DD277828A1 - MEANS FOR INCREASING THE STRESSTOLERANCE OF CULTURAL PLANTS - Google Patents

MEANS FOR INCREASING THE STRESSTOLERANCE OF CULTURAL PLANTS Download PDF

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DD277828A1 DD32304588A DD32304588A DD277828A1 DD 277828 A1 DD277828 A1 DD 277828A1 DD 32304588 A DD32304588 A DD 32304588A DD 32304588 A DD32304588 A DD 32304588A DD 277828 A1 DD277828 A1 DD 277828A1
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Hans Bergmann
Gerd Meisgeier
Guenter Adam
Hans-Matthias Vorbrodt
Sieghard Lang
Hartmut Wozniak
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Forschzent Bodenfruchtbarkeit
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Abstract

Die Erfindung betrifft Mittel, die zur Erhoehung der Stressresistenz bei Kulturpflanzen, insbesondere zur gleichzeitigen Erhoehung der Salz- und Trockentoleranz von Getreide, angewendet werden. Als Wirkstoff enthalten diese Mittel ein Gemisch aus Monoethanolamin der Formel IHOCH2CH2NH2(Formel I)und mindestens ein Brassinolid der allgemeinen Formel II, in der R fuer einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest steht, der bis zu 8 C-Atome aufweist, eine vicinale Glycolgruppierung traegt und eine Doppelbindung haben kann; Monoethanolamin kann in diesem Gemisch als freie Base oder als Salz der Mineralsaeure vorliegen. Formel IIThe invention relates to agents which are used to increase the stress resistance of crops, in particular for the simultaneous increase of the salt and drought tolerance of cereals. As active ingredient, these agents contain a mixture of monoethanolamine of the formula IHOCH2CH2NH2 (formula I) and at least one brassinolide of the general formula II in which R is a straight-chain or branched alkyl radical which has up to 8 C atoms, bears a vicinal glycol grouping and can have a double bond; Monoethanolamine may be present in this mixture as the free base or as the salt of the mineral acid. Formula II

Description

in der R für einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest steht, der bis zu 8 C-Atome aufweist, eine vicinale Glycolgruppierung trägt und eine C-C-Doppelbindung haben kann enthalten, wobei Monoethanolamin als freie Base oder als Salz einer Mineralsäure vorliegen kann. 2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff ein Gemisch aus Monoethanolamin der Formel I und (22S, 23S)-Hcmobrassinolid enthalten.in which R is a straight-chain or branched alkyl radical which has up to 8 C atoms, carries a vicinal glycol moiety and may have one C-C double bond, monoethanolamine being present as the free base or as the salt of a mineral acid. 2. Composition according to claim 1, characterized in that they contain, in addition to customary excipients and carriers as the active ingredient, a mixture of monoethanolamine of the formula I and (22S, 23S) -Hcmobrassinolid.

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Dii> Erfindung betrifft ein Mitlei zur Erhöhung der Streßtoleranz von Kulturpflanzen. Es kann insbesondere zur Verbesserung der Toleranz bei Kulturpflanzen gngenübor abiotischen Stressoren in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion angewendet werden.The invention relates to a Mitlei to increase the stress tolerance of crops. It can be used in particular for improving the tolerance of crops to abiotic stressors in agricultural crop production.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Es ist beka nut, daß Ertragsdepressionen vorrangig durch physiologische Trockenheit verursacht werden. Darüber hinaus weisen etwa 1 Milliarde ha landwirtschaftlicher Nutzfläche der Erde ertragssenkende Salzgehalte im Bodensubstrat auf. Auch in humiden Klimazonen steigt die Salzkonzentration im Bodenwasser während zeitweiliger Trockenheit vor allem bei hoher Mineraldüngung, auf pflanzcnphysiuiogisch ungünstige Werte an. Besonders salzempfindlich sind dabei bekanntlich keimende Pflanzen sowie Jungpflanzen. Zur Abschwächung dieser ertragssenkenden Salzeffektc werden beispielsweise Bodenbchandlungen mit Gips vorgenommen, die aber mit einem enormen Transport- und Energieaufwand verbunden sind. Es ist ferner bekannt, durch Züchtung von salztoleranten Pflanzen das Salzproblem zu lösen. Wesentliche Erfolge konnton juf diesem Wege aber noch nicht erreicht werden. Durch Einsatz von Phytohormonen und synthetischen Wirkungsanaloga der Phytohormone sind bekanntlich Verbesserungen möglich (DDPS 218260, DDPS 217408, DDPS 217409 und DDPS 217410). Ai'ch bei Anwendung von wachstumsregulicrend wirkenden quaternären Ammoniumbasen ist bekanntlich eine Erhöhung der pflanzlichen Salztoleranz erreichbar (DD-PS 215686, DD-PS 215688). Dio Wirkung der Phytohormone und synthetischen Wachstumsregulatoren ist jedoch unter bestimmten Bedingungen unzureichend. Die Wirkungsunsicherheit der Gibber ßllino und Cytokinine mit Phytohormoncharaktcr beruht u. a. darauf, daß diese Substanzen gleichzeitig die Transpiration erhöhen und dadurch die Wasserstatusstabilität der Pflanzen erniedrigt wird. Bei Anwondung des Wachstumshemmers Chlorcholinchlorid kann unter Salzbedingungen die Schwelle von wachstumshemmenden Einflüssen überschritten werden, so daß dann l:eine Ertragsvortoile durch Mitteleinsatz resultieren. Ferner ist die Herstellung von Phytohormonen sshr kostenaufwendig urd der Einsatz von Chlorcholinchlorid mit toxikologischen Problemen behaftet. Toxikologisch ungünstig sind auch salzstreßabschwächende Hydroxylaminderivate (DDPS 216159) zu bewerten. Eino Salztoleronzverbesserung, die zugleich mit einer ertragssteigernden Wasserhaushaltsoptimierung gekoppelt ist, wird auch durch kostengünstige biogene und synthetische Ethanolamine an Einzelpflanzen und in Feldbeständon erreicht (DD-PS 255871, DDPS 151104).It is well known that yield depression is primarily caused by physiological dryness. In addition, about 1 billion hectares of agricultural land in the world have yield-reducing salinity in the soil substrate. Even in humid climates, the salt concentration in the soil water during temporary drought, especially at high mineral fertilization, increases to phytodynamically unfavorable values. Particularly sensitive to salt are known to be germinating plants and young plants. To mitigate this ertragssenkenden salts effect c Bodenbchandlungen be made with gypsum, for example, but which are associated with an enormous transport and energy costs. It is also known to solve the salt problem by breeding salt-tolerant plants. Significant successes can not yet be achieved in this way. It is known that improvements are possible by using phytohormones and synthetic action analogs of the phytohormones (DDPS 218260, DDPS 217408, DDPS 217409 and DDPS 217410). It is known that an increase in the plant salt tolerance can be achieved when growth-regulating quarternary ammonium bases are used (DD-PS 215686, DD-PS 215688). However, the action of the phytohormones and synthetic growth regulators is inadequate under certain conditions. The uncertainty of the Gibber ßllino and cytokinins with Phytohormoncharaktcr is u. a. that these substances increase transpiration at the same time and thereby lower the water status stability of the plants. When applying the growth inhibitor chlorocholine chloride, the threshold of growth-inhibiting influences can be exceeded under salt conditions, so that then l: a yield advantage results from the use of funds. Furthermore, the production of phytohormones is costly and the use of chlorocholine chloride has toxicological problems. Toxicologically unfavorable saline stress-reducing hydroxylamine derivatives (DDPS 216159) are also to be evaluated. Eino salt tolerance improvement, which is coupled with a yield-increasing water balance optimization, is also achieved by low-cost biogenic and synthetic ethanolamines on individual plants and in Feldfeständon (DD-PS 255871, DDPS 151104).

Durch Anwenduno von Brassinoliden kann die Salztoleranz, !-'.aiteresio'eni und Resistenz gegenüber Herbiziden bei Kulturpflanzen unter Umoehung toxikologischer Nachteile erhöht werden (IPPS 57-118bO3, JP-PS SO-113567, OEOS 3533633). Brassinqlide sind jedoch teuer, so daß ein Praxiseinsatz an eine höhere Eriragswirks^mkeit unter Feldbed;nn.iingon ocJer oine Dosisverringerung bei gleicher Wirksamkeit geknüpft ist.By applying brassinolides, salt tolerance, herbicidal resistance and resistance to crop herbicides can be increased while avoiding toxicological disadvantages (IPPS 57-118b03, JP-PS SO-113567, OEOS 3533633). However, brassinide is expensive, so that a practical use is linked to a higher yielding activity under field conditions, or less, or a dose reduction with the same efficacy.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Mittel zur Erhöhung der Streßtoloranz von Kulturpflanzen, insbesondere zur Erhöhung der Saiz- und 1 rockentoleranz mit verbesserter resistenzphysiologischer Aktivität zu umwickeln, die kos'enpunst:g herstellbat sind und toxikologisch ungünstige Eigenschaften besitzen sowie hinsichtlich des Umweltschutzes unbedenklich sind.The aim of the invention is to wrap around a means for increasing the stress tolerance of crop plants, in particular for increasing Saiz and rock tolerance with improved resistance-physiological activity, which are kos'enpunst : g manufacturable and have toxicologically unfavorable properties and are environmentally safe ,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Erhöhi ng der Streßtoleranz von Kulturpflanzen, insbesondere zur gleichzeitigen Erhöhung der Salz- und Trockentoleranz von Getreide, zu entwickeln, die toxikologisch und umwelthygienisch unbedenklich sind und in der salzempfia-ilichen Keimungs- und Jungpflanzenperiodo stroßschwachend wirken. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel zur Erhöhung der Streßtoleranz von Kulturpflanzen neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff ein Gemisch aus Monoethanolamin der Formel IThe invention has for its object to develop means for increasing nigh stress tolerance of crops, in particular for the simultaneous increase of the salt and drought tolerance of cereals, which are toxicologically and environmentally harmless and act in the salzempfia-ilichen germination and young plant periodo strawschwachend. This object is achieved in that means for increasing the stress tolerance of crops in addition to conventional excipients and carriers as the active ingredient, a mixture of monoethanolamine of the formula I.

HO-CHr-CH7-NH;, (Formel I)HO-CHr-CH 7 -NH ;, (formula I)

und mindestens ein Brassinolid der allgemeinen Formel ll( and at least one brassinolide of general formula II (

(Formel II)(Formula II)

in der R für i'inen geradketti(;rn oder verzweigten Alkylrest steht, der bis zu 8 C-Atome aufweist, eine vicinalo Glycolgruppierung tragt und eine C-CDoppelbindung haben kann enthalten, wobei Monoelhanolamin als freie Base odor als Salz einer Mineralsaure in diesem Gemisch vorliegon kann.in which R is a straight chain (branched or branched alkyl radical having up to 8 carbon atoms, carries a vicinalo Glycolgruppierung and may have a C-CDoppelbindung containing monoelhanolamine as the free base or as the salt of a mineral acid in this Mixture vorliegon can.

Ausführungsbeispieleembodiments

Beispiel 1:Example 1:

Einfluß der erfindungstjtmäßen Mittel auf das Kelmlingswachstum von Sommergerste unter Salzstreß Untersuchungen zum Keimlingswachst um sind in Petrischaleiv orgenommer. worden. Zu diesem Zweck wurdo Saatgut von Sommergeiste (cv. Salome) entweder für 5 Stunden in destilliertem Wasser oder in Salzlösungen vorgequollen. Ein Teil der Wasser- oder Salzlösung wurde vor dem Einquellen der Körner mit unterschiedlichen Mengen der erfindungsgemäßen Mittel versetzt. Im Anschluß an die Vorqucllphase sind die Körner auf feuchtes Filterpapier in verschlossene Petrischalen gelegt worden. Die Bestimung des Keimlingswachitums erfolgte 48 Stunden nach dem Auslegen der Körner in die Petrischalen (Kultivierung bei 23 C in Dunkelkammer). Aus den Keimungsversurhon geht hervor, daß unter den Bedingungen von Salzstreß die Anwendung des erfindungsgemaßen Mittels das Kcimlingswachstum signifikant stimuliert (18%). Der Wachstumseffekt lag eindeutig über den Wirkungen von 1 ppm S.S.SBrassinolid ..nd 60ppm Monoethanolamin, die als Standard nach Vorschrift eingesetzt worden waren. Die Ergebnisse zeigen ferner, daß das Verhältnis von S,S,S-Homobrassinosteroid zu Monoethanolamin 1 sein sollte (Tal). 1).Influence of erfindungstjtmäßen means on the Kelmlings growth of spring barley under salt stress investigations on seedling growth are in Orgomental in Petri dish. Service. For this purpose seed of Sommergeiste (cv. Salome) was pre-swollen either in distilled water or in saline solutions 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-quenching phase, the kernels were placed on wet filter paper in sealed petri dishes. The seedling growth was determined 48 hours after the kernels had been placed in the Petri dishes (culturing at 23 C in a darkroom). From the germination experiment it is apparent that under the conditions of salt stress, the use of the agent according to the invention significantly stimulates the growth of crows (18%). The growth effect was clearly above the effects of 1 ppm S.S.SBrassinolid... And 60ppm monoethanolamine, which had been used as a standard by regulation. The results further show that the ratio of S, S, S-homobrassinosteroid to monoethanolamine should be 1 (valley). 1).

Beispiel 2:Example 2:

Einfluß der erfindungsgemaßen Mittel auf das Wurzelwachstum von Gerstenpflanzen bsi physiologischer Trockenheit Die Anzucht tier Gerstenpflanzen ist in Kleingefäßen (70Og Quarzsand/GefäiJ) bat folgender Düngung durchgeführt worden (Angaben je Gefäß): 60mg N, 44mg P, 77mg K, 3InKjCa, 112mg Mg,5mß Found Mikronährslof!,·. Das Saatgut wurdo in wässerigen Losungen der erfindungsgemäßen Mittel odor Aqua dest (Konirollvariante) vorg<-q>)o!',yn (Quellungsdauer Sh) und danach in die mit Sand gefüllten Gefäße ausgesät (15 Körner/Gefäß). Während des 2-Blattstadiums sind die Gerstenpflanzon erneut mit wasserigen Lösungen der erfindungsgemäßen Mittel behandelt werden (Sprühapplikation). Nach der Blattapplikation der Mittel wurden die zunächst bei 60% nutzbarer Wasserkapazität (nWKt iio;> Bodens kultivierten Pflanzen über 7 Tago hinwegInfluence of the inventive agents on root growth of barley plants bsi physiological dryness Culturing animal barley plants in small vessels (70Og silica sand / GefäiJ) following fertilization asked been performed (details per vessel): 60mg N, 44 mg P, 77mg K, 3InKjCa, 112mg Mg, 5 Found Mikronährslof!, ·. The seed was then sown in aqueous solutions of the agents according to the invention odor aqua dest (Konirollvariante) vorg <-q>) o! ', Yn (swelling time Sh) and then in the filled with sand vessels (15 grains / vessel). During the 2-leaf stage, the barley plants are again treated with aqueous solutions of the agents according to the invention (spray application). After foliar application, the plants cultured initially at 60% of usable water capacity (nWKt iio;> soil) were removed over 7 days

mit suboptimalen Wassermengen versorgt !Bodenfeuchte 20...25Ό, so daß die Pflanzen einem Stressorenkomplex (Wassermangel, Anstieg der Salzkon;entration im Boden und zusätzlicher Blalterwärmung) ausgesetzt waren. Bestimmt wurde die relative WurzeldicMe:soil moisture 20 ... 25Ό, so that the plants were exposed to a stressor complex (lack of water, increase in salt retention in the soil and additional Blalterwärmung). The relative root dicMe was determined:

_ . . ,,, ... . Wurzelmasse_. , ,,, .... root mass

Relative Wurzeldichte = ——Relative root density = -

WurzellängbWurzellängb

Wurzelmasso = WurzeltOrkenmasso je Gefäß Wurzellänge = mittlere Wurzellänge je GefäßRoot masonry = root logging per vessel Root length = mean root length per vessel

Tabelle 1: Einfluß der erfindungsgemaßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Sommergerste (Sorte Salome) unter goringem bis mäßigem Salzstreß"Table 1: Influence of the agents according to the invention on the seedling growth of spring barley (variety Salome) under goringem to moderate salt stress "

Mittel'1 Medium ' 1 Konzentrationconcentration a) erfindungsgemäCSa) according to the invention EA:6ppm(1 ·EA: 6ppm (1 x Br: IppmBr: Ippm 10 4 10 4 mol/l)minor) Keimlingsseedling EA-Br-GemischEA-Br mixture Br: 1 ppmBr: 1 ppm Br: 0,1 ppmBr: 0.1 ppm wachstumgrowth EA: 60 ppm (1EA: 60 ppm (1 Br: lOppmBr: lOppm •10• 10 3mol/l) 3 mol / l) Br: 1 ppmBr: 1 ppm EA:6ppmEA: 6 ppm 118'118 ' EA:0,6ppm(1EA: 0,6ppm (1 EA: COppmEA: COppm • 10• 10 6 mol/l) 6 mol / l) Gr: 1 ppmGr: 1 ppm EA: 0,6 ppmEA: 0.6 ppm 108108 EA:6ppm(1 EA: 6ppm (1 10 4 10 4 mol/l)minor) Br: 0,1 ppmBr: 0.1 ppm -- 103103 EA:6ppm(1 ·EA: 6ppm (1 x 10 4 10 4 mol/l)minor) Br: 1öppmBr: 1öppm 111111 b) Vergleichsvarianten3'b) Comparative variants 3 ' (22S.23S)-(22S.23S) - d) ohne Mittel und ohne Salzstreßd) without means and without salt stress 104104 Homobrassi-Homobrassi- nolidnolid -- Monoetha-Monoetha- 110110 nolaminethanolamine 105105 (EA)(EA) 103103 c) ohne Mittelc) without funds 102102 -- Kontrollo- Control 106106 9898 100100 (59,0 mg(59.0 mg Koimmasse/Koimmasse / lOOKörner)lOOKörner) 108108

1) Saligchalt der Losuno: 0.25% NaCI, 0,1 % KCI 2I EA: Monoethanolatnin Br: I22S, 23SIHomobrassinolid 3I Dosierung der Vergleichspräparate gem. Literatur- oder Palcnlangaben * u· 0,05 (TukcyTest). Ergebnisse aus 3 Vcrsuchsscrion1) Salunchalt of Losuno: 0.25% NaCl, 0.1% KCl 2I EA: Monoethanolatnine Br: I22S, 23SI Homobrassinolide 3I Dosage of the comparator preparations acc. Literature or palm origin * u * 0.05 (TukcyTest). Results from 3 reviews

Tabelle 2: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Wurzelwachstum von Sommergerstenpflanzen (Sorte Salome) bei physiologischer TrockenheitTable 2: Influence of the agents according to the invention on the root growth of summer barley plants (variety Salome) under physiological dryness

Mittel"Medium" erfindungsgemäßinventively Wurzeldichteroot density a)a) EABr-Gomisch'60ppm'1 ppm)EABr-Gomisch'60ppm'1 ppm) EA-B'-Gemisch(600pp:n/1 ppm)EA-B 'mixture (600pp: n / 1ppm) 128··128 ·· EA-Br-Gemisch (6 ppm/1 ppm)EA-Br mixture (6 ppm / 1 ppm) 119*119 * VergleichsvariantenCompare versions 116*116 * ti)ti) EA (600 ppm)EA (600 ppm) Rr ;i ppm)Rr; i ppm) 107107 ohne Mittelwithout funds 112112 C)C) Kontrollecontrol 100100 ohno Milletwithout Millet (=0,32)(= 0.32) d)d) ohne Streßwithout stress 137'137 '

1) Erste Behandlung - Saatgut in Präparatolösung vorquellen; /weite Behandlung ; Sprühapplikation in wässeriger Lösung (2niljo Gefäß)1) First treatment - swell seeds in preparation solution; / wide treatment ; Spray application in aqueous solution (2niljo vessel)

Ei\: Monoethanolamin Br: (22S, 23S)Hornobrcssinoliil • η . 0.05; · < α · 0.01 (Tukoy-Tcst) Durch Anwendung dos erfindungsgemaßen Mittels wurdo dio rcSativo Wurzeldichto signifikant erhöht (28°b). Die Verbesserung der Wurzeldichte entsprach im Trend dem Prüfglied ohne Streß. Die streßabschwächonde Wirkung dos &rfiridungsgemä(Aen Mittels lag ferner übei den Vergleichspräparaten, die nach Vorschriften fur die BlattoppllkstiGn angewendet wurden.Egg: monoethanolamine Br: (22S, 23S) Hornobrcssinoliil • η. 0:05; · <Α · 0.01 (Tukoy-Tcst) By using the agent according to the invention, the dioecinotic root density was significantly increased (28 ° b). The improvement in root density corresponded in trend to the tester without stress. The fatigue attenuator effect of the preparation according to the invention was also similar to that used for the comparator preparations which were used according to the rules for foliar plucking.

Claims (1)

1. Mittel zur Erhöhung der Streßtoleranz von Kulturpflanzen, insbesondere zur gleichzeitigen Erhöhung der Salz- und Trockentoleranz von Getreide, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben üblichen Hilfs- und Trägerstoifen als Wirkstoff ein Gemisch aus Monoethanolamin der Formel I1. A means for increasing the stress tolerance of crops, in particular for the simultaneous increase of the salt and drought tolerance of cereals, characterized in that in addition to conventional auxiliary and Trägerstoifen as active ingredient, a mixture of monoethanolamine of the formula I. HO-CH2-CH2-NH2 (Formel I)HO-CH 2 -CH 2 -NH 2 (Formula I) und mindestens ein Brassinolid der allgemeinen Formel Iland at least one brassinolide of general formula II (Formelll)(Formelll)
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