DD293892A5 - Verfahren zur quantitativen bewertung des einflusses und der auswahl geeigneter zuschlagstoffe fuer herbizide spritzbruehen auf penetrationsfoerdernde eigenschaften - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quantitativen Bewertung des Einflusses und der Auswahl geeigneter Zuschlagstoffe fuer herbizide Spritzbruehen auf penetrationsfoerdernde Eigenschaften mit dem schnell, einfach und sicher ohne den Einsatz von radioaktiven Chemikalien die Penetrationsgeschwindigkeit von Herbiziden durch pflanzliche Oberflaechenstrukturen, die Transportgeschwindigkeit und die Transportrichtung bestimmt werden kann. Das Verfahren erlaubt die Wirkung von Zuschlagstoffen auf die AEnderung der Penetrationseigenschaften von Herbiziden quantitativ zu erfassen. Mit dem Verfahren koennen fuer alle Pflanzen geeignete Herbizidrezepturen zur Mittelminimierung entwickelt werden. Ebenso kann der geeignete Applikationszeitpunkt waehrend der Pflanzenentwicklung bestimmt werden.{Penetration; Herbizide; Loesungsmittel; Emulgatoren; Netzmittel; fluoreszenzoptisches Verfahren; Unkraeuter}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung Formulierungsmittelforschung, Pflanzenschutzmittelforschung, Umweltschutz Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Pflanzenschutzmittel müssen die entsprechenden Angriffspunkte im Stoffwechsel der Pflanze erreichen, um überhaupt zur Wirkung zu kommen. Bisher bekannte Verfahren erlauben aber lediglich eine Selektion von neu synthetisierten Verbindungen nach ihrer Wirksamkeit und ihren Inhibitoreigenschaften im Photosyntheseapparat. Dabei wurden häufig leicht handhabbare Mikroalgen benutzt (Patent „Verfahren zur Selektion biochemisch wirksamer Substanzen", DDWP C12k/152888, Patent „Selektionsverfahren für Photosyntheseeffektoren mittels Analyse der prompten Chlorophyll-a-Fluoreszenz, DD WP G 01 N/2496 432) oder fragmentierte Pflanzenzellen (Chloroplasten, Thylakoide oder Photosystem Il Komplexen, s. /1/ und 121) eingesetzt. Für höhere Pflanzen wurde dieses Selektionsverfahren mit einem Fluorometer mit Auswerteeinheit zur Schadstoffdetektion in intakten Pflanzen und isolierten Chloroplasten (DE OS 3303510) beschrieben.

Mikroalgen haben zudem noch den entscheidenden Nachteil, daß sie nicht die entsprechenden Oberflächenstrukturen der höheren Pflanze besitzen, die in der Regel durch ein Abschlußgewebe gebildet werden und Auflagerungen wie Wachse, Cutine und cutinisierte Schichten enthalten. Substanzen, die nach oben genannten Verfahren als wirksam selektiert wurden, müssen bei der Pflanze, diese äußeren Strukturen passieren, um an ihren '.Virkort zu gelangen. Deshalb werden Herbizide häufig in Lösungen eingesetzt, die verschiedene Zuschlagstoffe enthalten. Diese Zuschlagstoffe sollen das Vordringen des Mittels zu seinem eigentlichen Wirkort fördern. Gleichzeitig wird damit eine Mittelreduzierung angestrebt.

Die Beurteilung der Wirkung dieser Zuschlagstoffe, die selbst keine Inhibitoraktivität besitzen, auf das Eindringen des Herbizides in die Pflanze, erfolgt bisher durch Bonituren nach visuellen Merkmalen in aufwendigen Freiland- oder Gewächshausversuchen mit den zu bekämpfenden Unkrautarten. Kompliziertere Verfahren wie die Gaswechselmessung /3/ benötigen eine kontrollierbare Atmosphäre und erlauben nur einen geringen Durchsatz. Sie sind auch sehr zeitaufwendig. Der Einsatz von radioaktiven Herbiziden IAI ergibt zwar eine sehr gute Beurteilung ihrer Aufnahme und ihres Transportes in der Pflanze, bringt aber keine Aussagen, ob das Herbizid tatsächlich bis zum Wirkort vorgedrungen ist. Eine gute Aufnahme korreliert nicht notwendiger Weise mit einer guten Wirkung des Herbizides. Deshalb muß anschließend noch festgestellt werden, ob das Herbizid nicht durch den pflanzlichen Stoffwechsel verändert wurde. Außerdem ist das Arbeiten mit Radiochemikalien auf wenige, dafür zugelassene Labors beschränkt und steht deshalb einem Massenscreening entgegen.

Literatur

1 Metzger, U. !Untersuchungen des photosynthetischen Elektronentraneportea-Problemeder Ermittlung des Wirkungsmechanismus potentieller Herbizide (1980), Dissertation, MLU.

2 Metzger, U. (1989): Coil. Pflanzenphys. 12,97-106.

3 Merbach,W. (1989): Coil. Pflanzenphys. 12,45-50.

4 Petzold, U., S. Neumann, F. Jacob und M. Strube: In Wlrkstofforschung 1982, Herausg. MLU Halle, S.47-56.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens für die Beurteilung der penetrationsfördernden Eigenschaften von Zuschlagstoffen wio Lösungsmittel, Emulgatoren oder Netzmittel zu Substanzen mit herbizidem Charakter, das sowohl die Zeitabhängigkeit des Eindringens des Herbizides in höhere Pflanzen erfaßt als auch für alle interessierenden Pflanzen wie

Nutzpflanzen und Unkräutern unabhängig von Ihrem Entwicklungsstadium anwendbar ist. Mit dem Verfahren kann die Wirkung einzelner Zuschlagstoffe, aber auch ihre Kombination mit wechselnden Anteilen untereinander, quantitativ beschrieben weiden unter Ausschaltung der vorgenannten Nachteile wie subjektive Bewertung der Ergebnisse, hoher Zeitaufwand, hoher apparativer und personeller Aufwand, Unabhängigkeit von Radiochemikalien.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur quantitativen Beurteilung der penetrationsfördernden Eigenschaften von Zuschlagstoffen zu Herbizidlösungen mit Hilfe einer fluoreszenzoptischen Methode. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mit der Herbizidlösung und/oder den Zuschlagstoffen behandeltes Blatt oder das Blatt, in dem das Auftreten des Herbizides erwartet wird, in eine Apparatur gebracht wird, wo die Chlorophyll-a-Fluoreszenz im Winkel von 90° zur Einstrahlungsrichtung des Anregungslichtes gemessen wird und aus der Intensitätsänderung der Emission zeitlich hintereinander nach Behandlungsschluß auf das Vordringen des Hemmstoffes zu seinem Wirkort geschlossen wird. Zunächst werden Blätter oder andere Pflanzenteile der interessierenden Pflanzen (Unkräuter/Nutzpflanzen) eine gewisse Zeit den Herbizidlösungen ausgesetzt, die jeweils konstante Mengen des wirksamen Mittels und/oder in Konzentration und Anteil variierende Mengen an Zuschlagstoffen (wie z.B. Lösungsmittel, Emulgatoren, Netzmittel) enthalten. Nach dieser Zeit werden die Herbizidlösungen sorgfältig mit Wasser abgespült. Entsprechend der Aufgabe wird das Vordringen des Herbizides nach mehreren Minuten, Stunden oder Tagen durch die Änderung der Induktionskinetik der Chlorophyll-a-Fluoreszenz an dem Blatt, wo das Auftreten des Herbizides erwartet wird, verfolgt. Der Nachweis des Vordringens des Herbizides erfolgt durch einen Vergleich der Induktionskurve (entweder 1 s oder 2 min Dauer s. Abb. 1) von den interessierenden Blättern mit unbehandelten Blättern, die vor Meßbeginn 2-5 Minuten im Dunkeln gehalten wurden. Dabei können als quantifizierbare Maße für das Vordringen des Herbizides zu seinem Wirkort verschiedene Kurvenmerkmale je nach verwendetem Herbizid herangezogen werden:

- Höhe der stationären Fluoreszenz

- Lage der Intermediären Fluoreszenz

- Verhältnis zwischen maximaler und stationärer Fluoreszenz

- variable Fluoreszenz zwischen der Totfluoreszenz und der stationären Fluoreszenz.

Der Vergleich mit den Werten entsprechender Kontrollblätter erlaubt Aussagen über die Penetrationsgeschwindigkeiten bzw. den Transport der Hemmstoffe vom Ort der Applikation zum untersuchten Blatt. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß

- nur der Wirkstoff, der tatsächlich am Wirkort angekommen ist, auch erfaßt wird und nicht die gesamte durch die Pflanze oder das Blatt aufgenommene Menge, die sich in der Regel auf viele Zellkompartimente verteilen kann

- keine radioaktiven Substanzen eingesetzt werden müssen und trotzdem die Empfindlichkeit dieser Methode erreicht wird

- keine kontrollierte Gasatmosphäre nötig ist

- eine tatsächliche Bewertung der Zuschlagstoffe auf c'ie Penetrationseigenschaften des Herbizides erfolgt und damit eine empirische Auswahl geeigneter Rezepturen möglich ist z. B. für Problemunkräuter, die für die Nutzpflanze weitgehend unschädlich sind

- eine relativ geringe Zeit für die Vorbereitung, Messung und Auswertung nötig ist

- die Untersuchung an verschiedenen Pflanzen gleichzeitig erfolgen kann

- die Empfindlichkeiisuntersuchungen gegenüber den Mitteln in unterschiedlichen Wachstumsstadien der Pflanze von der Keimpflanze bis hin zur adulten Pflanze erfolgen kann

- mit geeigneten Rezepturen auch gleichzeitig eine Minimierung des Mitteleinsatzes einhergeht.

Ausführungsbeispiel

Blätter von Pflanzen wurden ¹Ah mit einem Hemmstoff und/oder Lösungsmittel/Netzmittel behandelt. Für die Bewertung des Vordringens des Hemmstoffes ist in diesem Falle die Differenz von maximaler und stationärer Fluoreszenz gewählt worden und dieser Wert ins Verhältnis zur beobachteten Differenz der Kontrolle gesetzt worden.

(Fmax-Fs)_H._mm,toH/(Fmax-Fs)Koniroiie^#100

Auch andere Auswertevarianten sind so wie beschrieben möglich. Dabei bedeutet die Nummerierung in der Abb. 1 und 2 folgendes:

1 Kontrolle

2 Hemmstoff allein

3 Hemmstoff+Netzmittel

4 Hemmstoff + Lösungsmittel

5 Hemmstoff + Lösungsmittel + Netzmittel

Claims (5)

1. Verfahren zur quantitativen Bewertung des Einflusses und der Auswahl geeigneter Zuschlagstoffe für herbizide Spritzbrühen auf penetrationsfördernde Eigenschaften, gekennzeichnet dadurch, daß das Eindringen des Herbizides in die Pflanze in Gegenwart einer Kombination von selbst unwirksamen Substanzen bestehend z. B. aus Lösungsmitteln, Emulgatoren, Netzmitteln u. a. oder einzelner der genannten Komponenten mit fluoreszenzoptischen Methoden bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den gewonnenen Kurven quantitative Aussagen über die relative Menge an Wirkstoff, die den Wirkort erreicht hat, getroffen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus der zeitlichen Abfolge der Kurvenänderungen die Penetrationsgeschwindigkeit bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1,2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikationsort des Herbizides und das Blatt an dem die Messung vorgenommen wird, nicht identisch zu sein brauchen.

5. Verfahren nach Anspruch 1,2,3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Pflanzenarten (Unkräuter, Nutzpflanzen) und unterschiedliche Entwicklungsstadien benutzt werden können.