewonnenen Analysenergebnisse vergleichenden Betrachtungen unterzogen.In the "screening method for the characterization and selection of effectors" defined amounts of chemical compounds in parallel or simultaneously with unicellular algal suspensions, which are cultured autotrophically or heterotrophically in a suitable nutrient solution, brought into direct contact and these samples in parallel with untreated comparison cultures at a uniform temperature between 20 0 C and 38 0 C ventilated in the light or in the dark, so that grow and develop on the basis of the performing photosynthesis or the respiratory process.At predetermined times then of samples and comparison cultures or portions of both parallel or in defined Follow the optical properties by means of spectral analytical methods at 688 and 750 nm or other suitable wavelength ranges, the nitrogen ion conversion by means of pH electrodes, nitrate-sensitive electrodes or other nitrogen-sensitive electrodes and if necessary the pH Otosynthetic or respiratory oxygen turnover by means of paramagnet gas analyzers, oxygen-sensitive electrodes or other suitable methods and / or the photosynthetic or respiratory carbon dioxide conversion by means of infrared gas analyzers or other suitable methods in a single operation and subjected to the analysis results obtained comparative considerations.

Für die Einordnung der untersuchten Effektoren nach ihrer Wirkspezifik in den genutzten standardisierten Chlorella-Tests in Grundtypen wird neben anderen denkbaren Test- und Auswertungshierarchien folgender Gang vorgeschlagen, de mit minimiertem Aufwand zu den notwendigen Informationen führt und durch Einbeziehung weiterer Erkenntnisse weiter präzisiert werden kann.For the classification of the investigated effectors according to their specific effect in the standardized chlorella tests used in basic types, the following course is proposed in addition to other conceivable test and evaluation hierarchies, which leads to the necessary information with minimal effort and can be further specified by incorporating further findings.

1. Selektion der Effektoren nach dem Absolutwert pc50(A)/1 Λ der im Autotrophtest ermittelt wurde In Abhängigkeit der Größe der pc50(A)-Werte der Effektoren im autotrophen Wachstumstest können die Wirkstoffe nach folgender Bonitur hinsichtlich ihrer gezeigten algiziden Wirksamkeit quantifiziert werden.1. Selection of the effectors according to the absolute value pc 50 (A) / 1 Λ which was determined in the autotroph test Depending on the size of the pc 50 (A) values of the effectors in the autotrophic growth test, the active ingredients can be quantified in terms of their demonstrated algicidal activity according to the following rating become.

6. Stufe6th stage

5.Stufe6,1gpC60(autotroph) 4. Stufe 5,2 δ pc6o(autotroph) 3. Stufe 4,3 g pC50(autotroph) 2. Stufe 3,5 ä pC50(autotroph) I.Stufe PC50(autotroph)5th step6.1gpC 60 (autotrophic) 4th step 5.2 δ pc 6 o (autotrophic) 3rd step 4.3 g pC 50 (autotrophic) 2nd step 3.5 ä pC 50 (autotrophic) 1st step PC 5 0 (autotrophic)

s 6,1 sehr stark wirksam =§ 5,2 stark wirksam s 4,3 gut wirksam s 3,5 wirksam S 2,6schlecht wirksam S 2,6 nicht wirksams 6.1 very effective = § 5.2 strongly effective s 4.3 very effective s 3.5 effective S 2.6not effective S 2.6 not effective

Nach dieser Bonitur können beispielsweise entsprechend den pcsoiApWerten in Tabelle 1 die Wirkstoffe Atrazin und Prometryn als sehr stark wirksam, Simazin, Metabenzthiazuron (techn.) und Bromuron als stark wirksam, DNOC als gut wirksam und der Wirkstoff Amidinothioharnstoff als schlecht wirksam eingestuft werdenAccording to this rating, for example, according to the pcsoiAp values in Table 1, the active ingredients atrazine and prometry can be classified as very potent, simazine, metabenzthiazuron (techn.) And bromuron as highly effective, DNOC as well-effective, and amidinothiourea as poorly effective

2. Selektion der Effektoren durch Vergleich der quantitativen Wirkparameter PC50/!/, die in der autotrophen und derheterotrophen Testvariante bestimmt wurden2. Selection of the effectors by comparison of the quantitative parameters PC 50 /! /, Which were determined in the autotrophic and heterotrophic test variants

Entsprechend der Größe der Apcso-Werte, die aus einem Vergleich der pc50-Daten aus den autotrophen(A) und heterotrophen(H) Testvarianten gemäß G. (1) resultieren, können die Effektoren in verschiedene quantitative Stufen hinsichtlich ihrer Beeinflussung der Photosynthese eingeordnet werden, wobei fünf Boniturstufen vorgeschlagen werden. 1 pc5o = -Ig {ED50}, [ED50] = mol · Γ1; aus Dosis-Wirkungs-Beziehungen ermittelte negative dekadische Logarithmen der molaren Effektorkonzentrationen, welche eine 50%ige Hemmung des autotrophen bzw. heterotrophen Wachstums synchroner Chlorella-vulgaris-Suspensionen bewirken.According to the size of the Apc so values resulting from a comparison of the PC 50 data from the autotrophic (A) and heterotrophic (H) test variants according G. (1), the effectors may be in various quantitative levels in terms of their effect on the photosynthesis be classified, with five grading grades are proposed. 1 pc 5 o = -Ig {ED50}, [ED 50 ] = mol · Γ 1 ; determined from dose-response relationships negative decimal logarithms of the molar effector concentrations, which cause a 50% inhibition of the autotrophic or heterotrophic growth of synchronous Chlorella vulgaris suspensions.

Apc60 =Apc 60 =

- PC50(H)- PC 50 (H)

(D(D

5. Stufe Apc50 s 3,055th stage Apc 50 s 3.05

4. Stufe 3,04 a Apc5Oä 2,18 3. Stufe 2,17 SApC50 S 1,31 2. Stufe 1,30 a ApC50 g 0,43 I.Stufe Apc6Og 0,424th Stage 3.04 a Apc 5O a 2.18 3rd Stage 2.17 SApC 50 S 1.31 2nd Stage 1.30 a ApC 50 g 0.43 I. Stage Apc 6O g 0.42

echte bzw. primäre Photosynthesehemmer gute Photosynthesehemmer mittelmäßige Photosynthesehemmer geringe, schlechte Photosynthesehemmer unspezifische Photosynthesehemmertrue or primary inhibitors of photosynthesis good inhibitors of photosynthesis mediocre inhibitors of photosynthesis small, poor photosynthetic inhibitors unspecific photosynthetic inhibitors

Aufgrund ihrer Apc50-Werte gemäß Tabelle 1 sind beispielsweise die Herbizide Simazin und Atrazin als echte Photosynthesehemmer, Prometryn, Bromuron und Metabenzthiazuron (techn.) als gute Photosynthesehemmer und DNOC und Amidinothioharnstoff als unspezifische Photosynthesehemmer einzustufen.Due to their Apc 50 values according to Table 1, for example, the herbicides simazine and atrazine as true photosynthesis inhibitors, Prometryn, Bromuron and Metabenzthiazuron (techn.) Are classified as good photosynthetic inhibitors and DNOC and amidinothiourea as non-specific photosynthesis inhibitors.

Tabelle 1 pc50-Daten11 für die Hemmung des autotrophen (A) und des heterotrophen Wachstums (H) synchroner Chlorella-SuspensionenTable 1 pc 50 data 11 for the inhibition of autotrophic (A) and heterotrophic growth (H) of synchronous Chlorella suspensions

PC50(A)PC50 (A) 6,076.07 Substanzensubstances 6,226.22 Simazinsimazine 6,666.66 Atrazinatrazine 5,925.92 Prometrynprometryne 5,65.6 BromuronBromuron 5,115.11 Metabenzthiazuron (techn.)Metabenzthiazuron (techn.) 2,972.97 DNOCDNOC 5,845.84 Amidinothioharnstoffamidinothiourea 6,106.10 AA BB

PC50(H)PC 50 (H)

Ε(λ=750ηΐη)Ε (λ = 750ηΐη)

6,14 6,19 6,65 6,30 5,64 5,07 2,97 5,84 5,946.14 6.19 6.65 6.30 5.64 5.07 2.97 5.84 5.94

<3,02'<3.0 2 '

3,133.13

3,723.72

3,443.44

3,403.40

4,914.91

<3,62»<3,6 2 »

4,064.06

4,184.18

1) PC50 =-Ig(ED50) te] = mol · Γ');1) PC 50 = -Ig (ED 50 ) te] = mol · Γ ');

Die Bestimmungen der pc50-Werte erfolgten über Extinktionsmessungen der Suspensionen bei λ = 680 und λ = 750 nm.The determinations of the pc 50 values were made by means of absorbance measurements of the suspensions at λ = 680 and λ = 750 nm.

2) Bei der maximalen getesteten Wirkkonzentration pe = 3,0 bzw. 3,6 wurde keine Wirkung festgestellt.2) At the maximum tested active concentration pe = 3.0 or 3.6 no effect was found.

3. Einteilung der Effektoren nach den Effekten bei der substanzinitiierten Beeinflussung der optischen Eigenschaften beispielsweise bei 680 und 750nm im autotrophen Wachstumstest3. Division of the effectors according to the effects on the substance-initiated influence of the optical properties, for example at 680 and 750 nm in the autotrophic growth test

Nach der Qualität der Wirkbilder in Form von Auftragungen der Wachstumsparameter in Form der Logarithmen der Extinktionen beispielsweise bei 680 ηm und 750 ηm als Ausdruck der substanzinitiierten Beeinflussungen der Chlorophyllentwicklung und des allgemeinen Zellwachstums bzw. in Form der A'lgE-Daten bei 680 und 750nm gemäß Gl.(2) können aufgrund der wirkstoffdeterminierten Streueffekte die Effektoren in drei Grundtypen unterschieden werden.According to the quality of the active images in the form of plots of the growth parameters in the form of the logarithms of the extinctions, for example at 680 ηm and 750 ηm as an expression of the substance-initiated influences on the chlorophyll development and the general cell growth or in the form of the A'lgE data at 680 and 750nm according to Eq. (2), the effectors can be distinguished into three basic types on the basis of the drug-determined scattering effects.

'9E0,Kontrolle ""'9E0, control ""

(2)(2)

~ !gtEnde.Kontrolle~! gtEnde.Control

e,Kontrollee, control

Eine erste Grundqualität zeigt als Beispiel das Wirkbild Fig. 1, A (A'lgE68o/A'lgE75o) von Simazin. Die Qualität besteht darin, daß im Vergleich zur Kontrolle K dosisabhängig mitzunehmender Konzentration von Dosis 1 bis Dosis 9 die optischen Eigenschaften bei 750 nm stärker tangiert werden als bei 680 nm. Durch die Auftragung der Hemmparameter (A+IgEeSoM+IgE750), die entsprechend Gl. (3) bestimmt werden können (Fig. 1, B), wird dieser Effekt deutlich hervorgehoben.A first basic quality shows, by way of example, the effective image Fig. 1, A (A'lgE 6 8o / A'lgE 75 o) of simazine. The quality is that compared to the control K dose-dependent with increasing concentration of dose 1 to dose 9, the optical properties at 750 nm are more affected than at 680 nm. By the application of inhibition parameters (A + IgEeSoM + IgE 750 ), the corresponding Eq. (3) can be determined (Fig. 1, B), this effect is clearly highlighted.

Eine zweite Grundqualität zeigt als Beispiel das Wirkbild Fig. 13, A von Amidinothioharnstoff. In diesem Fall bilden alle Meßpunkte A'lgE680/A'lgE750 eine mit der Kontrolle K mehr oder weniger gute, deckungsgleiche Kurve. Die geringen Abweichungen lassen sich wahrscheinlich auf Streueffekte zurückführen, die auch in Fig. 13, B für die Auftragung optischer Eigenschaften bei 680 und 750nm auftreten.A second basic quality shows as an example the active pattern Fig. 13, A of amidinothiourea. In this case, all measuring points A'lgE 6 8 0 / A'lgE 750 form a more or less good, congruent curve with the control K. The small deviations are probably due to scattering effects, which also occur in Fig. 13, B for the application of optical properties at 680 and 750 nm.

Bei einer dritten Grundqualität (Wirkbild Fig. 11, A von DNOC) werden im Gegensatz zur ersten Grundqualität dosisabhängig mit zunehmender Effektorkonzentration 1 bis 8 die optischen Eigenschaften bei 680nm stärker tangiert als bei 750nm. Auch ein Vergleich in Form der Auftragung der Hemmparameter für DNOC Fig. 11, B macht deutlich, daß es zu einer wirkstoffdeterminierten Ausbleichung der Chloroplasten und somit zur Beeinträchtigung der Photosyntheseleistung durch diesen Wirkstoffgrundtyp kommt.In a third basic quality (effective image Fig. 11, A of DNOC), in contrast to the first basic quality dose-dependent with increasing effector concentration 1 to 8, the optical properties are more affected at 680nm than at 750nm. Also, a comparison in the form of the application of the inhibition parameters for DNOC Fig. 11, B makes it clear that it comes to a drug-determined bleaching of the chloroplasts and thus affecting the photosynthesis by this basic drug type.

4. Einteilung der Wirkstoffe nach Effekten beim Vergleich der Beeinflussungen des Zellwachstums, das beispielsweise über Extinktionsmessungen bei 750 nm erfaßt werden kann, mit der Beeinflussung der Nitrationenaufnahme, die durch4. Classification of the active ingredients by effects when comparing the effects of cell growth, which can be detected, for example, by extinction measurements at 750 nm, with the influence of Nitrationenaufnahme by

_ entsprechende pH-Wert-Änderungen der Algensuspensionen angezeigt werden Solche Vergleiche in Form von lgE68o-pH-Auftragungen bzw. lgE750-pH-Auftragungen oder besser in Form von A'lge/A'pH- bzw. A+lgEM+pH-Auftragungen, wobei die Wachstumsparameter Δ'ρΗ gemäß Gl. (4) und die Hemmparameter Δ+ρΗ für die Beeinträchtigung der pH-Werte der Algensuspensionen über Gl. (5) zugänglich sind, erlauben eine detaillierte Einstufung und Differenzierung der Wirkstoffe. Hierbei genügt es meist, für solche Betrachtungen die A'lgE750/A'pH bzw. A+lgE750/A+pH-Auftragungen (Wirkbilder C und D) heranzuziehen.corresponding pH changes of the algal suspensions are displayed Such comparisons are in the form of IgE 68 o-pH plots or IgE 750 -pH plots or better in the form of A'lge / A'pH- or A + IgM + pH plots, wherein the growth parameters Δ'ρΗ according to Eq. (4) and the inhibition parameters Δ + ρΗ for the impairment of the pH values of the algal suspensions over Eq. (5) allow a detailed classification and differentiation of the active substances. In this case, it is usually sufficient to use the A'lgE 750 / A'pH or A + IgE 750 / A + pH plots (effects C and D) for such considerations.

Δ'ρΗ = ΡΗ°·Probe ~ pHt'Probe(4)Δ'ρΗ = ΡΗ ° · sample ~ pHt ' sample (4)

PH0, Kontrolle ~ pHEnde, Kontrolle . .PH 0 , control ~ pH end, control. ,

.+ ι, pHt,Kontrolle ~~ pHt,Probe Λ pH = — — (5). + ι, pHt, control ~~ pHt, sample Λ pH = - - (5)

P"o, Kontrolle "~ P^Ende. KontrolleP "o, control" ~ P ^ end. control

Aufgrund ihrer vergleichbaren Struktur zeigen hier als Beispiel Simazin und Atrazin vergleichbare kompliziert verlaufende AIgE750 - Δ'ρΗ bzw. A+IgE750 - A+pH-Kurven, Fig. 2, C und D Fig. 4, C und D, die dosisabhängig durch ihre wellenartige Form mehrere nacheinander verlaufende Metabolismen anzeigen. Zunächst wird dosisabhängig das Wachstum der Zellen stärker tangiert als der lonenumsatz. Danach wird der lonenumsatz stärker beeinflußt als das Zellenwachstum usw.Due to their comparable structure, simazine and atrazine show similar complex AIgE 750 - Δ'ρΗ or A + IgE 750 - A + pH curves as an example, Figs. 2, C and D Fig. 4, C and D, which are dose - dependent show by their wave-like shape several successive metabolisms. First, dose-dependent growth affects the growth of the cells more than the ion turnover. Thereafter, the ion turnover is more affected than cell growth, etc.

Faßt man die bisher zur Beurteilung der Wirkspezifik herangezogenen Parameter: Verhältnis pc50(A)/pc50(H), Betrag von pc50(A), Wirkbilder Fign. 1 und 2 zusammen, so zeigt der Wirkstoff Simazin im Vergleich zu den anderen Wirkstoffen eine eigene Qualität, die man als Simazintyp bezeichnen könnte.If one considers the parameters hitherto used for the evaluation of the effect specificity: Ratio pc 50 ( A ) / pc 50 (H), amount of pc 50 (A), effect pictures Fign. 1 and 2 together, the active substance simazine shows its own quality compared to the other active substances, which could be called a simazine type.

Neben diesem Wirkstoffgrundtyp ist eine Vielzahl weiterer Grundtypen von Wirkstoffen hinsichtlich ihrer Wirkcharakteristik denkbar, die aber erst durch noch ausstehende Untersuchungen charakterisiert werden müssen.In addition to this basic type of active ingredient, a large number of other basic types of active ingredients are conceivable with regard to their action characteristics, but these must first be characterized by pending investigations.

5. Einbeziehung weiterer Effekte zur qualitativen und quantitativen Unterscheidung der Wirkstoffe nach ihrer Wirkcharakteristik5. Inclusion of further effects for the qualitative and quantitative differentiation of the active substances according to their activity characteristics

Neben den unter 1 bis 4 genannten Selektionsprinzipien können zur weiteren Differenzierung der Wirkstoffe zusätzliche qualitative und quantitative Effekte, die entweder aus den gleichen Tests oder zusätzlichen Untersuchungen resultieren, herangezogen werden. So ist eine differenzierte Selektion der Effektoren nach der Qualität von Wirkbildern möglich, bei denen beispielsweise weitere geeignete Parameter, die eng mit dem Wachstum der Algensuspensionen zusammenhängen, untereinander verglichen werden. Beispielsweise können zusätzlich die Beeinflussungen der photosynthetischen und/oder respiratorischen Gaswechselumsätze (O2, CO2) untereinander oder mit den Beeinflussungen der optischen Eigenschaften bei 680 und 750nm oder weiteren Wellenlängen und mit lonenumsätzen bzw. pH-Werten in beiden Testvarianten verglichen wurden.In addition to the selection principles mentioned under 1 to 4, additional qualitative and quantitative effects resulting from either the same tests or additional investigations can be used for further differentiation of the active ingredients. Thus, a differentiated selection of the effectors according to the quality of effect pictures is possible in which, for example, other suitable parameters that are closely related to the growth of the algal suspensions, compared with each other. For example, the effects of the photosynthetic and / or respiratory gas turnover (O 2 , CO 2 ) on each other or on the influence of the optical properties at 680 and 750 nm or other wavelengths and with ion conversions or pH values in both test variants can additionally be compared.

Bei Bedarf können in weiterführenden Tests die teils unterschiedlich substanzinitiierten Beeinflussungen der lonenumsätze des durch wahlweise Nitrat- und durch Ammoniumionen determinierten Wachstums einzelliger Algensuspensionen untersucht und vergleichend betrachtet werden. Durch solche Spezialtests läßt sich die Wirkspezifik der Effektoren weiter einengen, wobei man zunehmend konkretere Hinweise betreffs der möglichen kommerziellen Nutzung erhält.If necessary, further studies may be carried out to investigate, and comparatively analyze, the differences in the ion conversions of the ionic turnover of the single-celled algal suspensions determined by the choice of nitrate and ammonium ions. Such special tests further narrow the effect specificity of the effectors, giving more and more concrete guidance as to the potential commercial use.

Durch Vergleich solcher Wirkdaten wie pc50(A), pc5o(H), Apc50 und von Wirkbildern gemäß den Fign. 1 bis 18 von neu untersuchten Substanzen, die aus der vorgeschlagenen minimierten Testhierarchie resultieren, mit einer Wirkdaten- und Wirkbildkartei oder mit Hilfe der elektronischen Datenverarbeitung von Wirkstoffgrundtypen, die sich in der Praxis bewährt haben, erhält man durch Nutzung der vorgeschlagenen minimierten Auswertung der Wirkdaten konkrete Hinweise über ähnliche Wirkquantitäten und vergleichbare Wirkspezifiken und damit über kommerzielle Anwendungsmöglichkeiten neuer Effektoren.By comparison of such effect data as pc 50 ( A), pc 5 o (H), Apc 50 and impact pictures according to the Fign. 1 to 18 of newly examined substances resulting from the proposed minimized test hierarchy, with a Wirkdaten- and Wirkbildkartei or with the help of electronic data processing of basic drug types that have been proven in practice, one obtains concrete by using the proposed minimized evaluation of the effect data Indications of similar quantities and comparable efficacy and thus of commercial applications of new effectors.

Ausführungsbeispieleembodiments

Frisch geschlüpfte Aplanosporen synchroner Kulturen einzelliger Grünalgen der Species Chlorella vulgaris var. vu Ig a ris, Stamm BÖHM und BORNS 1972/1, werden in eine anorganische Nährlösung mit Fe-EDTA-Komplex und Spurenstoffen so überführt, daß jeder Kubikzentimeter der Suspension etwa sechs Millionen Algenzellen enthält. VLiter der Kultur-Nährlösung N setzt sich dabei aus den drei Teilnährlösungen N1, N2 und N3 zusammen;Freshly hatched aplanospores of synchronous cultures of unicellular green algae of the species Chlorella vulgaris var. V. Ig a ris, strain BÖHM and BORNS 1972/1, are transferred to an inorganic nutrient solution containing Fe-EDTA complex and trace substances such that each cubic centimeter of the suspension contains about six million Contains algae cells. VLiter of the culture nutrient solution N consists of the three partial nutrient solutions N 1 , N 2 and N 3 ;

1000cm3N = 998Cm3N1 + 1 Cm3N2 + 1 Cm3N3.1000cm 3 N = 3 N 998Cm Cm 1 + 1 3 N 2 + 1 cm 3 of n. 3

Die Nährlösungen N1, N2 und N3 enthalten folgende Substanzen:The nutrient solutions N 1 , N 2 and N 3 contain the following substances:

Nährlösung N1 Nutrient solution N 1

Für die Nährlösung N-, werden zunächst die Stammlösungen 1 bis 4 durch Auffüllen der genannten Substanzmengen mit Aqua dest. hergestellt:For the nutrient solution N-, first the stock solutions 1 to 4 by filling the said substance amounts with distilled water. manufactured:

Stammlösung 1: 10OgKNO3ZIOOOCm3 Stock solution 1: 10OgKNO 3 ZIOOOCm 3

Stammlösung 2: 25g CaCI2 · 6H2O/1 000cm3 Stock solution 2: 25 g CaCl 2 .6H 2 O / 1 000 cm 3

Stammlösung 3: 250g MgSO4 · 7H2O/1 000cm3 Stock solution 3: 250 g of MgSO 4 .7H 2 O / 1 000 cm 3

Stammlösung 4: 160g KH2PO4/1 000cm3.Stock solution 4: 160g KH 2 PO 4/1 000cm. 3

Diese Stammlösungen sind zu sterilisieren (Feuchtsterilisation) und kühl zu lagern.These stock solutions must be sterilized (wet sterilization) and stored in a cool place.

Aus je 5 cm3 der Stammlösung 1, 0,5 cm3 der Stamm lösung 2,1 cm3 der Stamm lösung 3 und 5 cm3 der Stamm lösung 4 werden durch Auffüllen mit destilliertem Wasser entweder 1 000cm3 bzw. bei Beachtung der Verhältnisse eine beliebige Menge der Nährlösung N1 hergestellt.From each 5 cm 3 of the stock solution 1, 0.5 cm 3 of the stock solution 2.1 cm 3 of the stock solution 3 and 5 cm 3 of the stock solution 4 by filling with distilled water either 1 000cm 3 or when observing the conditions any amount of nutrient solution N 1 prepared.

Nährlösung N2 Nutrient solution N 2

Die Nährlösung N2 enthält in 1 000cm3 Lösung 61 mg H3BO3,169 mg MnSO4- H2O, 287 mg ZnSO4-7H2O, 2,5mg CuSO4 · 5H2O und 12,4mg (NH4I2MoO4.The nutrient solution contains N 2 in 1 000cm 3 solution 61 mg H 3 BO 3, 169 mg MnSO 4 - H 2 O, 287 mg ZnSO 4 -7H 2 O, 2.5 mg CuSO 4 .5H 2 O and 12,4mg (NH 4 I 2 MoO 4 .

Nährlösung N3 Nutrient solution N 3

Zur Herstellung der Nährlösung N3 werden 6,9 g FeSO4 · 7 H2O und 9,3 g Na-EDTA in destilliertem Wasser gelöst und auf 1 000 cm3 To prepare the nutrient solution N 3 , 6.9 g of FeSO 4 .7H 2 O and 9.3 g of Na-EDTA are dissolved in distilled water and brought to 1 000 cm 3

mit Aqua dest. aufgefüllt. .with aqua dest. refilled. ,

Für die heterotrophe Testvariante werden zu den frisch hergestellten Algensuspension 0,1 Ma.-% Glukose als organische Kohlenstoffquelle und 20mg/l Chloramphenicol zugegeben.For the heterotrophic test variant, 0.1% by mass of glucose as organic carbon source and 20 mg / l chloramphenicol are added to the freshly prepared algae suspension.

Je 80 cm3 der so hergestellten Suspension werden in je eine Kulturröhre eingebracht und mit je 1 cm3 verschieden konzentrierter wäßriger Lösung der zu prüfenden Substanzen gemäß Tabelle 1 sowie der zu prüfenden Effektoren A und B beimpft oder als unbehandelte Kontrollen in der autotrophen Testvariante bei 37°C belichtet und mit gereinigter Luft, der 2VoI.-% Kohlendioxid beigegeben wird, begast oder in der heterotrophen Testvariante nur bei 37°C im Dunkeln mit gereinigter Luft begast, so daß alle erforderlichen Voraussetzungen für die Photosynthese bzw. für das heterotrophe Wachstum gegeben sind.Per 80 cm 3 of the suspension thus prepared are introduced into a culture tube and inoculated with 1 cm 3 different concentrated aqueous solution of the substances to be tested according to Table 1 and the effectors A and B to be tested or as untreated controls in the autotrophic test variant at 37 ° C and gassed with purified air to which 2VoI .-% carbon dioxide is added, fumigated or gassed in the heterotrophic test variant only at 37 ° C in the dark with purified air, so that all conditions required for photosynthesis or for heterotrophic growth are.

Während die in Nährlösung suspendierten Zellen in den unbehandelten Vergleichskulturen normal wachsen und sich entwickeln, werden Wachstum und lonenumsatz in den mit Chemikalien versetzten Proben mehr oder weniger beeinflußt, wenn verschiedene Substanzkonzentrationen den Photosyntheseprözeß, die Atmung oder den Stickstoffhaushalt mehr oder weniger stören. In definierter Zeitfolge werden von den Vergleichskulturen und den mit den Substanzen behandelten Proben die optischen Eigenschaften bei 680 und 750 nm als Wachstumsparameter sowie der pH-Wert als Maß für den Stickstoffhaushalt gemessen.While cells suspended in broth normally grow and develop in the untreated control cultures, growth and ion turnover in the chemically-spiked samples are more or less affected when different concentrations of substance more or less disturb photosynthesis, respiration, or nitrogen balance. In a defined time sequence of the comparison cultures and the samples treated with the substances, the optical properties at 680 and 750 nm are measured as growth parameters and the pH as a measure of the nitrogen balance.

Die Ergebnisse der Analysen sind der Tabelle 1 unddenFign.1 bis 18 zu entnehmen.The results of the analyzes are shown in Table 1 and Figures 1 to 18.

Die Tabelle 1 enthält die Wirkquantitäten PC50(A), pcsoim und ApC50, die aus Dosis-Wirkungs-Untersuchungen meistens bereits in einem Vorscreening, bei dem der Wirkbereich der Effektoren eingegrenzt wird, zugänglich und in der angegebenen Weise (siehe Tabelle 1) definiert sind. Von allen Wirkstoffen wurden die über die Gleichungen (2) und (3) bestimmten Wachstumsparameter AMgE680, AIgE750 und Δ'ρΗ und die über die Gleichungen (4) und (5) zugänglichen Hemmpareameter A+IgE6S0, A+IgE750 und A+pH in Form von Wirkbildern verglichen. In den Wirkbildern A und C der Fign.1 bis 18 wurden einmal die Wachstumsparameter A1IgE680 als Maß der Chlorophyllbeeinträchtigung und A1IgE750 als Maß des allgemeinen Zellwachstums bzw. die A'lgE750-Daten mit den A'pH-Werten als Maß der Nitrationenaufnahmebeeinflussungen miteinander verglichen. Die Wirkbilder B und D der Fign. 1 bis 18 enthalten die Vergleiche der entsprechenden HemmRarameter in Form von A+IgE680ZA+IgE750- und A+lgE750ZA+pH-Auftragungen.Table 1 contains the effective quantities PC 50 (A), pcsoim and ApC 50 , which are usually accessible from dose-effect studies in a pre-screening in which the effective range of the effectors is limited and in the manner indicated (see Table 1). are defined. Of all drugs, the growth parameters AMgE 680 , AIgE 750 and Δ'ρΗ determined by equations (2) and (3) and the inhibitory parameters A + IgE 6 S 0 , A + IgE obtainable via equations (4) and (5) 750 and A + pH in the form of impact pictures compared. In the panels A and C of Figures 1 to 18 were once the growth parameters A 1 IgE 680 as a measure of Chlorophyllbeeinträchtigung and A 1 IgE 750 as a measure of the general cell growth and the A'lgE 750 data with the A'pH values as a measure of the nitration uptake influences compared. The images B and D of FIGS. Figures 1-18 contain comparisons of the respective inhibition parameters in the form of A + IgE 680 ZA + IgE 750 - and A + IgE 750 ZA + pH plots.

So zeigt das Wirkbild Fig.1, A für Simazin, daß im Vergleich zur Kontrolle K mitzunehmender Dosis von 1 bis 9 das allgemeine Zellwachstum (A1IgE750) etwas stärker tangiert wird als das Chlorophyllwachstum (A'lgE680), wobei dieser relativ geringe Effekt am Anfang der Kurven am deutlichsten zu erkennen ist. Die Auftragung der Hemmparameter A+IgE680ZA+IgE750 in Fig. 1, B bestätigt die Aussagen aus Fig. 1, A. Deutlich ist zu erkennen, daß alle Dosen 1 bis 9 eine stärkere Hemmung des Zellwachstums, angezeigt durch die entsprechenden A+lgE750-Daten, determinieren.Thus, the effect of Fig. 1, A for simazine shows that compared to control K with an increasing dose of 1 to 9, general cell growth (A 1 IgE 750 ) is slightly more affected than chlorophyll growth (A'lgE 680 ), whereas this is relative low effect at the beginning of the curves is most evident. The application of the inhibition parameters A + IgE 680 ZA + IgE 750 in Fig. 1, B confirms the statements of Fig. 1, A. It can be clearly seen that all doses 1 to 9 a stronger inhibition of cell growth, indicated by the corresponding A + lgE 750 data, determine.

Aus beiden Wirkbildern Fig. 1, A und B kann geschlußfolgert werden, daß Simazin neben der Beeinflussung der Photosynthese bzw. der Ch loropl asten primär zu einer Oberflächenbeeinflussung bzw. Form veränderung der Zellen führt, die über St reu effekte durch die Extinktionsmessungen bei 750 nm erfaßt werden und in diesem Fall eine scheinbare stärkere Tangierung des Zellwachstums anzeigen.1, A and B can be inferred that simazine, in addition to influencing photosynthesis or choroplasts, primarily leads to a surface modification or change in the shape of the cells, which results from the extinction measurements at 750 nm and in this case indicate an apparent greater tangent of cell growth.

Ein ganz anderes Bild zeigen die Wirkbilder, in denen die Wachstumsparameter A1IgE750 mit den entsprechenden A'pH-Werten, Fig.2, C bzw. die Hemmparameter A+IgE750 mit den A+pH-Daten, Fig. 2, D verglichen werden.A very different picture shows the effect pictures in which the growth parameters A 1 IgE 750 with the corresponding A'pH values, Fig.2, C and the inhibition parameters A + IgE 750 with the A + pH data, Fig. 2, D to be compared.

So zeigt die Fig.2, C für die Beeinflussung des Zellwachstums und des Nitrathaushaltes durch Simazin mehrere Metabolismen, die durch die in mehreren Wellen verlaufenden A'lgE750-A'pH-Kurven angezeigt werden. Dosisabhängig wird zunehmend in einem primären Schritt das Zellwachstum stärker tangiert als die Beeinflussung des Nitrathaushaltes. Die Dosis 7 führt zu einer Blockierung der Nitrationenaufnahme bei gleichzeitig weiterem Wachstum der Zellen. Die sehr starken Dosen 8 und 9 führen zu einer Protonenemission, denn es wird eine pH-Wert-Abnahme angezeigt. In einem sekundären Prozeß wird dann die Beeinflussung des Nitrathaushaltes im Vergleich zum Zellwachstum stärker tangiert. Ein Vergleich der entsprechenden A1IgE750-A'pH-Kurven verdeutlicht auch, daß bei kleiner werdenden Dosen mit weiterem Verlauf der Kurven das entsprechende Verhältnis A'lgE750ZA'pH der Kontrolle K angenähert wird. Das läßt Reparatureffekte vermuten. Einen ganz anderen Beitrag zur WirkspezifikThus, Fig. 2, C for simulating cell growth and nitrate content by simazine shows several metabolisms indicated by the multi-wave A'lgE 750 -A'pH curves. Dose-dependent, cell growth is increasingly affected in a primary step more than influencing the nitrate level. The dose 7 leads to a blockage of nitrate uptake with simultaneous further growth of the cells. The very strong doses 8 and 9 lead to a proton emission, because a pH decrease is indicated. In a secondary process, the influence on the nitrate level is then more strongly affected compared to cell growth. A comparison of the corresponding A 1 IgE 750 -A'pH curves also shows that with decreasing doses as the curves continue, the corresponding ratio A'lgE 750 ZA'pH of control K is approximated. This suggests repair effects. A very different contribution to the specifics

von Simazin vermittelt das Wirkbild Fig. 2, D. Hier wird klar ersichtlich, daß in einem primären Metabolismus zunächst dosisabhängig das Wachstum der Zellen stärker gehemmt wird als der lonenumsatz. In einem sekundären Prozeß wird dann dosisabhängig der Austausch der Nitrationen gegen Hydroxidionen bedeutend stärker gehemmt als das Zellwachstum. Aufgrund der ähnlichen Struktur von Atrazin und Simazin sind auch vergleichbare Wirkparameter pc50 und ApC50 sowie vergleichbare Beeinflussungen der optischen Eigenschaften und des pH-Wertes der Algensuspensionen zu erwarten. Das wird durch die pc50- und Apc50-Daten in Tabelle 1 und die Wirkbilder A, B, C und D in Fig.3 und 4 bestätigt. Geringe Unterschiede zeigt nur der Vergleich der Wirkbilder C und D in den Fign.2 und 4 für Simazin und Atrazin, die strukturell bedingt sein dürften und sich beim Atrazin in einer zum Simazin vergleichsweise abgeschwächten Beeinflussung der gleichen Metabolismen äußert. Auch die Wirkdaten in Tabelle 1 und die Wirkbilder A, B, C und D von Prometryn und Metabenzthiazuron, Fign.5 und 6 bzw. Fign.7 und 8, sind bei vorliegenden quantitativen Unterschieden prinzipiell mit denen des Simazins bzw. Atrazins zu vergleichen. Damit können diese vier Wirkstoffe einem Wirkstoffgrundtyp zugeordnet werden, zu dessen Mustererkennung die genannten Wirkdaten und Wirkbilder herangezogen werden können.Here, it is clearly evident that, in a primary metabolism, first the dose-dependent growth of the cells is more strongly inhibited than the ion turnover. In a secondary process, the exchange of nitrate ions for hydroxide ions is then significantly more inhibited than cell growth in a dose-dependent manner. Due to the similar structure of atrazine and simazine, comparable efficacy parameters pc 50 and ApC 50 as well as comparable effects on the optical properties and pH of the algal suspensions are to be expected. This is confirmed by the pc 50 and Apc 50 data in Table 1 and the knuckles A, B, C and D in Figs. Slight differences are shown only in the comparison of the active sites C and D in FIGS. 2 and 4 for simazine and atrazine, which are likely to be structurally related and manifest themselves in atrazine in a comparatively weakened influencing of the same metabolisms compared to simazine. The active data in Table 1 and the active images A, B, C and D of Prometryn and Metabenzthiazuron, Fign.5 and 6 and Fign.7 and 8, are in principle to compare with existing quantitative differences with those of simazine or atrazine. Thus, these four active ingredients can be assigned to a basic drug type for whose pattern recognition the mentioned active data and active images can be used.

Auch die Wirkdaten und Wirkbilder von Bromuron, Fign. 9 und 10, sind prinzipiell qualitativ mit denen des Simazins vergleichbar und illustrieren ahn liehe Wirkmechanismen und Metabolism en, die hier aber in stark abgeschwächter Form angezeigt werden. Im Gegensatz zu den bisher betrachteten Wirkstoffen weisen die Wirkquantitäten pc50 und ApC50 in Tabelle 1 und die Wirkbilder A, B, C und D von DNOC in den Fign. 11 und 12 auf einen weiteren Grundtyp der herbiziden Wirkstoffe hin. Neben quantitativen Unterschieden des pc50-Wertes von DNOC zu Simazin, Atrazin, Prometryn, Bromuron und Metabenzthiazuron (techn.) fällt die neue Qualität des Apc50-Wertes von 0,20 auf, die bereits hier darauf hinweist, daß DNOC im Gegensatz zu den bisher betrachteten Wirkstoffen nur ein unspezifischer Photosynthesehemmer ist. Auch ein Vergleich der Wachstumsparameter AIgE680ZAIgE750 in Fig. 11, A für DNOC weist im Gegensatz zu den bisher betrachteten Wirkstoffen einen anderen Effekt aus, der zur Mustererkennung genutzt werden kann. DieA'lgE68o/A'lgE75O-Kurvenfürdie Dosen 5 bis 8 lassen erkennen, daß die optischen Eigenschaften bei 680nm und somit die Photosynthese stärker gehemmt werden als das Zellenwachstum. Bei der Betrachtung der Auftragung der Hemmparameter (A+lgE680/A+lgE750) in Fig. 11 B sind nur wenig Effekte zur Aufklärung der Wirkspezifik zu erkennen. Bei der Betrachtung der Auftragungen der Wachstumsparameter A'lgE750/A'pH in Fig. 12, C bzw. der Hemmparameter in Fig. 12, D zeigen die Kurven für die Dosen 5 bis 8, daß das Zeil wachstum stärker gehemmt wird als der lonenumsatz, wobei dieser Effekt keine eindeutige Dosisabhängigkeit aufweist. Der wellenartige Verlauf der Kurven weist darauf hin, daß in einem sekundären Prozeß der Nitrathaushalt und in einem tertiären Prozeß das Zellwachstum stärker beeinflußt werden. Die Kurve 5 erreicht die Kurve der Kontrolle K, was wiederum auf Reparaturprozesse hinweist.The effects and effects of Bromuron, Fign. 9 and 10 are in principle qualitatively comparable to those of simazine and illustrate similar mechanisms of action and metabolism, but here they are displayed in a much attenuated form. In contrast to the active ingredients considered so far, the effective quantities pc 50 and ApC 50 in Table 1 and the action patterns A, B, C and D of DNOC in FIGS. 11 and 12 to another basic type of herbicidal active ingredients. In addition to quantitative differences in the pc 50 value of DNOC to simazine, atrazine, prometry, bromuron and metabenzthiazuron (techn.), The new quality of the Apc 50 value of 0.20 stands out, which already indicates that DNOC, in contrast to The previously considered drugs is only a non-specific photosynthesis inhibitor. A comparison of the growth parameters AIgE 680 ZAIgE 750 in Fig. 11, A for DNOC has, in contrast to the previously considered agents from another effect, which can be used for pattern recognition. The A'lgE 6 8o / A'lgE 75O curves for doses 5 to 8 indicate that the optical properties at 680nm and thus photosynthesis are more inhibited than cell growth. When considering the application of the inhibition parameters (A + IgE 680 / A + IgE 750 ) in FIG. 11B, only few effects for elucidating the effect specificity can be recognized. When looking at the plots of the growth parameters A'lgE 750 / A'pH in Fig. 12, C and the inhibiting parameter in Fig. 12, D, respectively, the curves for cans 5 to 8 show that the cell growth is more inhibited than that Ion turnover, this effect has no clear dose dependence. The wave-like course of the curves indicates that in a secondary process the nitrate balance and in a tertiary process, the cell growth are more affected. The curve 5 reaches the curve of the control K, which in turn indicates repair processes.

Insgesamt kann aus den Fig. 11 und 12 zur Wirkspezifik von DNOC abgeleitet werden, daß dieser Effektor im wesentlichen unspezifisch wirkt, wobei eine primäre Chlorophyllbeeinträchtigung angenommen werden kann.Overall, it can be deduced from FIGS. 11 and 12 for the specificity of action of DNOC that this effector is essentially non-specific, assuming a primary chlorophyll impairment.

Aufgrund der Wirkparameter in Tabelle 1 und der Wirkbilder A, B, C und D in den Fign. 13 und 14 kann Amidinothioharnstoff als ein weiterer Grundtyp der Effektoren eingestuft werden, der sich durch relativ geringe Wirkung im standardisierten Algentest und in einer relativ unspezifischen Wirkung in den Vergleichen der Wachstums-und Hemmparameter in Fig. 13 auszeichnet. Nur die Wirkbilder Fig. 14, C und D weisen auf eine dosisabhängige stärkere Beeinflussung des Nitrationshaushaltes im Vergleich zum allgemeinen Zellwachstum.Due to the effect parameters in Table 1 and the action pictures A, B, C and D in FIGS. 13 and 14, amidinothiourea may be classified as another basic type of effectors, characterized by a relatively low effect in the standardized algae test and a relatively unspecific effect in the comparisons of the growth and inhibition parameters in FIG. Only the effect pictures Fig. 14, C and D indicate a dose-dependent stronger influence on the nitration household compared to the general cell growth.

Die Wirkstoffe A und B, für die vergleichbare Wirkdaten pc50 und ApC50 (Tabelle 1) bestimmt wurden, weisen aber in den Auftragungen der Wachstums- und Hemmparameter in den Wirkbildern A, B, C und D in den Fign. 15 bis 18 qualitative teilweise gegenläufige Effekte auf, so daß beide Wirkstoffe aufgrund ihrer Wirkspezifik zwei weiteren Wirkstoffgrundtypenzuzuordnen sind.The active compounds A and B, for the comparable activity data pc 50 and APC 50 (Table 1) were determined, but have in the plots of the growth and Hemmparameter in the active images A, B, C and D in Figs. 15 to 18 qualitative partially opposing effects, so that both active ingredients are due to their specifics of two additional basic drug types.

Bereits die Wirkparameter (Tabelle 1) und die Wirkbildner Fign. 1 bis 18 der neun untersuchten Wirkstoffe verdeutlichen, daß die vorgeschlagene minimierte Testhierarchie auf der Grundlage autotroph und heterotroph kultivierter Algensuspensionen und das vorgeschlagene minimierte Auswertungssystem der Meßdaten zu klaren Informationen über die Wirkspezifik der Wirkstoffe führen können, die sich als Screeningverfahren zur Charakterisierung und Selektion von Effektoren nutzen lassen.Already the effect parameters (Table 1) and the effectors Fign. 1 to 18 of the nine investigated active substances make it clear that the proposed minimized test hierarchy based on autotrophically and heterotrophically cultured algal suspensions and the proposed minimized evaluation system of the measurement data can lead to clear information about the active substance specificity as a screening method for the characterization and selection of effectors let use.

Claims (7)

1. Screeningverfahren zur Charakterisierung und Selektion von Effektoren, gekennzeichnet dadurch, daß mittels einer minimierten Testhierarchie die teils substanzinitiierten Beeinflussungen der optischen Eigenschaften, der lonenumsätze und gegebenenfalls der photosynthetischen und/oder respiratorischen Gaswechselumsätze in zwei standardisierten Testvarianten basierend auf autotroph und heterotroph kultivierten Algensuspensionen, analysiert und die Analysenergebnisse einem minimierten Auswertungsmodus unterzogen werden, um dann mittels Vergleich der absoluten Wirkquantitäten, die Wirkquantitätsdifferenzen aus beiden Testvarianten und von Wirkbildern, in denen die für die Beeinflussungen der optischen Eigenschaften bei beispielsweise zwei Wellenlängen bzw. -bereichen, der lonenumsätze bzw. der pH-Werte und gegebenenfalls der Gaswechselumsätze als Wirkeffekt-Wirkeffekt-Kurven in Abhängigkeit von der Dosis betrachtet werden, typische Aussagen zur Wirkspezifik der untersuchten Effektoren zu erhalten, die dann mit entsprechenden Daten gut untersuchter, beispielsweise kommerziell vertriebener Wirkstoffe mit Hilfe einer Wirkdaten- und Wirkbildkartei, der elektronischen Datenverarbeitung oder anderer Vergleichsmethoden verglichen werden, um die untersuchten Wirkstoffe nach ihrer in den standardisierten Tests gezeigten Wirkspezifik bestimmten Wirkstoffgrundtypen zuzuordnen und Aussagen über Wirkmechanismen, Metabolismen und möglichen Anwendungen ableiten zu können.1. A screening method for the characterization and selection of effectors, characterized in that by means of a minimized test hierarchy, the partially substance-initiated influences of the optical properties, the ion conversions and optionally the photosynthetic and / or respiratory gas turnover in two standardized test variants based on autotrophically and heterotrophically cultured algal suspensions, analyzed and the analysis results are subjected to a minimized evaluation mode in order then to compare the absolute effective quantities, the effective quantitative differences from both test variants and those in which the influences on the optical properties, for example two wavelengths, the ion conversions or the pH Values and, if appropriate, the gas exchange conversions are regarded as effect effect-effect effect curves as a function of the dose, typical statements on the effect specificity of the examined effe To obtain these, which are then compared with corresponding data well-studied, for example, commercially distributed drugs using a Wirkdaten- and Wirkbildkartei, electronic data processing or other comparative methods to assign the investigated drugs according to their specific effect shown in the standardized tests specific drug types and statements to derive mechanisms of action, metabolisms and possible applications. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als autotrophe und heterotrophe Zellsuspensionen alle suspendierbaren autotrophen und heterotrophen einzelligen Grünalgen verwendet werden können.2. The method according to item 1, characterized in that as autotrophic and heterotrophic cell suspensions all susceptible autotrophic and heterotrophic unicellular green algae can be used. 3. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die optischen Eigenschaften der Mikroalgensuspensionen mittels Spektralkolorimetrie, Spektralphotometrie oder Nephelometrie bei ein bzw. zwei bis η verschiedenen Wellenlängenbereichen oder ganzen Spektralbereichen im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Spektralbereich analysiert werden.3. The method according to item 1 and 2, characterized in that the optical properties of the microalgae suspensions by means of spectral colorimetry, spectrophotometry or nephelometry at one or two to η different wavelength ranges or entire spectral ranges in the infrared, visible or ultraviolet spectral range are analyzed. 4. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der lonenumsatz der Mikroalgensuspensionen mittels pH-Elektroden, nitratsensitiver Elektroden oder anderer ionensensitiver Elektroden, polarographischer Methoden oder anderen elektrochemischen Verfahren, kond.uktometrischer Methoden, spektralanalytischer Verfahren oder durch Kombination mehrerer dieser Methoden analysiert wird.4. The method according to item 1 and 2, characterized in that the ion conversion of the microalgae suspensions by means of pH electrodes, nitrate-sensitive electrodes or other ion-sensitive electrodes, polarographic methods or other electrochemical methods, kond.uktometrischer methods, spectral analysis method or by combining several of these methods analyzed becomes. 5. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Sauerstoffumsatz mittels Paramagnet-Gasanalysatoren, sauerstoffsensitiver Elektroden, Polarographie und anderen elektrochemischen Meßketten, manometrischen Verfahren, der Winklermethode oder durch Kombination mehrerer dieser Methoden analysiert wird.5. The method according to item 1 and 2, characterized in that the oxygen conversion by paramagnet gas analyzers, oxygen-sensitive electrodes, polarography and other electrochemical electrodes, manometric method, the Winkler method or by combining several of these methods is analyzed. 6. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Kohlendioxidumsatz mittels Infrarot-Gasanalysatoren, 14C-Methode, photometrischer Methoden oder durch Kombination mehrerer dieser Methoden analysiert wird.6. The method according to item 1 and 2, characterized in that the carbon dioxide conversion is analyzed by means of infrared gas analyzers, 14 C method, photometric methods or by combining several of these methods. 7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die optischen Eigenschaften, der lonenumsatz und der Gaswechselumsatz der autotrophen oder heterotrophen Mikroalgensuspensionen in je einem Arbeitsgang kontinuierlich oder in definierter Zeitfolge parallel oder simultan analysiert werden.7. The method according to item 1 to 6, characterized in that the optical properties, the ion conversion and the gas exchange of the autotrophic or heterotrophic microalgae suspensions are analyzed in a single operation continuously or in a defined time sequence in parallel or simultaneously. Hierzu 18 Seiten ZeichnungenFor this 18 pages drawings
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