DE10013294A1 - Ionenkanal-bildende Peptaibole als Resistenzinduktoren - Google Patents
Ionenkanal-bildende Peptaibole als ResistenzinduktorenInfo
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Abstract
Ionenkanal-bildende Peptailbole aus Pilzen repräsentieren eine neue Klasse hochwirksamer Elicitoren des pflanzlichen Sekundärstoffwechsels, der Spiralisierung von berührungsempfindlichen Ranken sowie der induzierten Resistenz gegen schädliche Pilze, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten.
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Ionenkanal-bildenden
Verbindung zur Bekämpfung von schädlichen Pilzen, Bakterien, Vi
ren, Nematoden und Insekten mittels Resistenzinduktion im Pflan
zenschutz. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von
Ionenkanal-bildenden Verbindungen zur Bekämpfung von schädlichen
Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten, wobei die Ver
bindungen gekennzeichnet sind durch folgende Strukturmerkmale:
A. peptidisch linear verknüpfte Aminosäurekette,
B. wobei der N-Terminus acyliert ist,
C. wobei der C-Terminus aus einer natürlich vorkommenden L-Ami nosäure, die zum entsprechenden α-Aminoalkohol reduziert ist, besteht und
D. die Aminosäurekette die nicht-proteinogene Aminosäure α-Ami noisobuttersäure enthält.
B. wobei der N-Terminus acyliert ist,
C. wobei der C-Terminus aus einer natürlich vorkommenden L-Ami nosäure, die zum entsprechenden α-Aminoalkohol reduziert ist, besteht und
D. die Aminosäurekette die nicht-proteinogene Aminosäure α-Ami noisobuttersäure enthält.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung speziell die Verwendung von
Alamethicin, Bergofungin, Chrysospermin oder Ampullosporin zur
Bekämpfung von schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden
und Insekten mittels Resistenzinduktion im Pflanzenschutz. Die
Erfindung betrifft auch Pflanzen, die dadurch gekennzeichnet
sind, daß sie Biosynthesegene codierend für die Synthese von Io
nenkanal-bildenden Verbindungen exprimieren und somit die Pflanze
vor Befall mit schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden
und Insekten schützen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Ver
fahren zur Induktion der Resistenz gegen Befall mit schädlichen
Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten dadurch gekenn
zeichnet, daß Ionenkanal-bildende Verbindungen oder Mittel, die
Ionenkanal-bildende Verbindungen enthalten, auf Pflanzen aufge
bracht werden, Mittel enthaltend Ionenkanal-bildende Verbindungen
zur Induktion der Resistenz gegen Befall mit Pilzen, Bakterien,
Viren, Nematoden und Insekten im Pflanzenschutz, sowie die Ver
wendung von Mikroorganismen, die Ionenkanal-bildende Verbindungen
produzieren, zur Bekämpfung von schädlichen Pilzen, Bakterien,
Viren, Nematoden und Insekten mittels Resistenzinduktion im
Pflanzenschutz.
Mikroorganismen und herbivore Insekten induzieren in vielen
Pflanzen charakteristische lokale und/oder systemische Abwehr
reaktionen. Dazu zählen die de novo Biosynthese von Phytoalexinen
und - typisch für Insektenfraß - die Emission von Duftstoffen,
die als Kairomone für Wechselwirkungen mit anderen Organismen
über weite Distanzen dienen können (P. W. Pare und J. H. Tumlinson,
Plant Physiol. 121 (1999), 325-331). Die molekularen Grundlagen
der Erkennung von Infektionsvorgängen oder Fraßschäden durch den
pflanzlichen Organismus sind nur unvollständig bekannt. Abgesehen
vom mechanischen Schaden kommt vor allem den nieder- und hochmo
lekularen Komponenten des attackierenden Organismus Bedeutung als
Elicitoren von Abwehrreaktionen zu. Letztere vermögen direkt oder
rezeptorvermittelt die Ionenpermeabilität der Plasmamembran zu
verändern und ein komplexes Netzwerk intrazellulärer Folgereak
tionen auszulösen (T. Jabs et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA)
94 (1997), 4800-4805); am Ende steht die de novo Synthese von Ab
wehrsubstanzen. Ebenso induzieren Oligogalakturonide (Y. Matthieu
et al., Plant J. 1 (1991), 333-343) über Ionenkanäle die Biosynt
hese von Phytoalexinen in Tabakzellkulturen. Für einige Protein
elicitoren wurde an artifiziellen Lipidmembranen die Fähigkeit
zur Ionenkanalbildung nachgewiesen (B. Klüsener und E. W. Weiler,
FEBS Lett. 459 (1999), 263-266).
Neben makromolekularen Elicitoren sind auch niedermolekulare,
peptidische Antibiotika mit ausgeprägt membrandepolarisierenden
Eigenschaften bekannt (D. S. Cafiso, Annu. Rev. Biophys. Biomol.
Struct. 23 (1994), 141-165). Charakteristisch für den Aufbau über
wiegend pilzlicher Verbindungen aus der Gruppe der Peptaibole ist
ein N-acylierter Terminus, der Einbau von α-Aminoisobuttersäure
(AIB) und ein zum α-Aminoalkohol reduzierter C-Terminus. Beson
ders häufig sind Peptaibole mit 18 bis 19 Aminosäureresten wie
Alamethicin (Cafiso, 1994), Ampullosporin (M. Ritzau et al., J.
Antibiotics 50 (1997), 722-728) oder Chrysospermin (K.-J. Dornber
ger et al., J. Antibiotics 48 (1995), 977-989).
Kleinere Peptide wie das Antiamoebin (R. C. Pandey et al., J. Am.
Chem. Soc. 99 (1977), 8469-8483) mit 15 bzw. 16 Aminosäureresten
sind ebenfalls bekannt. Ihre antibiotische Wirkung beruht auf der
Fähigkeit, α-helicale Strukturen auszubilden, die sich in biolo
gischen Membranen als Oligomere zu spannungs(un)abhängigen Kanä
len beziehungsweise Poren aggregieren (Cafiso, 1994; M.S.P.
Sansom, Quart. Rev. Biophys. 26 (1993), 365-321).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein einfaches und ef
fizientes Verfahren zur Bekämpfung von schädlichen Pilzen, Bakte
rien, Viren, Nematoden und Insekten mittels Resistenzinduktion
für den Pflanzenschutz bereitzustellen.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß speziell Tonenkanal-bil
dende Verbindungen in Pflanzen Resistenz gegen pflanzenschädliche
Pilze, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten induzieren.
Experimentell wurde erstmals gezeigt, daß fungale Peptaibole als
hochwirksame Elicitoren die Freisetzung von Ethylen, die Bildung
von flüchtigen Duftsubstanzen (Kairomone), die Spiralisierung von
Ranken sowie in Pflanzen die Resistenzinduktion gegen Pilzbefall
bewirken.
Als Modellverbindung mit ausgeprägt Tonenkanal-bildenden Eigen
schaften wurde Alamethicin gewählt, das von Trichoderma viride,
- einem weitverbreiteten Bodenpilz - als komplexe Mischung homo
loger Peptaibole produziert und ausgeschieden wird. Die Hauptkom
ponenten enthalten acht α-Aminoisobuttersäuren und zwei Proline.
Der N-Terminus ist acyliert, den C-Terminus bildet Phenylalani
nol, siehe Tabelle 1. Alamethicin bildet in (Bio)membranen als
Oktamer spannungsabhängige Ionenkanäle mit hoher Leitfähigkeit
(Cafiso, 1994; M.S.P. Sansom, 1993).
Wird ein frisch geschnittener Trieb der Limabohne (Phaseolus lu
natus) als Modellsystem in eine Lösung mit Alamethicin (5 µM)
eingestellt, lässt sich als erste Reaktion der Pflanze bereits
nach ca. 3 Stunden mittels Photoakustikspektroskopie eine deutli
che Emission von Ethylen feststellen (B. Beßler et al., Planta
205 (1998), 140-144; J. Piel et al., FEBS Lett. 416 (1997),
143-148). Sie erreicht nach 7.5 h ihr Maximum und klingt im Ver
lauf von weiteren 5 h bei Messungen in einer Durchflusszelle wie
der ab, siehe Abb. 2a. Der Verlauf entspricht der bereits
früher beschriebenen Ethylenemission aus Blättern von Phaseolus
lunatus nach Behandlung mit dem Proteinelicitor Cellulysin (Piel
et al., 1997) oder der Jasmonsäure. Weitergehende Überwachung der
Gasphase durch Absorption flüchtiger Komponenten an Aktivkohle in
einem geschlossenen System (T. Koch et al., Plant Physiol.
121 (1999), 153-162) gefolgt von Desorption und massenspektrosko
pischer Analyse macht deutlich, daß durch Alamethicin auch die
Biosynthese terpenoider und aromatischer Komponenten angeregt
wird. So zeigt das Gaschromatogramm (Abb. 2b) neben
4,11-Dimethylnona-1,3,7-trien (DMNT) (5%) und Methylsalicylat
(MeSA) die Bildung von 4,8,12-Trimethyltrideca-1,3,7,11-tetraen
(TMTT) (91%) als Hauptkomponente an. Ein vergleichbares Duftpro
fil (ohne MeSA) wurde bereits nach Behandlung der Limabohne mit
12-Oxophytodiensäure (12-OPDA), einem biosynthetischen Vorläufer
der Jasmonsäure beobachtet (Koch, 1999). Jasmonsäure selbst in
duziert ein deutlich komplexeres Duftmuster (Boland, 1995). Die
Alamethicin-induzierte Emission flüchtiger Verbindungen ist kon
zentrationsabhängig und endet bei einer Grenzkonzentration von
0.5 µM.
Aufgrund der Präsenz von Methylsalicylat und Jasmonsäure-indu
zierbaren Terpenen in der Gasphase wurde in den induzierten
Pflanzen der Gehalt von endogener Jasmonsäure und Salicylsäure
zeitabhängig quantifiziert. Wie in Abb. 1 gezeigt wird die
Biosynthese beider Phytohormone stimuliert. Jasmonat zeigt einen
charakteristischen transienten Anstieg innerhalb der ersten 80
min (20-facher Anstieg), während endogene Salicylsäure erst nach
etwa zwei h ansteigt und nach sechs h ein Plateau erreicht (ca.
200-facher Anstieg). Unbehandelte Kontrollpflanzen produzieren
erwartungsgemäß weder Duftstoffe, noch zeigen sie einen Anstieg
der beiden Phytohormone Jasmonsäure und Salicylsäure. Werden
Blätter der Limabohne mit Inhibitoren des Oktadecanoid-Signalwegs
vorbehandelt (Phenidon: C. Cucurou et al., Biochemistry 30 (1991),
8964-8970; Aristolochiasäure: M. D. Rosenthal et al., Biochim.
Biophys. Acta, 1001 (1989), 1-8) unterbleibt die Biosynthese von
Duftstoffen. Umgeht man den Block der Inhibitoren durch exogene
Zugabe von Jasmonsäure, kann wieder das ursprüngliche Duftmuster
beobachtet werden. Eine Beteiligung des Octadecanoid-Signalwegs
ist damit sicher nachgewiesen.
Die Elicitoraktivität des Peptaibols Alamethicin ist nicht auf
die Limabohne beschränkt, sondern wird auch bei anderen Pflanzen
gefunden. Der Wurmfarn (Dryopteris filix-mas) reagiert mit sehr
ausgeprägter Emission einer komplexen Mischung von Sesquiterpenen
(Boland, 1995). Terpenoide Verbindungen dominieren auch im Duft
muster Alamethicin-induzierter Mungbohnen (Vigna radiata), in der
Baumwolle (Gossypium hirsutum) oder im Mais (Zea mays)(Pare,
1999; Boland, 1995). Die Gartenbohne (Phaseolus vulgaris) produ
ziert ein der Limabohne vergleichbares Substanzprofil, siehe
Abb. 2b.
Ranken von Bryonia dioica reagieren auf Jasmonsäure, MeSA und
12-OPDA mit einer Krümmungsreaktion, die jener der mechanischen
Reizung entspricht (E. W. Weiler et al., Phytochemistry 32 (1993),
591-600). Da in der Limabohne der Octadecanoid-Signalweg durch
Alamethicin stimuliert wird (Abb. 1), wurde geprüft, ob Ala
methicin auch die Spiralisierung von Ranken induzieren kann. Dazu
wurden frisch geschnittene Ranken von Bryonia dioica, Pisum sati
vum oder Lathyrus sp. in eine Lösung von Alamethicin (50 µM) ein
gestellt und nach 20 h ihr Krümmungsgrad bestimmt. Alternativ
wurde entsprechend dem Rankenkrümmungstest nach Weiler verfahren
(B. Klüsener et al., EMBO J. 14 (1995), 2708-2714). Alle Test
pflanzen zeigten nach Behandlung mit Alamethicin eine schnell
einsetzende Spiralisierung. Eine Depolarisierung der Zellmembran
durch einen Porenbildner scheint für die Induktion der Rankenbil
dung auszureichen (Klüsener, 1995).
Neben Alamethicin sind weitere Peptaibole und Peptide als Ionen
kanalbildner oder Ionentransporter bekannt. Um zu prüfen, ob die
beobachteten Effekte auf Ionenkanalbildung oder Ionentransport
zurückzuführen sind, wurden neben Alamethicin als weitere Ionen
kanalbildner Ampullosporin A (M. Ritzau et al., J. Antibiotics 50
(1997), 722-728), Bergofungin A, B und C (A. Berg et al., J. An
tibiotics 52 (1999), 666-669) sowie Chrysospermin A (Dornberger
et al., J. Antibiotics 48 (1995), 977-989), aber auch kationen
komplexierende Ionentransporter getestet. Wie Tabelle 1 zu ent
nehmen ist, wirken nur Peptaibole stimulierend. Unabhängig von
der Aminosäuresequenz des getesteten Peptaibols wird von Blättern
der Limabohne stets dasselbe Duftmuster freigesetzt, so daß auf
Membrandepolarisierung als ein gemeinsames Wirkprinzip geschlos
sen werden kann.
Das Bienengift Mellitin ist zwar prinzipiell als Ionenkanalbild
ner (A. W. Bernheimer und B. Rudy, Biochim. Biophys. Acta
864 (1986), 123-141) bekannt, verursacht in der Limabohne aber
ebenfalls keine Duftemission. Dies gilt auch für einen typischen
Ionentransporter wie das K+-selektive Valinomycin (D. W. Urry, Top.
Curr. Chem. 128 (1985), 175-218). Biologisch aktive Peptide (Ta
belle 1), deren Wirkung über spezifische Rezeptoren vermittelt
wird, wie etwa das Neuropeptid "Substanz P" (M. M. Klavdieva,
Front. Neuroendocrin. 17 (1996), 155-179), das Nonapeptid Bradyki
nin (Urry, 1985) oder das Systemin, ein hochwirksames Signalpep
tid der Tomate (A. Schaller und C.A. Ryan, Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 91 (1994), 11802-11806), zeigen ebenfalls keine Stimulierung
der Duftbiosynthese.
Ionenkanalbildung und die damit verbundene Membrandepolarisierung
müssen deshalb als ursächlich für die Elicitierung angesehen wer
den.
Ionenkanalbildner wie Alamethicin eignen sich deshalb besonders
gut als Modellverbindungen zur Simulation und Analyse der frühen
Wechselwirkungen zwischen Pflanze und Schadorganismus unter kon
trollierten Bedingungen. Erste Untersuchungen von Salivarsekreten
herbivorer Insekten lassen auch hier auf Tonenkanal-aktive In
haltsstoffe schließen. Mithin kommt der Membrandepolarisierung
durch Ionenkanal-bildende Substanzen auch bei der Induktion von
pflanzlichen Abwehrreaktionen durch Insekten entscheidende Bedeu
tung zu.
Ionenkanal-bildende Verbindungen mit Wirkung als Resistenzinduk
toren bestehen aus 5 bis 100 linear verknüpften Aminosäuren. Vor
zugsweise enthalten sie 10 bis 50 linear verknüpfte Aminosäuren,
besonders bevorzugt 15 bis 20 Aminosäuren.
Dabei kann es sich um natürlich vorkommende proteinogene L-Amino
säuren handeln, es können jedoch auch modifizierte oder artifi
zielle, nicht-proteinogene Aminosäuren oder D-Aminosäuren einge
baut werden. Als nicht-proteinogene Aminosäuren werden beispiel
haft α-Aminoisobuttersäure oder iVal eingebaut.
Ionenkanal-bildende Verbindungen mit Wirkung als Resistenzinduk
toren in Pflanzen enthalten 1 bis 20 Moleküle α-Aminoisobutter
säure. Vorzugsweise enthalten diese Verbindungen 2 bis 13 Mole
küle α-Aminoisobuttersäure, besonders bevorzugt 3 bis 9 Moleküle
α-Aminoisobuttersäure.
Der N-Terminus der linearen Aminosäureketten ist acyliert. Es
können jedoch auch linear verknüpfte Aminosäureketten mit Wirkung
als Resistenzinduktoren in Pflanzen eingesetzt werden, deren N-
Terminus nicht N-acyliert ist.
Der C-Terminus der linearen Aminosäureketten mit Wirkung als Re
sistenzinduktoren in Pflanzen enthält anstelle einer natürlich
vorkommenden L-Aminosäure die zum entsprechenden α-Aminoalkohol
reduzierte L-Aminosäure. Der C-Terminus kann auch mit einer na
türlichen L-Aminosäure besetzt sein.
Die Erfindung betrifft auch eine Pflanze, die Biosynthesegene co
dierend für die Synthese von Ionenkanal-bildenden Verbindungen
zur Resistenzinduktion exprimiert und somit die Pflanze vor Be
fall mit schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und In
sekten schützt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Induktion der Resi
stenz gegen Befall mit schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Ne
matoden und Insekten, dadurch gekennzeichnet, daß Ionenkanal-bil
dende Verbindungen oder Mittel, die Ionenkanal-bildende Verbin
dungen enthalten, auf Pflanzen aufgebracht werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin Pflanzenschutzmittel enthaltend
Ionenkanal-bildende Verbindungen zur Induktion von Resistenz ge
gen Befall von schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden
und Insekten in Pflanzen. Diese Mittel können zusätzlich Insekti
zide, Wachstumsregulatoren, Herbizide, Fungizide, Dünger sowie
Formulierungshilfsmittel, die beispielsweise die Aufnahme bzw.
Wirkung oder die Stabilität der Ionenkanal-bildenden Verbindungen
verbessern.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung von Mikroor
ganismen, die Ionenkanal-bildende Verbindungen zur Bekämpfung von
schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten mit
tels Resistenzinduktion produzieren, im Pflanzenschutz, wie bei
spielsweise Trichoderma viridis, Emericellopsis donezkii, Sepedo
nium ampullosporum oder Apiocrea chrysosperma.
Ionenkanal-bildende Verbindungen und deren landwirtschaftlich
brauchbaren Salze eignen sich sowohl als Isomerengemische als
auch in Form der reinen Isomeren - als Resistenzinduktoren. In
Kulturen wie Weizen, Reis, Mais, Soja und Baumwolle wirken die
Resistenzinduktoren gegen schädliche Pilze, Bakterien, Viren, Ne
matoden und Insekten ohne die Kulturpflanzen zu schädigen.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Applikationsmethode können die
Ionenkanal-bildende Verbindungen bzw. sie enthaltenden Mittel
noch in einer weiteren Zahl von Kulturpflanzen eingesetzt werden.
In Betracht kommen beispielsweise folgende Kulturen:
Allium cepa, Ananas comosus, Arachis hypogaea, Asparagus offici nalis, Beta vulgaris spec. altissima, Beta vulgaris spec. rapa, Brassica napus var. napus, Brassica napus var. napobrassica, Brassica rapa var. silvestris, Camellia sinensis, Carthamus tinc torius, Carya illinoinensis, Citrus limon, Citrus sinensis, Cof fea arabica (Coffea canephora, Coffea liberica), Cucumis sativus, Cynodon dactylon, Daucus carota, Elaeis guineensis, Fragaria ve sca, Glycine max, Gossypium hirsutum, (Gossypium arboreum, Gossy pium herbaceum, Gossypium vitifolium), Helianthus annuus, Hevea brasiliensis, Hordeum vulgare, Humulus lupulus, Ipomoea batatas, Juglans regia, Lens culinaris, Linum usitatissimum, Lycopersicon lycopersicum, Malus spec., Manihot esculenta, Medicago sativa, Musa spec., Nicotiana tabacum (N.rustica), Olea europaea, Oryza sativa, Phaseolus lunatus, Phaseolus vulgaris, Picea abies, Pinus spec., Pisum sativum, Prunus avium, Prunus persica, Pyrus commu nis, Ribes sylvestre, Ricinus communis, Saccharum officinarum, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sorghum bicolor (s. vulgare), Theobroma cacao, Trifolium pratense, Triticum aestivum, Triticum durum, Vicia faba, Vitis vinifera und Zea mays.
Allium cepa, Ananas comosus, Arachis hypogaea, Asparagus offici nalis, Beta vulgaris spec. altissima, Beta vulgaris spec. rapa, Brassica napus var. napus, Brassica napus var. napobrassica, Brassica rapa var. silvestris, Camellia sinensis, Carthamus tinc torius, Carya illinoinensis, Citrus limon, Citrus sinensis, Cof fea arabica (Coffea canephora, Coffea liberica), Cucumis sativus, Cynodon dactylon, Daucus carota, Elaeis guineensis, Fragaria ve sca, Glycine max, Gossypium hirsutum, (Gossypium arboreum, Gossy pium herbaceum, Gossypium vitifolium), Helianthus annuus, Hevea brasiliensis, Hordeum vulgare, Humulus lupulus, Ipomoea batatas, Juglans regia, Lens culinaris, Linum usitatissimum, Lycopersicon lycopersicum, Malus spec., Manihot esculenta, Medicago sativa, Musa spec., Nicotiana tabacum (N.rustica), Olea europaea, Oryza sativa, Phaseolus lunatus, Phaseolus vulgaris, Picea abies, Pinus spec., Pisum sativum, Prunus avium, Prunus persica, Pyrus commu nis, Ribes sylvestre, Ricinus communis, Saccharum officinarum, Secale cereale, Solanum tuberosum, Sorghum bicolor (s. vulgare), Theobroma cacao, Trifolium pratense, Triticum aestivum, Triticum durum, Vicia faba, Vitis vinifera und Zea mays.
Darüber hinaus können die Ionenkanal-bildenden Verbindungen auch
in Kulturen, die durch Züchtung bzw. gentechnische Methoden in
ihrem Phänotyp oder Genotyp verändert sind, eingesetzt werden.
Die Verbindungen bzw. die sie enthaltenden Mittel können bei
spielsweise in Form von direkt versprühbaren wäßrigen Lösungen,
Pulvern, Suspensionen, auch hochprozentigen wäßrigen, öligen oder
sonstigen Suspensionen oder Dispersionen, Emulsionen, Öldisper
sionen, Pasten, Stäubemitteln, Streumitteln oder Granulaten durch
Versprühen, Vernebeln, Verstäuben, Verstreuen oder Gießen ange
wendet werden. Die Anwendungsformen richten sich nach den Verwen
dungszwecken; sie sollten in jedem Fall möglichst die feinste
Verteilung der erfindungsgemäßen Wirkstoffe gewährleisten.
Die Mittel enthalten eine wirksame Menge mindestens einer Ionen
kanal-bildenden Verbindung oder eines landwirtschaftlich brauch
baren Salzes dieser Verbindung sowie für die Formulierung von
Pflanzenschutzmitteln übliche Hilfsmittel.
Speziell eignen sich Ionenkanal-bildende Verbindungen zur Induk
tion der Resistenz in Pflanzen gegen Befall folgender Schadpilze:
Alternaria-Arten an Gemüse und Obst, Botrytis cinerea (Grauschimmel) an Erdbeeren, Gemüse, Zier pflanzen und Reben,
Cercospora arachidicola an Erdnüssen,
Erysiphe cichoracearum und Sphaerotheca fuliginea an Kürbis gewächsen,
Erysiphe graminis (echter Mehltau) an Getreide,
Fusarium- und Verticillium-Arten an verschiedenen Pflanzen, Helminthosporium-Arten an Getreide,
Mycosphaerella-Arten an Bananen,
Phytophthora infestans an Kartoffeln und Tomaten,
Plasmopara viticola an Reben,
Podosphaera leucotricha an Äpfeln,
Pseudocercosporella herpotrichoides an Weizen und Gerste,
Pseudocercosporella-Arten an Hopfen und Gurken,
Pseudoperonospora-Arten an Hopfen und Gurken,
Puccinia-Arten an Getreide,
Pyricularia oryzae an Reis,
Rhizoctonia-Arten an Baumwolle, Reis und Rasen,
Septoria nodorum an Weizen,
Uncinula necator an Reben,
Ustilago-Arten an Getreide und Zuckerrohr, sowie Venturia inaequalis (Schorf) an Äpfeln
sowie einer Vielzahl weiterer phytopathogener Pilze im Kultur pflanzenanbau.
Alternaria-Arten an Gemüse und Obst, Botrytis cinerea (Grauschimmel) an Erdbeeren, Gemüse, Zier pflanzen und Reben,
Cercospora arachidicola an Erdnüssen,
Erysiphe cichoracearum und Sphaerotheca fuliginea an Kürbis gewächsen,
Erysiphe graminis (echter Mehltau) an Getreide,
Fusarium- und Verticillium-Arten an verschiedenen Pflanzen, Helminthosporium-Arten an Getreide,
Mycosphaerella-Arten an Bananen,
Phytophthora infestans an Kartoffeln und Tomaten,
Plasmopara viticola an Reben,
Podosphaera leucotricha an Äpfeln,
Pseudocercosporella herpotrichoides an Weizen und Gerste,
Pseudocercosporella-Arten an Hopfen und Gurken,
Pseudoperonospora-Arten an Hopfen und Gurken,
Puccinia-Arten an Getreide,
Pyricularia oryzae an Reis,
Rhizoctonia-Arten an Baumwolle, Reis und Rasen,
Septoria nodorum an Weizen,
Uncinula necator an Reben,
Ustilago-Arten an Getreide und Zuckerrohr, sowie Venturia inaequalis (Schorf) an Äpfeln
sowie einer Vielzahl weiterer phytopathogener Pilze im Kultur pflanzenanbau.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung von Ionenkanal-bilden
den Verbindungen als Fungizide im Pflanzenschutz.
Ionenkanal-bildende Verbindungen sind außerdem geeignet, Schäd
linge aus der Klasse der Insekten, Spinnentiere und Nematoden
wirksam zu bekämpfen.
Zu den schädlichen Insekten gehören aus der Ordnung der Schmet
terlinge (Lepidoptera) beispielsweise Agrotis ypsilon, Agrotis
segetum, Alabama argillacea, Anticarsia gemmatalis, Argyresthia
conjugella, Autographa gamma, Bupalus piniarius, Cacoecia muri
nana, Capua reticulana, Cheimatobia brumata, Choristoneura fumi
ferana, Choristoneura occidentalis, Cirphis unipuncta, Cydia po
monella, Dendrolimus pini, Diaphania nitidalis, Diatraea grandio
sella, Earias insulana, Elasmopalpus lignosellus, Eupoecilia am
biguella, Evetria bouliana, Feltia subterranea, Grapholitha fune
brana, Grapholitha molesta, Heliothis armigera, Heliothis vire
scens, Heliothis zea, Hellula undalis, Hibernia defoliaria, Hy
phantria cunea, Hyponomeuta malinellus, Keiferia lycopersicella,
Lambdina fiscellaria, Laphygma exigua, Leucoptera coffeella, Leu
coptera scitella, Lithocolletis blancardella, Lobesia botrana,
Loxostege sticticalis, Lymantria dispar, Lymantria monacha, Lyo
netia clerkella, Malacosoma neustria, Mamestra brassicae, Orgyia
pseudotsugata, Ostrinia nubilalis, Panolis flammea, Pectinophora
gossypiella, Peridroma saucia, Phalera bucephala, Phthorimaea
operculella, Phyllocnistis citrella, Pieris brassicae, Plathypena
scabra, Plutella xylostella, Pseudoplusia includens, Rhyacionia
frustrana, Scrobipalpula absoluta, Sitotroga cerealella, Sparga
nothis pilleriana, Spodoptera frugiperda, Spodoptera littoralis,
Spodoptera litura, Thaumatopoea pityocampa, Tortrix viridana,
Trichoplusia ni, Zeiraphera canadensis.
Aus der Ordnung der Käfer (Coleoptera) beispielsweise Agrilus si
nuatus, Agriotes lineatus, Agriotes obscurus, Amphimallus solsti
tialis, Anisandrus dispar, Anthonomus grandis, Anthonomus pomo
rum, Atomaria linearis, Blastophagus piniperda, Blitophaga un
data, Bruchus rufimanus, Bruchus pisorum, Bruchus lentis, Bycti
scus betulae, Cassida nebulosa, Cerotoma trifurcata, Ceuthorrhyn
chus assimilis, Ceuthorrhynchus napi, Chaetocnema tibialis, Cono
derus vespertinus, Crioceris asparagi, Diabrotica longicornis,
Diabrotica 12-punctata, Diabrotica virgifera, Epilachna varive
stis, Epitrix hirtipennis, Eutinobothrus brasiliensis, Hylobius
abietis, Hypera brunneipennis, Hypera postica, Ips typographus,
Lema bilineata, Lema melanopus, Leptinotarsa decemlineata, Limo
nius californicus, Lissorhoptrus oryzophilus, Melanotus communis,
Meligethes aeneus, Melolontha hippocastani, Melolontha melo
lontha, Oulema oryzae, Ortiorrhynchus sulcatus, Otiorrhyn
chus ovatus, Phaedon cochleariae, Phyllotreta chrysocephala,
Phyllophaga sp., Phyllopertha horticola, Phyllotreta nemorum,
Phyllotreta striolata, Popillia japonica, Sitona lineatus, Sito
philus granaria.
Aus der Ordnung der Zweiflügler (Diptera) beispielsweise Anastre
pha ludens, Ceratitis capitata, Contarinia sorghicola, Dacus cu
curbitae, Dacus oleae, Dasineura brassicae, Hylemyia platura, Li
riomyza sativae, Liriomyza trifolii, Oscinella frit, Pegomya hy
socyami, Phorbia antigua, Phorbia brassicae, Phorbia coarctata,
Rhagoletis cerasi, Rhagoletis pomonella, Tipula oleracea, Tipula
paludosa.
Aus der Ordnung der Thripse (Thysanoptera) beispielsweise Fran
kliniella fusca, Frankliniella occidentalis, Frankliniella
tritici, Scirtothrips citri, Thrips oryzae, Thrips palmi, Thrips
tabaci.
Aus der Ordnung der Hautflügler (Hymenoptera) beispielsweise
Athalia rosae, Atta cephalotes, Atta sexdens, Atta texana, Hoplo
campa minuta, Hoplocampa testudinea.
Aus der Ordnung der Wanzen (Heteroptera) beispielsweise Acroster
num hilare, Blissus leucopterus, Cyrtopeltis notatus, Dysdercus
cingulatus, Dysdercus intermedius, Eurygaster integriceps, Eu
schistus impictiventris, Leptoglossus phyllopus, Lygus lineola
ris, Lygus pratensis, Nezara viridula, Piesma quadrata, Solubea
insularis, Thyanta perditor.
Aus der Ordnung der Pflanzensauger (Homoptera) beispielsweise
Acyrthosiphon onobrychis, Adelges laricis, Aleurothrixus flocco
sus, Aphidula nasturtii, Aphis fabae, Aphis pomi, Aphis sambuci,
Bemisia tabaci, Brachycaudus cardui, Brevicoryne brassicae, Dia
leurodes citri, Dreyfusia nordmannianae, Dreyfusia piceae, Dysa
phis radicola, Dysaulacorthum pseudosolani, Empoasca fabae, Lao
delphax striatellus, Macrosiphum avenae, Macrosiphum euphorbiae,
Macrosiphon rosae, Megoura viciae, Metopolophium dirhodum, Myzo
des persicae, Myzus cerasi, Nilaparvata lugens, Pemphigus bursa
rius, Perkinstella saccharicida, Phorodon humuli, Psylla mali,
Psylla piri, Rhopalomyzus ascalonicus, Rhopalosiphum maidis,
Schizaphis graminum, Schizoneura lanuginosa, Trialeurodes vapora
riorum, Viteus vitifolii.
Aus der Ordnung der Geradflügler (Orthoptera) beispielsweise
Gryllotalpa gryllotalpa, Locusta migratoria, Melanoplus bivitta
tus, Melanoplus femurrubrum, Melanoplus mexicanus, Melanoplus
sanguinipes, Melanoplus spretus, Nomadacris septemfasciata, Schi
stocerca americana, Schistocerca peregrina, Stauronotus marocca
nus, Tachycines asynamorus.
Aus der Klasse der Arachnoidea beispielsweise Spinnentiere (Aca
rina) wie Amblyomma americanum, Amblyomma variegatum, Argas per
sicus, Boophilus annulatus, Boophilus decoloratus, Boophilus mi
eroplus, Brevipalpus phoenicis, Bryobia praetiosa, Dermacentor
silvarum, Eotetranychus carpini, Eriophyes sheldoni, Paratetrany
chus pilosus, Phyllocoptruta oleivora, Polyphagotarsonemus latus,
Tetranychus cinnabarinus, Tetranychus kanzawai, Tetranychus paci
ficus, Tetranychus telarius, Tetranychus urticae.
Aus der Klasse der Nematoden beispielsweise Wurzelgallennemato
den, z. B. Meloidogyne hapla, Meloidogyne incognita, Meloidogyne
javanica, Zysten bildende Nematoden, z. B. Globodera rostochien
sis, Heterodera avenae, Heterodera glycines, Heterodera schach
tii, Heterodera trifolii, Stock- und Blattälchen, z. B. Belonolai
mus longicaudatus, Ditylenchus destructor, Ditylenchus dipsaci,
Heliocotylenchus multicinctus, Longidorus elongatus, Radopholus
similis, Rotylenchus robustus, Trichodorus primitivus, Tylenchor
hynchus claytoni, Tylenchorhynchus dubius, Pratylenchus neglec
tus, Pratylenchus penetrans, Pratylenchus curvitatus, Pratylen
chus goodeyi.
Pflanzen, die mit Ionenkanal-bildenden Verbindungen behandelt
wurden, zeigten auch eine erhöhte Widerstandkraft beispielsweise
gegen Befall mit Erwinia amylovora und anderen phytopathogenen
Bakterien. Die wichtigsten phytopathogenen Bakterien können aus
der Publikation "European Handbook of Plant Diseases", Eds.
Smith, I. M., Dunez, J., Lelliott, R. A. Phillips, D. H, and Archer,
S. A. Blackwell Scientific Publications, 1988, entnommen werden.
Nach Applikation von Ionenkanal-bildenden Verbindungen auf Kul
turpflanzen kann auch eine Induktion der Resistenz gegen Befall
mit pflanzenpathogenen Viren festgestellt werden.
Die Applikation der Ionenkanal-bildenden Verbindungen auf Kultur
pflanzen kann sowohl als Spritz- aber auch als Gießapplikation
erfolgen.
Die Aufwandmengen der Ionenkanal-bildenden Verbindungen liegen
bei der Verwendung zum Schutz von Kulturpflanzen je nach der Art
des gewünschten Effektes bei 2 bis 0,1 kg/ha, vorzugsweise 1,25
bis 0,2 kg/ha, insbesondere 0,75 bis 0,3 kg/ha.
Die Aufwandmengen liegen dabei vorzugsweise für Ionenkanal-bil
dende Verbindungen bei 1 bis 0,01 kg/ha, vorzugsweise 0,5 bis
0,02 kg/ha, insbesondere 0,25 bis 0,03 kg/ha.
Bei der Saatgutbehandlung werden im allgemeinen Aufwandmengen von
0,1 bis 100 g/100 kg Saatgut, vorzugsweise 0,5 bis 50 g/100 kg
Saatgut, insbesondere 1 bis 10 g/100 kg Saatgut verwendet.
Aus Samen der Limabohne Phaseolus lunatus ferrimorse var. Jackson
wonder bush wurden 8-10 cm hohe Pflanzen mit Primärblättern auf
normaler Erde, bei 23°C, 60% Luftfeuchtigkeit, 270 µE/m2.sec und
einem hell/dunkel Wechsel von 16 Stunden Tageslicht und 8 Stunden
Dunkelheit gezogen. Pflanzen mit gut ausgebildeten Primärblättern
wurden komplett abgeschnitten und in 10 ml Leitungswasser in Ge
genwart von 10 µg/ml Alamethicin inkubiert.
Die Quantifizierung der endogenen Jasmonsäure und Salicylsäure
erfolgte nach der Methode von McCluod et al. (1997). Behandelte
Blätter (1 g) wurden dazu in flüssigem Stickstoff eingefroren und
anschließend mit flüssigem Stickstoff gemörsert. Das resultie
rende Pulver wurde in einer Lösung bestehend aus Aceton und 50 mM
Zitronensäure (70 : 30, V : V) aufgenommen. Als interne Standards
wurden [9, 10-2H2]-9,10-dihydro-JA (146 ng) und [3,4,5,6-2H4]SA
(500 ng) zugegeben. Das Lösungsmittel wurde über Nacht abgedampft
(bei RT). Die verbleibende wässrige Lösung wurde gefiltert und
mit 3 × 10 ml Diethylether ausgeschüttelt. Die gesammelten Ex
trakte wurden anschließend auf eine SPE Säure gegeben und nach
einem Waschschritt mit Trichlormethan und 2-Propanol (2 : 1, V/V)
mit 10 ml Diethylether und Essigsäure (98 : 2; V/V) eluiert. Nach
Evaporierung des Lösungsmittels und Veresterung durch einen Über
schuß an Diazomethan wurden die Proben in 50 µl Dichlormethan auf
genommen und mittels GC/MS analysiert. Die Quantifizierung er
folgte anhand einer Eichkurve.
Die Ergebnisse sind in Abb. 1 dargestellt. (∎) Salicylat
(SA); (▲) Jasmonat (JA); (-.-) SA oder JA in unbehandelten Kon
trollpflanzen.
Jasmonat zeigt einen charakteristischen transienten Anstieg in
nerhalb der ersten 80 min (20-facher Anstieg), während endogene
Salicylsäure erst nach etwa zwei h ansteigt und nach sechs h ein
Plateau erreicht (ca. 200-facher Anstieg). Unbehandelte Kontroll
pflanzen produzieren erwartungsgemäß weder Duftstoffe, noch zei
gen sie einen Anstieg der beiden Phytohormone Jasmonsäure und Sa
licylsäure.
Die Anzucht der Limabohnenpflanze erfolgte wie in Beispiel 1 be
schrieben. Die Pflanzen wurden nach 14-tägiger Inkubation abge
schnittel und in 10 ml Leitungswasser enthaltend 10 µg/ml Alame
thicin in einer Kammer inkubiert. Die Abluft dieser Kammer wurde
kontinuierlich in eine Durchflußzelle geleitet und die Ethylen
bildung mittels Photoakustikspektroskopie (Beßler et al., 1998)
gemessen.
Abb. 2a zeigt den Zeitverlauf der Ethylenbildung:
- unbehandelte Kontrolle
-.- Ethylenemission Alamethicin-behandelter Pflanzen
- unbehandelte Kontrolle
-.- Ethylenemission Alamethicin-behandelter Pflanzen
Nur die mit Alamethicin behandelten Pflanzen zeigen eine deutli
che Ethylenemission.
Die Anzucht der Limabohnenpflanze erfolgte wie in Beispiel 1 be
schrieben. Die Pflanzen wurden nach 14-tägiger Inkubation abge
schnitten und in 10 ml Leitungswasser enthaltend 10 µg/ml Alame
thicin bzw. 10 µg/ml einer einzelnen in Tabelle 1 genannten Ver
bindung inkubiert. Die Inkubation erfolgte in einem Exsikkator
mit einem Kammervolumen von 750 ml. Die Luft dieser Kammer wurde
im Kreis gefahren und kontinuierlich über einen Aktivkohlefilter
geleitet.
Dieses als 'closed loop stripping' bekannte Verfahren beruht auf
einem abgeschlossenen Kreislaufsystem, bei dem die im System ent
haltene Luft durch Drehschieberpumpen über den Aktivkohlefilter
geführt wird. In der Luft enthaltene flüchtige Analyten werden
dort adsorbiert und können nach Ablauf der Versuchszeit durch ge
eignete Lösungsmittel (hier Dichlormethan) desorbiert und der
Analytik zugeführt werden, siehe Donath, J. und Boland, W., Phy
tochemistry 39 (1995), 785-790.
Das Sammeln und die Analytik der in die Gasphase abgegebenen
flüchtigen Substanzen wurde wie folgt durchgeführt: Die emittier
ten flüchtigen Verbindungen werden durchgehend über einen Zeit
raum von 24 h auf 1,5 mg Aktivkohlefiltern (Fa. Le Rusisseau de
Montbrun, F-09350 Daumazan sur Arize, France) gesammelt und mit
2 × 15 µl Dichlormethan eluiert. Die so gewonnenen Extrakte werden
sofort mittels GC-MS analysiert: Säule "fused silica capillary
Optima 5", 15 m × 0.25 mm (Fa. Machery & Nagel, Düren, Deutsch
land), Helium als Trägergas mit 40 cm pro Minute. Die Auftrennung
der Verbindungen erfolgte unter folgenden Bedingungen: 50 Grad
Celsius für 1 min. dann 10 Grad pro Minute bis 180 Grad Celsius,
anschließend 35 Grad Celsius pro Minute bis 280 Grad Celsius. Ge
rät: MS Finnigan GC-MS; Elektronische Ionisation 70 eV; GC inter
face 265 Grad Celsius; Ionenquelle 180 Grad Celsius; Scan range
35-300 Dalton.
Abb. 2b zeigt beispielhaft das gaschromatographische Profil
der flüchtigen Verbindungen nach Applikation von Alamethicin. Die
Intensität der Signale ist verstärkt, um Nebenprodukte sichtbar
zu machen. Quantitative Zusammensetzung: 4,11-Dimethyl
nona-1,3,7-trien (DMNT) 5%, Methylsalicylat (MeSA) 4%,
4,8,12-Trimethyltrideca-1,3,7,11-tetraen (TMTT) = 91%. Unbehan
delte Kontrollpflanzen zeigen keine Emission flüchtiger Verbin
dungen.
In Tabelle 1 werden folgende Abkürzungen verwendet:
Aib: 2-Amino-2-methylpropionsäure, Argol: Argininol, Hyp: Hydro xyprolin, Hylva: α-Hydroxyisovaleriansäure, Lac: Milchsäure, Leuol: Leucinol, Pheol: Phenylalaninol, Trpol: Tryptophanol. Ami nosäuren haben L-Konfiguration, wenn nicht anders indiziert.
Aib: 2-Amino-2-methylpropionsäure, Argol: Argininol, Hyp: Hydro xyprolin, Hylva: α-Hydroxyisovaleriansäure, Lac: Milchsäure, Leuol: Leucinol, Pheol: Phenylalaninol, Trpol: Tryptophanol. Ami nosäuren haben L-Konfiguration, wenn nicht anders indiziert.
Die getesteten Substanzen wurden erhalten:
Ampullosporin A, Bergofungin A-C und Chrysospermin - Prof. U. Gräfe, Hans-Knöll-Institut für Naturstoffforschung, Jena Systemin - Dr. T. Nürnberger, Institut für Pflanzenbiochemie, Halle
Alamethicin, Melittin und Valinomycin - Sigma-Aldrich, 82041 Dei senhofen, Germany
Bradykinin und Substanz P - Calbiochem, 65796 Bad Soden, Germany
Ampullosporin A, Bergofungin A-C und Chrysospermin - Prof. U. Gräfe, Hans-Knöll-Institut für Naturstoffforschung, Jena Systemin - Dr. T. Nürnberger, Institut für Pflanzenbiochemie, Halle
Alamethicin, Melittin und Valinomycin - Sigma-Aldrich, 82041 Dei senhofen, Germany
Bradykinin und Substanz P - Calbiochem, 65796 Bad Soden, Germany
Wie Tabelle 1 zu entnehmen ist, wirken nur Peptaibole stimulie
rend. Unabhängig von der Aminosäuresequenz des getesteten Peptai
bols wird von Blättern der Limabohne stets dasselbe Duftmuster
freigesetzt, so daß auf Membrandepolarisierung als ein gemeinsa
mes Wirkprinzip geschlossen werden kann.
Gurken der Sorte "Chinesische Schlange" wurden bis zum Zweiblatt-
Stadium in Einheitserde kultiviert. Dann wurde vorsichtig die
Erde ausgewaschen und die Pflanzen wurden mit Wurzeln in eine Hy
drokultur mit Hoagland-Lösung transferiert. Dieser wurde am glei
chen Tag eine wäßrige Wirkstoffaufbereitung, die aus einer Stamm
lösung bestehend aus 10% Wirkstoff, 85% Dimethylsulfoxid und 5%
Emulgiermittel angesetzt wurde, zugesetzt. Anschließend wurden
die Versuchspflanzen im Gewächshaus bei Temperaturen zwischen 22°
und 24°C und 60 bis 80% relativer Luftfeuchtigkeit für 6 Tage
kultiviert, bevor sie mit einer wäßrigen Sporensuspension von
Colletotrichum lagenarium, dem Erreger der Brennfleckenkrankheit
der Gurke, inokuliert wurden. Anschließend wurden die Pflanzen im
Gewächshaus bei Temperaturen zwischen 24° und 28°C und knapp 100%
relativer Luftfeuchtigkeit für eine Woche kultiviert. Dann
wurde das Ausmaß der Krankheitsentwicklung auf den Blättern vi
suell als %-Befall der Blattfläche ermittelt.
Es wurden voll entwickelte Blätter von in Töpfen gewachsenen Pe
tersiliekeimlingen gezielt mit wäßriger Wirkstoffaufbereitung,
die mit einer Stammlösung aus 10% Wirkstoff, 63% Cyclohexanon
und 27% Emulgiermittel angesetzt wurde, bis zur Tropfnäße be
sprüht bzw. für 1, 2, 3, 5 oder 7 Tage in diese Wirkstoffaufberei
tung gestellt. Die Pflanzen bzw. Pflanzenteile wurden im Gewächs
haus bei Temperaturen zwischen 22° und 24°C und 60 bis 80% rela
tiver Luftfeuchtigkeit für eine Woche kultiviert. Das behandelte
Pflanzenmaterial wurde in flüssigem Stickstoff gemörsert und in
ein Gefäß mit 10 ml Aqua bidest gegeben und für 30 sec mit einem
Vortex resuspendiert. Aus dem wässrigen Überstand der anschlie
ßenden Zentrifugation wurden die Furanocoumarine zweimal mit 2
Volumen (20 ml) Dichlormethan extrahiert. Die organische Phase
wurde unter reduziertem Druck zur Trockene eingeengt. Der Rück
stand wurde mit 100 µl Methanol aufgenommen. Dieser Methanol-Ex
trakt wurde auf eine Silicagel 60 TLC-Platte gespottet und in ei
ner Dünnschichtchromatographie-Kammer mit dem Laufmittelgemisch
Toluol/Ethylformiat/Ameisensäure (5 : 4 : 1; v/v/v) analysiert. Die
Coumarinderivate wurden unter UV-Licht bei 366 nm detektiert.
Die gebildeten Phytoalexine der Petersilie gehören zur Substanz
klasse der Furanocoumarine (Psoralen, Xanthotoxin, Bergapten,
Isopimpinellin, Umbelliferon, Marmesin).
In diesem Test induziert Alamethicin die Synthese von Phytoalexi
nen.
Es wurde eine Zellsuspensionskultur von Petersilie (Petroselinum
crispum L.) in modifiziertem Gamborg's B5-Medium mit 1 mg/ml
2,4-Dichlorphenoxyessigsäure im Dunkeln bei 26°C geschüttelt (100
U/min) und alle 7 Tage in frisches Medium überführt. Drei Tage
alte Zellsuspensionskulturen wurden mit Alamethicin behandelt.
Nach 24 Stunden wurden diese Ansätze sowie unbehandelte Kontoll
ansätze mit 10 nM des Peptidelicitors Pep-13 der Sequenz
VWNQPVRGFKVYE versetzt und weitere 24 Stunden inkubiert. Die
durch Alamethicin sensibilisierte Zellsuspensionskultur produ
ziert auf den Kontakt mit der Signalsubstanz Pep-13 Phytoalexine
und andere Substanzen der pflanzlichen Pathogenabwehr. Die Phy
toalexine der Petersilie vom Typ der Furancoumarine wurden im
Kulturmedium der Zellen fluorimetrisch (Anregungswellenlänge 355 nm;
Emissionswellenlänge 410 nm) quantifiziert.
Die Daten belegen, daß durch Alamethicin eine Erhöhung der elici
tor-induzierten Phytoalexinsynthese in Petersiliezellen hervorge
rufen wird. Diese Sensibilisierung der Petersiliezellkultur für
elicitorinduzierte Pathogenabwehrmechanismen ist ein Hinweis auf
eine resistenzinduzierende Wirkung (Siegrist, J. et al. Physiol.
Mol. Plant Pathol. 53 (1998), 223-238).
Buschbohnenpflanzen der Sorte "Fori" werden mit dem Wirkstoff
Alamethicin behandelt und nach einem mehrtägigen Induktionsinter
vall mit Bohnenrost (Uromyces phaseoli UROMAP) inokuliert. Nach
der Inkubationszeit wird der Befall ausgewertet. Buschbohnen
pflanzen der Sorte "Primel" wurden wie folgt vorbereitet: Direkt
saat in 8 cm-Rundtöpfe in Kompost/Einheitserde-Mischung, Anzucht
bei 20°C, Alter der Pflanzen bei Versuchsbeginn 11 Tage, 5 Pflan
zen pro Versuchsvariante. Der Wirkstoff wurde wie folgt beschrie
ben: Ansetzen des Wirkstoffes mit DMSO, Verdünnen in wäßriger Lö
sung mit LF 700 Zusatz (100 ppm), und Sprühapplikation in der
Spritzkabine bis kurz vor dem 'point of runoff'. Die Inokulation
mit Pilzsporen von Uromyces phaseoli (UROMAP) erfolgte durch
Sprühinokulation der Blattunterseite der Primärblätter mit Glas-
Chromatographie-Sprüher bei einer Sporendichte: von 30 mg Sporen/50 ml,
Zusatz von 250 ppm Tween 20 zur Sporensuspension zur
besseren Verteilung der Sporen in der Lösung.
Die Behandlung der Pflanzen erfolgte nach folgendem Schema:
0. Tag - Wirkstoffapplikation
3. Tag - Inokulation mit Pilzsporen
8. Tag - Auswertung
0. Tag - Wirkstoffapplikation
3. Tag - Inokulation mit Pilzsporen
8. Tag - Auswertung
Der Bohnenrost Uromyces phaseoli (UROMAP) entwickelte sich auf
den Blättern innerhalb von 8 Tagen so stark, daß eine Bonitur auf
Anteil befallene Blattfläche möglich war. Bei der Auswertung
wurde die befallene Blattfläche in % ermittelt:
In der vorliegenden Testung wurde Alamethicin auf seine resisten
zinduzierende Wirkung untersucht. Eine Spritzapplikation mit 100
ppm Wirkstoff und einem anschließenden Induktionsintervall von
3 Tagen führte zu einer Befallsreduktion auf wenige Prozent Rest
befall.
Claims (13)
1. Verwendung von Ionenkanal-bildenden Verbindungen zur Resi
stenzinduktion im Pflanzenschutz.
2. Verwendung von Ionenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 1, wobei die Verbindungen gekennzeichnet sind durch
folgende Strukturmerkmale:
- 1. A. peptidisch linear verknüpfte Aminosäurekette,
- 2. B. wobei der N-Terminus acyliert ist,
- 3. C. wobei der C-Terminus aus einer natürlich vorkommenden L- Aminosäure, die zum entsprechenden α-Aminoalkohol redu ziert ist, besteht und
- 4. D. die Aminosäurekette die nicht-proteinogene Aminosäure α-Aminoisobuttersäure enthält.
3. Verwendung von Tonenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 3, wobei die L-Aminosäure α-Aminoisobuttersäure 5 bis
10 mal in der Aminosäurekette enthalten ist.
4. Verwendung von Ionenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 3, wobei die Aminosäurekette das Peptidmotiv L-Valin,
L-Prolin oder L-Glutamin gefolgt von 2 α-Aminoisobuttersäu
ren, gefolgt von α-Aminoisobuttersäure oder L-Glutamin und
gefolgt von L-Glutamin oder L-Valin enthält.
5. Verwendung von Tonenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Ala
methicin handelt.
6. Verwendung von Ionenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Berg
ofungin handelt.
7. Verwendung von Tonenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Chry
sospermin handelt.
8. Verwendung von Ionenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Am
pullosporin handelt.
9. Pflanze, dadurch gekennzeichnet, daß sie Biosynthesegene co
dierend für die Synthese von Ionenkanal-bildenden Verbindun
gen nach Anspruch 2 exprimiert und somit die Pflanze vor Be
fall mit schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und
Insekten geschützt wird.
10. Verfahren zur Induktion der Resistenz gegen Befall mit schäd
lichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten, da
durch gekennzeichnet, daß Ionenkanal-bildende Verbindungen
oder Mittel, die Ionenkanal-bildende Verbindungen enthalten,
auf Pflanzen aufgebracht werden.
11. Mittel enthaltend Ionenkanal-bildende Verbindungen zur Induk
tion der Resistenz gegen Befall von Pflanzen mit schädlichen
Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten.
12. Verwendung von Mikroorganismen, die Tonenkanal-bildende Ver
bindungen nach Anspruch 2 produzieren, zur Bekämpfung von
schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren, Nematoden und Insekten
mittels Resistenzinduktion im Pflanzenschutz.
13. Verwendung von Tonenkanal-bildenden Verbindungen gemäß An
spruch 2 als Fungizide im Pflanzenschutz.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10013294A DE10013294A1 (de) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Ionenkanal-bildende Peptaibole als Resistenzinduktoren |
PCT/EP2001/002957 WO2001067867A2 (de) | 2000-03-17 | 2001-03-15 | Ionenkanal-bildende peptaibole als resistenzinduktoren |
AU42471/01A AU4247101A (en) | 2000-03-17 | 2001-03-15 | Ion channel forming peptaibols for use as resistance inductors |
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- 2000-03-17 DE DE10013294A patent/DE10013294A1/de not_active Withdrawn
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FR2832409A1 (fr) * | 2001-10-29 | 2003-05-23 | Biophytech | Oligopeptides, composition et utilisation comme eliciteurs des depenses naturelles des plantes |
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