DD255874A1 - MEANS TO INCREASE THE SALT TOLERANCE OF CULTURAL PLANTS - Google Patents

MEANS TO INCREASE THE SALT TOLERANCE OF CULTURAL PLANTS Download PDF

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DD255874A1
DD255874A1 DD29832586A DD29832586A DD255874A1 DD 255874 A1 DD255874 A1 DD 255874A1 DD 29832586 A DD29832586 A DD 29832586A DD 29832586 A DD29832586 A DD 29832586A DD 255874 A1 DD255874 A1 DD 255874A1
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DD29832586A
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Hans Bergmann
Hans Eckert
Gerhard Breitschuh
Gerd Meisgeier
Klaus Kachel
Edeltraut Jaeger
Gundel Eckert
Reinhardt Boehme
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Forschzent Bodenfruchtbarkeit
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Abstract

Die Erfindung betrifft Mittel zur Erhoehung der Salzstresstoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise von Getreide auf NaCl-versalzten Boeden. Als Wirkstoff enthalten sie N-(2-Hydroxyethyl)piperazin. FormelThe invention relates to agents for increasing the salt stress tolerance of crop plants, preferably cereals on NaCl-salinated soils. As active ingredient they contain N- (2-hydroxyethyl) piperazine. formula

Description

Ausführungsbeispielembodiment Beispiel 1: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Getreide unter SalzstreßExample 1: Influence of the agents according to the invention on the seedling growth of cereals under salt stress

Untersuchungen zum Keimlingswachstum sind in Petrischalen vorgenommen worden. Zu diesen Zwecke wurde Saatgut von Winterweizen (cv. Alcedo) und Sommergerste (cv. Salome) entweder für 5 Stunden in destilliertem Wasser oder in Salzlösung vorgequollen. Ein Teil der Wasser- oder Salzlösung wurde vor dem Einquellen der Körner mit unterschiedlichen Mengen der erfindungsgemäßen Mittel versetzt. Im Anschluß an die Vorquellphase sind die Körner auf feuchtes Filterpapier in verschlossenen Petrischalen gelegt worden. Die Bestimmung des Keimungsgradesund des Keimlingswachstums erfolgte 48 Stunden nach dem Auslegen der Körner in die Petrischalen (Kultivierung bei 23°C in Dunkelkammer).Studies on seedling growth have been made in Petri dishes. For this purpose, seeds of winter wheat (cv Alcedo) and spring barley (cv Salome) were pre-swollen either in distilled water or in saline for 5 hours. A portion of the water or saline solution was added before swelling the grains with different amounts of the agents of the invention. Following the pre-swelling phase, the grains were placed on wet filter paper in sealed petri dishes. The determination of the degree of germination and seedling growth was carried out 48 hours after laying out the grains in the Petri dishes (culturing at 23 ° C in darkroom).

Aus diesen Untersuchungen geht hervor (Tab. I und II), daß die erfindungsgemäßen Mittel die pflanzliche Toleranz gegenüber Salzbelastung deutlich verbesserten, so daß die durch Alkalisalze — insbesondere NaCI —verusachte Keimhemmung im Ergebnis der Mittelanwendung verringert oder aufgehoben wurde. Die erfindungsgemäßen Mittel waren in geeigneter Konzentration wirksamer als Kinetin, Chlorcholinchlorid und das teuere Gibberellin A3. Für die Erzielung der Toleranzeffekte mit dem neuen Mittel waren keine höheren Mittelmengen gegenüber den Vergleichssubstanzen erforderlich.From these studies it is apparent (Tab. I and II) that the compositions of the invention significantly improved the plant tolerance to salt contamination, so that the alkaline salts - in particular NaCl -leaded germ inhibition was reduced or eliminated as a result of the use of funds. The agents of the present invention were more effective in concentration than kinetin, chlorocholine chloride and the expensive gibberellin A3. In order to achieve the tolerance effects with the new agent, no higher amounts of the agent were required compared to the comparison substances.

Tabelle I: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Winterweizen unter SalzstreßTable I: Influence of the agents according to the invention on the seedling growth of winter wheat under salt stress

Mittelmedium

Konzentration11 mol-r1 Concentration 11 mol-r 1

Keimlingswachstum (rel.) ohne SalzSeedling growth (rel.) Without salt

mit Salzwith salt

a) erfindungsgemäßa) according to the invention 22 •10-"• 10- " N-(2-Hydroxyethyl)piperazinN- (2-hydroxyethyl) piperazine b) Vergleichssubstanzenb) comparison substances 11 •ΙΟ""• ΙΟ "" Kinetinkinetin 33 •ΙΟ"5 • ΙΟ " 5 Gibberellin A3 Gibberellin A 3 33 irr4 irr 4 11 •ΙΟ"4 • ΙΟ " 4 Chlorcholinchloridchlorcholin chloride 11 •ΙΟ"3 • ΙΟ " 3 c) ohne Mittelc) without funds __ Kontrollecontrol

98 98

(70 mg/10 PfI.)(70 mg / 10 pfi.)

125*125 *

94 115* 11094 115 * 110

9494

9797

100100

(55 mg/10 PfI.)(55 mg / 10 pfi.)

* GDs%(rel.) = 15,0* GD s % (rel.) = 15.0

1 Ausgewiesene Konzentration der erfindungsgemäßen Mittel (a) war in Konzentrationsreihen am wirkungsvollsten. Konzentrationen der Vergleichssubstanzen (b) beziehen sich auf positive Effekte aus Literaturquellen. 1 Proven concentration of agents (a) according to the invention was most effective in concentration series. Concentrations of the reference substances (b) refer to positive effects from literature sources.

2 Salzgehalt: 0,3% NaCI, 0,15% KCI 2 Salinity: 0.3% NaCl, 0.15% KCl

Tabelle II: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Sommergerste unter SalzstreßTable II: Influence of the agents according to the invention on the seedling growth of spring barley under salt stress

Mittelmedium

Konzentration11 mol-r1 Concentration 11 mol-r 1

Keimlingswachstum (rel.)Seedling growth (rel.)

ohne Salz mit Salz21 without salt with salt 21

a) erfindungsgemäßa) according to the invention 1-10"3 1-10 " 3 N-(2-Hydroxyethyl)piperazinN- (2-hydroxyethyl) piperazine b) Vergleichssubstanzenb) comparison substances 1-10-"1-10- " Kinetinkinetin 3-10"5 3-10 " 5 Gibberellin A3 Gibberellin A 3 3-10"4 3-10 " 4 1-10-"1-10- " Chlorcholinchloridchlorcholin chloride 1-10"3 1-10 " 3 c) ohne Mittelc) without funds __ Kontrollecontrol

(79 mg/1 OPfI.;(79 mg / l OPfI .;

119 84119 84

110 103 114110 103 114

100100

(65 mg/1 OPfI.(65 mg / l OPfI.

GD5% (rel.) = 15,2 ( + ) SicherungsgrenzeGD 5% (rel.) = 15.2 (+) security limit

1 Ausgewiesene Konzentration der erfindungsgemäßen Mittel (a) war in Konzentrationsreihen am wirkungsvollsten. Konzentrationen der Vergleichssubstanzen (b) beziehen sich auf positive Effekte aus Literaturquellen. 1 Proven concentration of agents (a) according to the invention was most effective in concentration series. Concentrations of the reference substances (b) refer to positive effects from literature sources.

2 Salzgehalt: 0,5% NaCI, 0,15% KCI 2 Salinity: 0.5% NaCl, 0.15% KCl

Beispiel 2: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf den Salztoleranzindex (STI) von SommergersteExample 2: Influence of the agents according to the invention on the salt tolerance index (STI) of spring barley

Der Einfuß des erfindungsgemäßen Mittels auf die Wasserausnutzung im Ertragsbildungsprozeß wurde im Beispiel 2 in einem Gefäßversuch ermittelt. Die Pflanzenanzucht erfolgte auf Quarzsand (6,5kg Quarzsand/Gefäß). In jedem Mitscherlichgefäß sind 15 Pflanzen bei folgender Düngung/Gefäß: 1,63g N; 0,49g P; 0,62g K; 0,58g Ca; 0,26g Mg; 0,12ml FeCI3 als 10%ige Lösung; 0,12 ml A-Z (a)-Lösung nach HOAGLAND (1:20 verdünnt), kultiviert worden. Das in Gefäßkulturen verbrauchte Wasser (aktuelle Evapotranspiration) ist durch täglich wiederholte Wägung der Gefäße ermittelt und im Anschluß an jede Wägung ersetzt worden. Das Transpirationsquantum pro Mitscherlichgefäß wurde durch Subtraktion des Evapotranspirationsanteils vom Wasserbrauch/Gefäß errechnet. Der Salzstreß wurde durch ein Salzgemisch induziert. Aus diesen Untersuchungen geht hervor (Tab. Ill), daß das erfindungsgemäße Mittel den Salztoleranzindex, gemessen an Gerstenertrag, erhöhte. Der Salztoleranzindex (STl) wurde wie folgt ermittelt: Kornertrag bei Streß Kornertrag ohne StreßThe influence of the agent according to the invention on the water utilization in the yield formation process was determined in Example 2 in a vial test. The plant cultivation took place on quartz sand (6.5 kg quartz sand / vessel). In each Mitscherlich vessel are 15 plants at the following fertilization / vessel: 1.63g N; 0.49g P; 0.62g K; 0.58g Ca; 0.26 g of Mg; 0.12 ml of FeCl 3 as a 10% solution; 0.12 ml of AZ (a) solution according to HOAGLAND (diluted 1:20), cultured. The water consumed in vascular cultures (current evapotranspiration) was determined by daily repeated weighing of the vessels and replaced after each weighing. The transpiration quantum per mitscherlich vessel was calculated by subtracting the Evapotranspirationsanteils from water use / vessel. The salt stress was induced by a salt mixture. From these investigations it is apparent (Table III) that the agent according to the invention increased the salt tolerance index, measured on barley yield. The salt tolerance index (STI) was determined as follows: grain yield in stress grain yield without stress

STI =STI =

Tabelle III: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf den Salztoleranzindex (STI) von SommergersteTable III: Influence of the agents according to the invention on the salt tolerance index (STI) of spring barley

Mittel (mg-Gefäß"1)Medium (mg tube " 1 ) Streßbedingungen11 Stress conditions 11 STISTI Ohne ohne N-(2-Hydroxyethyl)piperazin(2)21 Without N- (2-hydroxyethyl) piperazine (2) 21 kein Streß mit Streß mit Streßno stress with stress with stress 1,00 0,82 0,92l+l 1.00 0.82 0.92 l + l Gibberellin A3 (5) (Vergleichssubstanz)Gibberellin A 3 (5) (reference substance) mit Streßwith stress 0,710.71

1 Streßbedingungen wurden über osmotischen Druck M der Bodenlösung bestimmt; mit Streß: 0,45MPa, ohne Streß 0,15MPa. An der Streßwirkung vorrangig beteiligte Ionen: 1 stress conditions were determined via osmotic pressure M of the soil solution; with stress: 0.45MPa, without stress 0.15MPa. Predominantly involved ions in the stress effect:

Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cr, NO3", SO4 2"" u. HPO4 2".Na + , K + , Mg 2+ , Ca 2+ , Cr, NO 3 ", SO 4 2 ""and HPO 4 2 ".

2 Im Feldversuch übt 0,1 kg...2kg · ha"1 eine ertragswirksame Streßtoleranzverbesserung aus. 2 In the field test, 0.1 kg ... 2kg · ha " 1 exerts an effective stress tolerance improvement.

Claims (1)

Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise von Getreide auf NaCI-versalzten Böden, gekennzeichnet dadurch, daß sie neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff N-(2-Hydroxyethyl)piperazin der Formel IAgent for increasing the salt tolerance of crops, preferably of cereals on NaCI-salinated soils, characterized in that they in addition to conventional excipients and carriers as active ingredient N- (2-hydroxyethyl) piperazine of the formula I. CH0 ~" CH0
HN ^N - GH0 - CH0 - OH
CH 0 ~ "CH 0
HN ^ N - GH 0 - CH 0 - OH
enthalten.contain. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die erfindungsgemäßen Mittel können zur Verbesserung der Toleranz von Kulturpflanzen gegenüber Salzbelastung, insbesondere bei NaCI-Belastung, angewendet werden.The compositions according to the invention can be used to improve the tolerance of crop plants to salt contamination, in particular in the case of exposure to NaCl. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Es ist bekannt, daß etwa 1 Milliarde Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche der Erde ertragssenkende Salzgehalte im Bodensubstrat aufweisen und daß durch Zusatzbewässerung sowie Mineraldüngung dieser Flächenanteil noch zunimmt. Auch in humiden Klimazonen steigt die Salzkonzentration im Bodenwasser während zeitweiliger Trockenheit auf pflanzenphysiologisch ungünstige Werte an. Besonders salzempfindlich sind dabei bekanntlich keimende Pflanzen sowie Jungpflanzen. Zur Abschwächung dieser ertragssenkenden Salzeffekte werden zum Beispiel Bodenbehandlungen mit Gips vorgenommen, die aber mit einem enormen Transport- und Energieaufwand verbunden sind. Ferner wird versucht, durch Züchtung von salztoleranten Pflanzen das Salzproblem zu lösen. Wesentliche Züchtungserfolge liegen aber bekanntlich noch nicht vor. Mit Hilfe von Phytohormonen und synthetischen Wirkungsanaloga der Phytohormone zeichnet sich dagegen ein Lösungsweg ab (DD-PS 218260, DD-PS 217408, DD-PS 217409, DD-PS 217410). Auch bei Anwendung von wachstumsregulierend wirkenden quaternären Ammoniumbasen ist bekanntlich eine Erhöhung der pflanzlichen Salztoleranz erreichbar (DD-PS 215686, DD-PS 215688). Die Wirkung der Phytohormone und synthetischen Wachstumsregulatoren ist jedoch unter bestimmten Bedingungen unzureichend. Die Wirkungsunsicherheit der Gibberelline und Cytokinine mit Phytohormoncharakter beruht u.a. darauf, daß diese Substanzen gleichzeitig die Transpiration erhöhen und dadurch die Wasserstatusstabilität der Pflanzen erniedrigt wird. Bei Anwendung des Wachstumshemmers Chlorcholinchlorid kann unter Salzbedingungen die Schwelle von wachstumshemmenden Einflüssen überschritten werden, so daß dann keine Ertragsvorteile durch Mitteleinsatz resultieren. Ferner ist die Herstellung von Phytohormonen sehr kostenaufwendig und der Einsatz von Chlorcholinchlorid mit toxikologischen Problemen behaftet. Toxikologisch ungünstig sind auch salzstreßabschwächende Hydroxylaminderivate (DD-PS 216159) zu bewerten.It is known that about 1 billion hectares of agricultural land of the earth have yield-reducing salinity in the soil substrate and that by additional irrigation and mineral fertilization, this area ratio still increases. Even in humid climates, the salt concentration in the soil water increases during times of drought to unfavorable plant physiological values. Particularly sensitive to salt are known to be germinating plants and young plants. To mitigate these yield-reducing salt effects, for example, soil treatments are carried out with gypsum, which are associated with an enormous transport and energy expenditure. Furthermore, an attempt is made to solve the salt problem by breeding salt-tolerant plants. However, significant breeding successes are not known yet. With the help of phytohormones and synthetic Wirkungsanaloga the phytohormones, however, is a solution from (DD-PS 218260, DD-PS 217408, DD-PS 217409, DD-PS 217410). Even with the application of growth-regulating acting quaternary ammonium bases is known to increase the plant salt tolerance achievable (DD-PS 215686, DD-PS 215688). However, the effect of the phytohormones and synthetic growth regulators is insufficient under certain conditions. The uncertainty of the gibberellin and cytokinin with phytohormone character is u.a. that these substances increase transpiration at the same time and thereby lower the water status stability of the plants. When using the growth inhibitor chlorocholine chloride, the threshold of growth-inhibiting influences can be exceeded under salt conditions, so that then no yield advantages result from using funds. Furthermore, the production of phytohormones is very expensive and the use of chlorocholine chloride has toxicological problems. Toxicologically unfavorable saline stress-reducing hydroxylamine derivatives (DD-PS 216159) are to be evaluated. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, neue Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise für NaCI-versalzte Böden, zu entwickeln.The aim of the invention is to develop new agents for increasing the salt tolerance of crop plants, preferably for NaCI-salinated soils. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen, vorzugsweise von Getreide auf NaCI-versalzten Böden zu entwickeln, die kostengünstig herstellbar sowie toxikologisch unbedenklich sind und in der salzempfindlichen Keimungs- und Jungpflanzenphase besonders streßabschwächend wirken. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mittel zur Erhöhung der Salztoleranz von Kulturpflanzen neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff N-(2-Hydroxyethyl)piperazin der FormelThe invention has for its object to develop means for increasing the salt tolerance of crops, preferably of cereals on NaCI-salinated soils that are inexpensive to produce and toxicologically safe and act particularly stress-relieving in the salt-sensitive germination and young plant phase. This object is achieved in that the means for increasing the salt tolerance of crops in addition to conventional excipients and carriers as active ingredient N- (2-hydroxyethyl) piperazine of the formula /CH2 - ™Z K / CH 2 - ™ Z K ES' N- GH0 - CH0 - OH IT' NGH0 - CH0 - OH enthalten.contain.
DD29832586A 1986-12-23 1986-12-23 MEANS TO INCREASE THE SALT TOLERANCE OF CULTURAL PLANTS DD255874A1 (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4103253C2 (en) * 1991-02-04 2000-03-23 Aua Agrar Und Umweltanalytik G Means to increase the stress tolerance of agricultural and forestry crops
DE4103254C2 (en) * 1991-02-04 2000-06-21 Aua Agrar Und Umweltanalytik G Means to increase the stress tolerance of agricultural and forestry crops

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4103253C2 (en) * 1991-02-04 2000-03-23 Aua Agrar Und Umweltanalytik G Means to increase the stress tolerance of agricultural and forestry crops
DE4103254C2 (en) * 1991-02-04 2000-06-21 Aua Agrar Und Umweltanalytik G Means to increase the stress tolerance of agricultural and forestry crops

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