DD293892A5

DD293892A5 - METHOD FOR THE QUANTITATIVE EVALUATION OF THE INFLUENCE AND THE SELECTION OF SUITABLE ADDITIVES FOR HERBICIDAL SPREADING TO PENETRATION FORMING PROPERTIES

Info

Publication number: DD293892A5
Application number: DD34008790A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Metzger; Gisela Kuhnert; Klaus Sieberhein; Erich Ohmann
Original assignee: Martin-Luther-Universitaet Halle-Wittenberg,De; Synthesewerk Schwarzheide,De
Priority date: 1990-04-25
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1991-09-12

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}The invention relates to a method for the quantitative evaluation of the influence and the selection of suitable additives for herbicidal Spritzbruehen on penetration-promoting properties with the fast, easy and safe without the use of radioactive chemicals, the penetration rate of herbicides through plant surface structures, the transport speed and the transport direction can be determined , The method allows to quantify the effect of aggregates on the change of the penetration properties of herbicides. The process can be used to develop herbicide formulations that are suitable for all crops for minimizing the medium. Similarly, the appropriate application time can be determined during plant development. {Penetration; herbicides; Solvent; emulsifiers; Wetting agents; fluorescence-optical method; weeds}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention Formulation research, pesticide research, environmental protection Characteristic of the known state of the art

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.Plant protection products must reach the appropriate points of attack in the metabolism of the plant in order to come into effect at all. However, previously known methods allow only a selection of newly synthesized compounds according to their activity and their inhibitory properties in the photosynthetic apparatus. Easily manageable microalgae were often used (Patent "Method for the selection of biochemically active substances", DDWP C12k / 152888, patent "Selection method for photosynthesis effectors by analysis of prompt chlorophyll a fluorescence, DD WP G 01 N / 2496 432) or fragmented plant cells (Chloroplasts, thylakoids or photosystem II complexes, see / 1 / and 121.) For higher plants, this selection method was described with a fluorometer with evaluation unit for detecting pollutants in intact plants and isolated chloroplasts (DE OS 3303510).

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.Microalgae also have the distinct disadvantage that they do not have the corresponding surface structures of the higher plant, which are usually formed by a final tissue and contain deposits such as waxes, cutins and cutinized layers. Substances that have been selected to be effective according to the above methods must pass through the outer structures of the plant in order to reach their '.Virkort. Therefore, herbicides are often used in solutions containing various aggregates. These additives are to promote the penetration of the agent to its actual site of action. At the same time a reduction of funds is sought.

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.The assessment of the effect of these additives, which themselves have no inhibitory activity, on the penetration of the herbicide into the plant, is done so far by assessments for visual characteristics in extensive field or greenhouse experiments with the weed species to be controlled. More complicated procedures such as the gas exchange measurement / 3 / require a controllable atmosphere and allow only a low throughput. They are also very time consuming. Although the use of radioactive herbicides IAI gives a very good assessment of their uptake and their transport in the plant, but does not say whether the herbicide has actually penetrated to the site of action. A good intake does not necessarily correlate with a good effect of the herbicide. Therefore, it must subsequently be determined whether the herbicide was not changed by the plant metabolism. In addition, working with radiochemicals is limited to a few, approved laboratories and therefore precludes mass screening.

Literaturliterature

1 Metzger, U. !Untersuchungen des photosynthetischen Elektronentraneportea-Problemeder Ermittlung des Wirkungsmechanismus potentieller Herbizide (1980), Dissertation, MLU.1 Butcher, U. Investigations of the Photosynthetic Electronranea Portea Problem of Determining the Mechanism of Action of Potential Herbicides (1980), Dissertation, MLU.

2 Metzger, U. (1989): Coil. Pflanzenphys. 12,97-106.2 Metzger, U. (1989): Coil. Pflanzenphys. 12.97 to 106.

3 Merbach,W. (1989): Coil. Pflanzenphys. 12,45-50.3 Merbach, W. (1989): Coil. Pflanzenphys. 12.45 to 50.

4 Petzold, U., S. Neumann, F. Jacob und M. Strube: In Wlrkstofforschung 1982, Herausg. MLU Halle, S.47-56.4 Petzold, U., S. Neumann, F. Jacob and M. Strube: In Wlrkstofforschung 1982, ed. MLU Halle, p. 47-56.

Object of the invention

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 wieThe object of the invention is to provide a method for the evaluation of the penetration-promoting properties of additives wio solvents, emulsifiers or wetting agents to substances of herbicidal character, which detects both the time dependence of the penetration of the herbicide in higher plants and for all plants of interest such

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.Crops and weeds is applicable regardless of your stage of development. With the method, the effect of individual additives, but also their combination with varying proportions among each other, described quantitatively while eliminating the aforementioned disadvantages such as subjective evaluation of results, high expenditure of time, high equipment and human resources, independence of radiochemicals.

Explanation of the essence of the invention

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:The object of the invention is a method for the quantitative assessment of the penetration-promoting properties of additives to herbicide solutions using a fluorescence-optical method. According to the invention the object is achieved in that a treated with the herbicidal solution and / or aggregates sheet or the leaf in which the occurrence of the herbicide is expected, is placed in an apparatus where the chlorophyll-a fluorescence at an angle of 90 ° is measured to the direction of irradiation of the excitation light and from the change in intensity of the emission in time after the conclusion of the treatment on the advance of the inhibitor is closed to its site of action. Initially, leaves or other plant parts of the plants of interest (weeds / crops) are exposed for a period of time to the herbicidal solutions, each containing constant amounts of the active agent and / or varying amounts and levels of aggregate (such as solvents, emulsifiers, wetting agents). After this time, the herbicide solutions are rinsed thoroughly with water. According to the object, the penetration of the herbicide after several minutes, hours or days is tracked by changing the induction kinetics of chlorophyll a fluorescence on the leaf where the appearance of the herbicide is expected. Proof of herbicide penetration is obtained by comparing the induction curve (either 1 s or 2 min duration see Fig. 1) from the leaves of interest with untreated leaves kept in the dark for 2-5 minutes prior to measurement. In this case, as a quantifiable measure of the advance of the herbicide to its site of action, various curve characteristics can be used depending on the herbicide used:

- Höhe der stationären Fluoreszenz- level of stationary fluorescence

- Lage der Intermediären Fluoreszenz- Location of the intermediary fluorescence

- Verhältnis zwischen maximaler und stationärer Fluoreszenz- Ratio between maximum and stationary fluorescence

- variable Fluoreszenz zwischen der Totfluoreszenz und der stationären Fluoreszenz.variable fluorescence between the dead fluorescence and the stationary fluorescence.

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, daßThe comparison with the values of corresponding control sheets allows statements about the penetration rates or the transport of the inhibitors from the site of application to the examined leaf. The advantage of the method according to the invention is that

- 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- Only the active substance that has actually arrived at the site of action, is also detected and not the entire amount absorbed by the plant or the leaf, which can be spread over many cell compartments usually

- keine radioaktiven Substanzen eingesetzt werden müssen und trotzdem die Empfindlichkeit dieser Methode erreicht wird- No radioactive substances must be used and still the sensitivity of this method is achieved

- keine kontrollierte Gasatmosphäre nötig ist- No controlled gas atmosphere is necessary

- 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 sindan actual assessment of the additives on the penetration properties of the herbicide is carried out and thus an empirical selection of suitable formulations is possible, eg. B. for problem weeds that are largely harmless to the crop

- eine relativ geringe Zeit für die Vorbereitung, Messung und Auswertung nötig ist- A relatively short time is required for the preparation, measurement and evaluation

- die Untersuchung an verschiedenen Pflanzen gleichzeitig erfolgen kann- The study can be done on different plants simultaneously

- die Empfindlichkeiisuntersuchungen gegenüber den Mitteln in unterschiedlichen Wachstumsstadien der Pflanze von der Keimpflanze bis hin zur adulten Pflanze erfolgen kann- Sensitivity tests can be carried out on the agents in different growth stages of the plant from the seedling to the adult plant

- mit geeigneten Rezepturen auch gleichzeitig eine Minimierung des Mitteleinsatzes einhergeht.- With suitable formulations at the same time a minimization of the use of funds goes along.

embodiment

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.Leaves of plants were treated for ¹ Ah with an inhibitor and / or solvent / wetting agent. For the evaluation of the progress of the inhibitor, the difference between maximum and stationary fluorescence was chosen in this case and this value was set in relation to the observed difference of the control.

(Fmax-Fs)_H._mm,toH/(Fmax-Fs)Koniroiie^#100(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:Other evaluation variants are possible as described. The numbering in Fig. 1 and 2 means the following:

1 Kontrolle1 control

2 Hemmstoff allein2 inhibitor alone

3 Hemmstoff+Netzmittel3 inhibitor + wetting agent

4 Hemmstoff + Lösungsmittel4 inhibitor + solvent

5 Hemmstoff + Lösungsmittel + Netzmittel5 inhibitor + solvent + wetting agent

Claims

1. A method for the quantitative evaluation of the influence and the selection of suitable additives for herbicidal spray liquors on penetration-promoting properties, characterized in that the penetration of the herbicide in the plant in the presence of a combination of self-inactive substances consisting of z. B. from solvents, emulsifiers, wetting agents u. a. or individual of said components is determined by fluorescence optical methods.

2. The method according to claim 1, characterized in that from the obtained curves quantitative statements about the relative amount of active ingredient that has reached the site of action are taken.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the penetration rate is determined from the time sequence of the curve changes.

4. The method according to claim 1,2 and 3, characterized in that the application site of the herbicide and the sheet on which the measurement is made, need not be identical.

5. The method according to claim 1,2,3 and 4, characterized in that different plant species (weeds, crops) and different stages of development can be used.