DE102005045174A1 - Steigerung der Pathogenabwehr in Pflanzen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steigerung der pflanzeneigenen Abwehrkräfte durch die Behandlung mit Chlornikotinylen. Chlornikotinyle führen unabhängig von einer Insektenbekämpfung zu einem guten Schutz der Pflanze vor Schäden durch pilzliche, bakterielle oder virale Pathogene. Die Abwehr der Pathogene erfolgt durch die Induktion von PR-Proteinen als Folge der Behandlung mit mindestens einem Chlornikotinyl.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steigerung der Pathogenabwehr in Pflanzen.
  • Es ist bekannt, dass Pflanzen auf natürliche Stressbedingungen, wie beispielsweise Kälte, Hitze, Trockenheit, Verwundung, Pathogenbefall (Viren, Bakterien, Pilze, Insekten) etc. aber auch auf Herbizide mit spezifischen oder unspezifischen Abwehrmechanismen reagieren [Pflanzenbiochemie, S. 393-462, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin, Oxford, Hans W. Heldt, 1996.; Biochemistry and Molecular Biology of Plants, S. 1102-1203, American Society of Plant Physiologists, Rockville, Maryland, eds. Buchanan, Gruissem, Jones, 2000]. Dabei dienen z.B. durch Verwundung entstandene Zellwandbestandteile oder spezifische vom Pathogen stammende Signalsubstanzen als Induktoren pflanzlicher Signaltransduktionsketten, die am Ende zur Bildung von gegen den Stressfaktor gerichteten Abwehrmolekülen führen. Hierbei kann es sich beispielsweise um (a) niedermolekulare Substanzen, wie z.B. Phytoalexine, (b) nicht-enzymatische Proteine, wie z.B. „Pathogenesis-related proteins" (PR-Proteine), (c) enzymatische Proteine, wie beispielsweise Chitinasen, Glucanasen, oder (d) um spezifische Inhibitoren essentieller Proteine, wie beispielsweise um Protease-Inhibitoren, Xylanase-Inhibitoren, handeln, welche das Pathogen direkt angreifen oder seine Proliferation behindern (Dangl and Jones, 2001, Nature 411: 826-833; Kessler and Baldwin, 2003, Annual Review of Plant Biology, 53: 299-328).
  • Ein zusätzlicher Abwehrmechanismus ist die sogenannte hypersensitive Reaktion (HR), die über oxidativen Stress vermittelt wird und zum Absterben von Pflanzengewebe im Bereich eines Infektionsherdes führt, wodurch eine Ausbreitung von Pflanzenpathogenen, die auf lebende Zellen angewiesen sind, verhindert wird [Pennazio, 1995, New Microbiol. 18, S. 229-240].
  • Im weiteren Verlauf einer Infektion werden durch pflanzeneigene Botenstoffe Signale in nicht befallene Gewebe weitergegeben, die auch dort zur Auslösung von Abwehrreaktionen führen und die Entstehung von Sekundärinfektionen behindern (Systemic acquired resistance, SAR) [Ryals et al., 1996, The Plant Cell 8: 1809-1819].
  • Eine Reihe von pflanzenendogenen Signalstoffen, die in die Stresstoleranz bzw. die Pathogenabwehr involviert sind, sind bereits bekannt. Zu nennen sind hier beispielsweise Salicylsäure, Benzoesäure, Jasmonsäure oder Ethylen [Biochemistry and Molecular Biology of Plants, S. 850-929, American Society of Plant Physiologists, Rockville, Maryland, eds. Buchanan, Gruissem, Jones, 2000]. Einige dieser Substanzen oder deren stabile synthetische Derivate und abgeleitete Strukturen sind auch bei externer Applikation auf Pflanzen oder Saatgutbeizung wirksam und aktivieren Abwehrreaktionen, die eine erhöhte Stress- bzw. Pathogentoleranz der Pflanze zur Folge haben [Sembdner, and Parthier, 1993, Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 44: 569-589]. Die Salicylat-vermittelte Abwehr richtet sich besonders gegen phytopathogene Pilze, Bakterien und Viren [Ryals et al., 1996, The Plant Cell 8: 1809-1819].
  • Ein bekanntes synthetisches Produkt, das eine der Salicylsäure vergleichbare Funktion übernimmt und eine Schutzwirkung gegen phytopathogene Pilze, Bakterien und Viren vermitteln kann, ist Benzothiadiazol (Handelsname Bion®) [Achuo et al., 2004, Plant Pathology 53 (1): 65-72].
  • Andere Verbindungen, die in die Gruppe der Oxylipine gehören, wie z.B. Jasmonsäure, und die durch sie ausgelösten Schutzmechanismen sind besonders gegen Schadinsekten wirksam [Walling, 2000, J Plant Growth Regul. 19, 195-216].
  • Somit ist bekannt, dass Pflanzen über mehrere endogene Reaktionsmechanismen verfügen, die eine wirksame Abwehr gegenüber verschiedensten Schadorganismen (biotischer Stress) und/oder natürlichen abiotischen Stress bewirken können.
  • Es ist bereits bekannt, dass Chlornikotinylinsektizide zur Bekämpfung von tierischen Schädlingen, insbesondere Insekten eingesetzt werden können. Ferner ist bekannt, dass die Behandlung von Pflanzen mit Insektiziden aus der Reihe der Chlornikotinyle zu einer erhöhten Resistenz der Pflanze gegenüber abiotischem Stress führt. Insbesondere gilt dies für das Imidacloprid (Brown et al., 2004, Beltwide Cotton Conference Proceedings: 2231-2237. Dieser Schutz erfolgt durch Beeinflussung physiologischer und biochemischer Eigenschaften der Pflanzenzellen wie z.B. durch Verbesserung der Membranstabilität, Erhöhung der Kohlenhydratkonzentration, Steigerung der Polyolkonzentration und Antioxidantienaktivität (Gonias et al., 2004, Beltwide Cotton Conference Proceedings: 2225-2229).
  • Für die Wirkung von Chlornikotinylen gegen biotische Stressfaktoren finden sich nur vereinzelte Hinweise in der Literatur (Crop Protection (2000), 19(5), 349-354; Journal of Entomological Science (2002), 37(1), 101-112; Annals of Biology (Hisar, India) (2003), 19(2), 179-181).
  • Chlornikotinyle können durch folgende die allgemeine Formel (I) beschrieben werden,
    Figure 00020001
    worin
    Het für einen jeweils gegebenenfalls einfach oder mehrfach durch Fluor, Chlor, Methyl oder Ethyl substituierten Heterocyclus ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Heterocyclen steht:
    Pyrid-3-yl, Pyrid-5-yl, 3-Pyridinio, 1-Oxido-5-pyridinio, 1-Oxido-5-pyridinio, Tetrahydrofuran-3-yl, Thiazol-5-yl, A für C1-C6-Alkyl, -N(R1)(R2) oder S(R2) steht,
    worin
    R1 für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, Phenyl-C1-C4-Alkyl, C3-C6-Cycloalkyl, C2-C6-Alkenyl oder C2-C6-Alkinyl steht, und
    R2 für C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C2-C6-Alkinyl, -C(=O)-CH3 oder Benzyl steht,
    R für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C2-C6-Alkinyl, -C(=O)-CH3 oder Benzyl steht oder gemeinsam mit R2 für eine der folgenden Gruppen steht:
    -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-S-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-N(CH3)-CH2-, und
    X für N-NO2, N-CN oder CH-NO2 steht.
  • Het steht besonders bevorzugt für einen Heterocyclus ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Heterocyclen:
    2-Chlorpyrid-5-yl, 2-Methylpyrid-5-yl, 1-Oxido-3-pyridinio, 2-Chlor-1-oxido-5-pyridinio, 2,3-dichlor-1-oxido-5-pyridinio, Tetrahydrofuran-3-yl, 5-Methyl-tetrahydrofuran-3-yl, 2-Chlorothiazol-5-yl.
    A steht besonders bevorzugt für -N(R1)(R2).
    R1 steht besonders bevorzugt für Wasserstoff, Methyl oder Ethyl.
    R2 steht besonders bevorzugt für Methyl, Ethyl, n- oder i-Propyl, n-, i-, s- oder t-Butyl, Ethenyl, 1-Propenyl, 2-Propenyl, Ethinyl, 1-Propinyl, 2-Propinyl, -C(=O)-CH3 oder Benzyl.
    R steht besonders bevorzugt für Wasserstoff, Methyl, Ethyl, oder -C(=O)-CH3 oder steht besonders bevorzugt gemeinsam mit R2 für eine der folgenden Gruppen:
    -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-S-CH2-.
  • Zu dieser Klasse von Verbindungen gehören z.B. folgende Verbindungen, wobei die Aufzählung nicht abschließend zu verstehen ist: Imidacloprid der Formel (I)
    Figure 00040001
    Clothianidin der Formel (II)
    Figure 00040002
    Dinotefuran der Formel (II)
    Figure 00040003
    Thiamethoxam der Formel (IV)
    Figure 00040004
    Thiacloprid der Formel (V)
    Figure 00040005
    Acetamiprid der Formel (VI)
    Figure 00040006
    Nitenpyram der Formel (VII)
    Figure 00050001
    •
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Chlornikotinyle und insbesondere Imidacloprid zu einer erhöhten Expression von Genen aus der Reihe der „Pathogenesis-related proteins" (PR-Proteine) führen. PR Proteine unterstützen die Pflanzen primär in der Abwehr von biotischen Stressoren, wie z.B. phytopathogene Pilze, Bakterien und Viren. Dies hat zur Folge, das Pflanzen nach Anwendung von Imidacloprid besser geschützt sind vor Infektionen phytopathogener Pilze, Bakterien und Viren. Bei notwendigem Einsatz von Fungiziden und Bakteriziden in Mischung wie auch bei sequentieller Anwendung mit Imidacloprid wird deren Wirkung unterstützt.
  • Definitionen nachfolgend verwendeter Begriffe
  • Der Begriff „cDNA" (complementary DNA), wie hier verwendet, beschreibt einen DNA-Einzelstrang, der zu einer RNA komplementär, und der durch eine enzymatische reverse Transkription in vitro synthetisiert wird. Die cDNA kann entweder der gesamten RNA-Länge entsprechen, oder aber nur eine Teilsequenz der als Matrix dienenden RNA darstellen.
  • Unter den Begriffen „DNA-Chip" und „DNA-Microarray", die hier synonym verwendet werden, wird ein Träger bezeichnet, dessen Grundmaterial beispielsweise aus Glas oder Nylon besteht, auf dessen Grundmaterial DNA-Fragmente fixiert sind, wobei die Aufbringung der DNA beispielsweise durch (a) ein photolithographisches Verfahren (DNA wird direkt auf dem Arrayträger synthetisiert), (b) ein Microspotting-Verfahren (extern synthetisierte Oligonukleotide oder PCR-Produkte werden auf den Träger appliziert und kovalent gebunden), oder (c) durch eine Microspraying-Verfahren (extern synthetisierte Oligonukleotide oder PCR-Produkte werden mit einem Tintenstrahldrucker berührungsfrei auf den Träger gesprüht) erfolgen kann (R. Rauhut, Bioinformatik, S 197-199, Verlag Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim, 2001). Ein DNA-Chip, der genomische Sequenzen eines Organismus representiert, wird als „genomischer DNA-Chip" bezeichnet. Die Auswertung der mit Hilfe dieser DNA-Chips" erhaltenen Messwerte wird als „DNA-Chip-Analyse" bezeichnet.
  • Der Begriff „DNA-Chip-Hybridisierung", wie hier verwendet, bedeutet die Paarung zweier einzelstränger, komplementärer Nukleinsäuremoleküle, wobei eines der basenpaarenden Molekülpartner als DNA (Desoxribonukleinsäure) auf dem DNA-Chip in bevorzugt kovalent gebundener Form lokalisiert ist, während der andere in Form der RNA (Ribonukleinsäure) oder der hierzu korrespondierenden cDNA (komplementäre DNA) in Lösung vorliegt. Die Hybridisierung der gebundenen und nicht gebundenen Nukleinsäuren erfolgt auf dem DNA-Chip in wässriger Pufferlösung, gegebenenfalls unter zusätzlich denaturierenden Bedingungen, wie beispielsweise in Gegenwart von Dimethylsulfoxid, bei Temperaturen von 30-60°C, bevorzugt 40-50°C, besonders bevorzugt bei 45°C für 10-20 Stunden, bevorzugt für 14-18 Stunden, besonders bevorzugt für 16 Stunden unter ständiger Bewegung. Die Hybridisierungsbedingungen können konstant beispielsweise in einem Hybridisierungsofen realisiert werden. Standardmäßig werden in einem solchen Hybridisierungsofen Bewegungen von 60 rpm (rounds per minute, Umdrehungen pro Minute) realisiert.
  • Die synonym gebrauchten Begriffe „Expressionsmuster", „Induktionsmuster" bzw. „Expressionsprofil", wie hier verwendet, beschreiben die zeitlich differenzierte und/oder gewebespezifische Expression der pflanzlichen mRNA, wobei das Muster direkt durch die erzeugte Intensität des Hybridisierungssignals der aus der Pflanze erhaltenen RNA oder deren korrespondierender cDNA mit Hilfe der DNA-Chip-Technologie erhalten wird. Die gemessenen „Expressionswerte" ergeben sich durch direkte Verrechnung mit den korrespondierenden Signalen, die durch Verwendung eines synonymen Chips unter Hybridisierung mit einer nicht behandelten Kontrollpflanze erhalten werden.
  • Der Begriff „Expressionszustand" der durch das vorgenommene „Gene Expression Profiling" erhalten wird, wie hier verwendet, beschreibt die gesamte erfasste Transkriptionsaktivität zellulärer Gene, die mit Hilfe eines DNA-Chips gemessen wird.
  • Der Begriff „Gesamt-RNA", wie hier verwendet, beschreibt die aufgrund des angewendeten Aufschlußverfahrens mögliche Repräsentanz verschiedener pflanzenendogener RNA-Gruppen, die in einer Pflanzenzelle vorliegen können, wie beispielsweise, cytoplasmatische rRNA (ribosomale RNA), cytoplasmatische tRNA (transfer RNA), cytoplasmatische mRNA (messenger RNA), sowie deren jeweilige nucleäre Vorläufer, ctRNA (chloroplastidäre RNA) und mtRNA (mitochondriale RNA), sie umfaßt aber auch RNA-Moleküle, die von exogenen Organismen stammen können, wie beispielsweise von Viren, oder parasitierenden Bakterien und Pilzen.
  • Der Begriff „Nutzpflanzen", wie hier verwendet, bezeichnet Kulturpflanzen, die als Pflanzen für die Gewinnung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln oder für technische Zwecke eingesetzt werden.
  • Die Wirkstoffe können in die üblichen Formulierungen überführt werden, wie Lösungen, Emulsionen, Spritzpulver, wasser- und ölbasierte Suspensionen, Pulver, Stäubemittel, Pasten, lösliche Pulver, lösliche Granulate, Streugranulate, Suspensions-Emulsions-Konzentrate, Wirkstoff- imprägnierte Naturstoffe, Wirkstoff-imprägnierte synthetische Stoffe, Düngemittel sowie Feinstverkapselungen in polymeren Stoffen.
  • Diese Formulierungen werden in bekannter Weise hergestellt, z.B. durch Vermischen der Wirkstoffe mit Streckmitteln, also flüssigen Lösungsmitteln und/oder festen Trägerstoffen, gegebenenfalls unter Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln, also Emulgiermitteln und/oder Dispergiermitteln und/oder schaumerzeugenden Mitteln. Die Herstellung der Formulierungen erfolgt entweder in geeigneten Anlagen oder auch vor oder während der Anwendung.
  • Als Hilfsstoffe können solche Stoffe Verwendung finden, die geeignet sind, dem Mittel selbst oder und/oder davon abgeleitete Zubereitungen (z.B. Spritzbrühen, Saatgutbeizen) besondere Eigenschaften zu verleihen, wie bestimmte technische Eigenschaften und/oder auch besondere biologische Eigenschaften. Als typische Hilfsmittel kommen in Frage: Streckmittel, Lösemittel und Trägerstoffe.
  • Als Streckmittel eignen sich z.B. Wasser, polare und unpolare organische chemische Flüssigkeiten z.B. aus den Klassen der aromatischen und nicht-aromatischen Kohlenwasserstoffe (wie Paraffine, Alkylbenzole, Alkylnaphthaline, Chlorbenzole), der Alkohole und Polyole (die ggf. auch substituiert, verethert und/oder verestert sein können), der Ketone (wie Aceton, Cyclohexanon), Ester (auch Fette und Öle) und (poly-)Ether, der einfachen und substituierten Amine, Amide, Lactame (wie N-Alkylpyrrolidone) und Lactone, der Sulfone und Sulfoxide (wie Dimethylsysulfoxid).
  • Im Falle der Benutzung von Wasser als Streckmittel können z.B. auch organische Lösemittel als Hilfslösungsmittel verwendet werden. Als flüssige Lösemittel kommen im wesentlichen in Frage: Aromaten, wie Xylol, Toluol, oder Alkylnaphthaline, chlorierte Aromaten und chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Chlorbenzole, Chlorethylene oder Methylenchlorid, aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan oder Paraffine, z.B. Erdölfraktionen, mineralische und pflanzliche Öle, Alkohole, wie Butanol oder Glykol sowie deren Ether und Ester, Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon oder Cyclohexanon, stark polare Lösungsmittel, wie Dimethylsulfoxid, sowie Wasser.
  • Als feste Trägerstoffe kommen in Frage:
    z.B. Ammoniumsalze und natürliche Gesteinsmehle, wie Kaoline, Tonerden, Talkum, Kreide, Quarz, Attapulgit, Montmorillonit oder Diatomeenerde und synthetische Gesteinsmehle, wie hochdisperse Kieselsäure, Aluminiumoxid und Silikate, als feste Trägerstoffe für Granulate kommen in Frage: z.B. gebrochene und fraktionierte natürliche Gesteine wie Calcit, Marmor, Bims, Sepiolith, Dolomit sowie synthetische Granulate aus anorganischen und organischen Mehlen sowie Granulate aus organischem Material wie Papier, Sägemehl, Kokosnußschalen, Maiskolben und Tabakstengeln; als Emulgier- und/oder schaumerzeugende Mittel kommen in Frage: z.B. nichtionogene und anionische Emulgatoren, wie Polyoxyethylen-Fettsäure-Ester, Polyoxyethylen-Fettalkohol-Ether, z.B. Alkylaryl-polyglykolether, Alkylsulfonate, Alkylsulfate, Arylsulfonate sowie Eiweißhydrolysate; als Dispergiermittel kommen in Frage nicht-ionische und/oder ionische Stoffe, z.B. aus den Klassen der Alkohol-POE- und/oder POP-Ether, Säure- und/oder POP- POE-Ester, Alkyl-Aryl- und/oder POP- POE-Ether, Fett- und/oder POP- POE-Addukte, POE- und/oder POP-Polyol Derivate, POE- und/oder POP-Sorbitan- oder -Zucker-Addukte, Alky- oder Aryl-Sulfate, Sulfonate und Phosphate oder die entsprechenden PO-Ether-Addukte. Ferner geeignete Oligo- oder Polymere, z.B. ausgehend von vinylischen Monomeren, von Acrylsäure, aus EO und/oder PO allein oder in Verbindung mit z.B. (poly-) Alkoholen oder (poly-) Aminen. Ferner können Einsatz finden Lignin und seine Sulfonsäure-Derivate, einfache und modifizierte Cellulosen, aromatische und/oder aliphatische Sulfonsäuren sowie deren Addukte mit Formaldehyd.
  • Es können in den Formulierungen Haftmittel wie Carboxymethylcellulose, natürliche und synthetische pulvrige, körnige oder latexförmige Polymere verwendet werden, wie Gummiarabicum, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat, sowie natürliche Phospholipide, wie Kephaline und Lecithine und synthetische Phospholipide.
  • Es können Farbstoffe wie anorganische Pigmente, z.B. Eisenoxid, Titanoxid, Ferrocyanblau und organische Farbstoffe, wie Alizarin-, Azo- und Metallphthalocyaninfarbstoffe und Spurennährstoffe wie Salze von Eisen, Mangan, Bor, Kupfer, Kobalt, Molybdän und Zink verwendet werden.
  • Weitere Additive können Duftstoffe, mineralische oder vegetabile gegebenenfalls modifizierte Öle, Wachse und Nährstoffe (auch Spurennährstoffe), wie Salze von Eisen, Mangan, Bor, Kupfer, Kobalt, Molybdän und Zink sein.
  • Weiterhin enthalten sein können Stabilisatoren wie Kältestabilisatoren, Konservierungsmittel, Oxidationsschutzmittel, Lichtschutzmittel oder andere die chemische und/oder physikalische Stabilität verbessernde Mittel.
  • Die Formulierungen enthalten im allgemeinen zwischen 0,01 und 98 Gew.-% Wirkstoff, vorzugsweise zwischen 0,5 und 90 %.
  • Der erfindungsgemäße Wirkstoff kann in seinen handelsüblichen Formulierungen sowie in den aus diesen Formulierungen bereiteten Anwendungsformen in Mischung mit anderen Wirkstoffen wie Insektiziden, Lockstoffen, Sterilantien, Bakteriziden, Akariziden, Nematiziden, Fungiziden, wachstumsregulierenden Stoffen, Herbiziden, Safenern, Düngemitteln oder Semiochemicals vorliegen.
  • Die Erfindung betrifft die Verwendung von Chlornikotinylen, um Pflanzen gegen Pilze, Bakterien, Viren zu schützen. Chlornikotinyle führen unabhängig von einer Insektenbekämpfung zu einem guten Schutz der Pflanze vor Schäden durch pilzliche, bakterielle oder virale Pathogene.
  • Vorteile gegenüber anderen möglichen Verfahren sind die geringen Aufwandmengen, um diesen Schutz zu erreichen, die hohe Pflanzenverträglichkeit und die bestehenden Zulassungen zur Verwendung der Chlornikotinyle in der Landwirtschaft. Außerdem kann mit einem Wirkstoff ein Schutz gegen eine Vielzahl von Pathogenen erreicht werden.
  • Um einen Schutz vor Pathogenen zu erhalten, können die Pflanzen mit Einzelwirkstoffen oder mit Kombinationen von Chlornikotinylen behandelt werden.
  • Ferner lässt sich die beschriebene positive Wirkung der Chlornikotinyle auf die pflanzeneigenen Abwehrkräfte durch eine zusätzliche Behandlung mit fungiziden oder herbiziden Wirkstoffen unterstützen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt dieser Schutz durch die Induktion von PR Proteinen als Folge der Behandlung mit Chlornikotinylen.
  • Bevorzugte Chlornikotinyle sind Imidacloprid, Clothianidin , Dinotefuran, Thiamethoxam, Thiacloprid, Acetamiprid und Nitenpyram. Besonders bevorzugte Chlornikotinyle sind Imidacloprid, Thiacloprid, Clothianidin und Thiamethoxam. Ganz besonders bevorzugt ist Imidacloprid.
  • Besonders bevorzugt werden erfindungsgemäß Pflanzen der jeweils handelsüblichen oder in Gebrauch befindlichen Pflanzensorten behandelt. Unter Pflanzensorten versteht man Pflanzen mit neuen Eigenschaften ("Traits"), die sowohl durch konventionelle Züchtung, durch Mutagenese oder mit Hilfe rekombinanter DNA-Techniken, gezüchtet worden sind. Kulturpflanzen können demnach Pflanzen sein, die durch konventionelle Züchtungs- und Optimierungsmethoden oder durch biotechnologische und gentechnologische Methoden oder Kombinationen dieser Methoden erhalten werden können, einschließlich der transgenen Pflanzen und einschließlich der durch Sortenschutzrechte schützbaren oder nicht schützbaren Pflanzensorten.
  • Bevorzugte Pflanzen sind Gerste, Tabak, Tomate, Weizen, Mais, Reis, Soja, Baumwolle, Raps, Kartoffel, Kohlarten, Paprika, Aubergine, Gurke, Salat, Melone, Turf, Zitrus, Reben, Kaffee, Tee, Hopfen, Kernobst, Steinobst und Beerenobst.
  • Besonders bevorzugt ist Gerste.
  • Die erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich insbesondere auch zur Anwendung an transgenen Pflanzen und transgenem Saatgut. Bevorzugte Chlornikotinyle für diese Anwendung sind Imidacloprid, Clothianidin und Thiamethoxam. Ganz besonders bevorzugt für diese Anwendung ist Imidacloprid.
  • Bevorzugte Pathogene sind Phytophthora nicotianae, Peronospora tabacinae, Phytophthora infestans, Sphaerotheca fuliginea, Phakopsora pachyrhizi, Ramularia gossypii, Rhizoctonia solani, Curvularia spec., Pyrenophora spec., Sclerotinia homoeocarpa, Erysiphe graminis, Colletotrichum graminicola.
  • Bevorzugte Zeitpunkte für die Applikation von Chlornikotinylen zur Pathogenabwehr sind Saatgut-, Boden-, Nährlösungs-, Stamm- und/oder Blattbehandlungen mit den zugelassenen Aufwandmengen.
  • Die Mengen eines Chlornikotinyls, um die erfindungsgemäßen Eigenschaften zu erreichen, können in einem größeren Bereich variiert werden. Bevorzugt werden zum Erreichen des erfinderischen Effekts Konzentrationen von 0,00001 % bis 0,05% verwendet, besonders bevorzugt von 0,000025% bis 0,025% und ganz besonders bevorzugt von 0,000025% bis 0,005%. Wenn Mischungen eingesetzt werden, liegt die Konzentration der Wirkstoffkombinationen vorzugsweise zwischen 0,000025% und 0,005%, besonders bevorzugt zwischen 0,00005% und 0,001%. Bei den angegebenen Werten handelt es sich vor- und nachstehend, soweit nicht anders angegeben, um Gewichtsprozent.
  • Das folgende Beispiel beschreibt die Erfindung im Einzelnen.
    •
  • Beispiel 1
  • Induktion von PR Proteinen in Gerste nach Behandlung mit Imidacloprid
  • Gerstensamen (Varietät Baronesse) wurden in Töpfen mit Erde ca. 2 cm tief gesät (1250 g sandiger Lehmboden/Topf; Bodenfeuchte auf 70% der max. Wasserhaltekapazität eingestellt) und in einer Klimakammer unter definierten Licht-, Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen (15 h Weißlicht, 70 % Luftfeuchtigkeit, 23-19°C Tag/Nacht) kultiviert.
  • 14 Tage nach dem Auflaufen der Gerstenpflanzen wurden 10 mg Imidacloprid pro Pflanze gelöst in 100 ml Wasser mittels einer Pipette um die Sprossbasis herum auf den Boden appliziert. In die Kontrolltöpfe wurde das gleiche Volumen Wasser ohne Wirkstoff appliziert. Nach der Bodenbehandlung wurden die Pflanzen nicht mehr gegossen. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Applikation (0.25; 1; 6; 8; 11; 13; 15; 16 und 17 Tage wurden die Blätter geerntet, in Flüssig-Stickstoff schockgefroren und bis zur Aufarbeitung bei –80°C gelagert.
  • Die Herstellung der markierten RNA-Sonden für die DNA-Chip-Hybridisierung erfolgte nach den Protokollen (Expression Analysis, Technical Manual) der Firma Affymetrix (Affymetrix Inc., 3380 Central Expressway, Santa Clara, CA, USA). Aus je 500 mg der geernteten Blätter wurde zunächst Gesamt-RNA isoliert. Je 10 μg Gesamt-RNA wurden für die Erst- und Zweitstrang cDNA-Synthese verwendet. Die cDNA wurde mit T7-Polymerase amplifiziert und dabei gleichzeitig mit Biotin-UTP markiert. Je 20 μg dieser biotinylierten eDNA wurden für die Hybridisierung des Gerste Genom-Arrays (Gene Chip Barley 1, Best.-Nr.: 511012) von Affymetrix eingesetzt. Dieser DNA-Microarray enthält DNA-Sequenzen von 22840 Genen, die aus insgesamt 400000 EST-Sequenzen (Expressed Sequence Tag-Sequenzen) zusammengesetzt sind. Anschließend wurden die DNA-Microarrays in der Affymetrix Fluidics Station gewaschen, mit Streptavidin/Phycoerythrin (Molecular Probes, P/N S-866) gefärbt und mit dem Affymetrix Gene Chip Scanner 3000 gescannt. Die erhaltenen Fluoreszenzdaten wurden mit der Software Microarray Suite 5 von Affymetrix und der Software Expressionist Pro der Firma GeneData analysiert. Nach erfolgter Qualitätskontrolle wurden alle DNA-Chip-Analysen in einer Datenbank gespeichert. Da das Affymetrix Gene Chip System auf der Messung der absoluten Expressionswerte der enthaltenen Gene beruht, wurden die Expressionswerte der biologischen Replikate von behandelten- und unbehandelten Pflanzen nach erfolgter Normalisierung jeweils gemittelt (Medianberechnung). Mit Hilfe der statistischen Methode ANOVA wurden die Gene identifiziert, deren Expression sich in den Imidacloprid behandelten Pflanzen erhöhte aber in den unbehandelten Kontrollen relativ konstant blieb. Die Zusammenstellung von Gengruppen aus bestimmten Stoffwechselwegen, Signaltransduktionsketten oder Funktionen erfolgte durch Key Word-Suche in den von Affymetrix mitgelieferten Annotationen der Gene und durch Zuordnung der Gene zu ihren entsprechenden Gene Ontology Annotationen (Gene Ontology Consortium).
  • Eine Durchsicht von Gengruppen aus Signaltransduktionsketten und Stoffwechselwegen, die mit Stresstoleranz und Pathogenabwehr in Zusammenhang stehen, ergab u.a. eine starke Induktion von Genen für PR-Proteine in behandelten gegenüber nicht behandelten Pflanzen (Tabelle 1-3). Tabelle 1 Pathogenesis related protein" Gene, durch Imidacloprid induziert
    Figure 00120001
  • Figure 00130001
  • Figure 00140001
  • Tabelle 3 Induktionsfaktor = Expression (behandelt)/ Expression (unbehandelt) als Funktion der Zeitpunkte in Tagen (d).
    Figure 00150001

Claims (15)

  1. Verwendung zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Klasse der Chlornikotinyle der Formel (I),
    Figure 00160001
    worin Het für einen jeweils gegebenenfalls einfach oder mehrfach durch Fluor, Chlor, Methyl oder Ethyl substituierten Heterocyclus ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Heterocyclen steht: Pyrid-3-yl, Pyrid-5-yl, 3-Pyridinio, 1-Oxido-5-pyridinio, 1-Oxido-5-pyridinio, Tetrahydrofuran-3-yl, Thiazol-5-yl, A für C1-C6-Alkyl, N(R1)(R2) oder S(R2) steht, worin R1 für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, Phenyl-C1-C4-Alkyl, C3-C6-Cycloalkyl, C2-C6-Alkenyl oder C2-C6-Alkenyl steht, und R2 für C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C2-C6-Alkinyl, -C(=O)-CH3 oder Benzyl steht, R für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C2-C6-Alkinyl, -C(=O)-CH3 oder Benzyl steht oder gemeinsam mit R2 für eine der folgenden Gruppen steht: -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-S-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-N(CH3)-CH2-, und X für N-NO2, N-CN oder CH-NO2 steht, gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren weiteren Pflanzenschutzwirkstoffen zur Steigerung der pflanzeneigenen Abwehrkräfte.
  2. Verwendung zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Klasse der Chlornikotinyle der Formel (I) gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Chlornikotinylen um Imidacloprid, Clothianidin, Dinotefuran, Thiamethoxam, Thiacloprid, Acetamiprid oder Nitenpyram handelt.
  3. Verwendung zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Klasse der Chlornikotinyle der Formel (I) gemäß Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Chlornikotinyl um Imidacloprid handelt.
  4. Verwendung zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Klasse der Chlornikotinyle der Formel (I) gemäß einem der Ansprüche 1-3 gekennzeichnet dadurch, dass die Pflanzen transgen sind.
  5. Verwendung zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Klasse der Chlornikotinyle der Formel (I) gemäß Anspruch 1 zum Schutz von Pflanzen vor biotischen Stressfaktoren.
  6. Verfahren zur Induktion von PR Proteinen in Pflanzen durch die Behandlung der Pflanzen mit Chlornikotinylen. dadurch gekennzeichnet dass, Pflanzen mit zumindest einer Verbindung ausgewählt aus der Klasse der Chlornikotinyle der Formel (I),
    Figure 00170001
    worin Het für einen jeweils gegebenenfalls einfach oder mehrfach durch Fluor, Chlor, Methyl oder Ethyl substituierten Heterocyclus ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Heterocyclen steht: Pyrid-3-yl, Pyrid-5-yl, 3-Pyridinio, 1-Oxido-5-pyridinio, 1-Oxido-5-pyridinio, Tetrahydrofuran-3-yl, Thiazol-5-yl, A für C1-C6-Alkyl, -N(R1)(R2) oder S(R2) steht, worin R1 für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, Phenyl-C1-C4-Alkyl, C3-C6-Cycloalkyl, C2-C6-Alkenyl oder C2-C6-Alkinyl steht, und R2 für C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C2-C6-Alkinyl, -C(=O)-CH3 oder Benzyl steht, R für Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, C2-C6-Alkenyl, C2-C6-Alkinyl, -C(=O)-CH3 oder Benzyl steht oder gemeinsam mit R2 für eine der folgenden Gruppen steht: -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-S-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-N(CH3)-CH2-, und X für N-NO2, N-CN oder CH-NO2 steht, gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren weiteren Pflanzenschutzwirkstoffen behandelt werden.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Chlornikotinylen um Imidacloprid, Clothianidin, Dinotefuran, Thiamethoxam, Thiacloprid, Acetamiprid oder Nitenpyram handelt.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Chlornikotinyl um Imidacloprid handelt.
  9. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Pflanzen um Gerste, Tabak, Tomate, Weizen, Mais, Reis, Soja, Baumwolle, Raps, Kartoffel, Kohlarten, Paprika, Aubergine, Gurke, Salat, Melone, Turf, Zitrus, Reben, Kaffee, Tee, Hopfen, Kernobst, Steinobst oder Beerenobst handelt.
  10. Verfahren zum Schutz von Pflanzen vor Befall durch pilzliche, bakterielle oder virale Pathogene durch die Behandlung mit Chlornikotinylen.
  11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanzen mit Imidacloprid behandelt werden.
  12. Verwendung von Chlornikotinylen zum Schutz von Pflanzen vor Schädigung durch pilzliche, bakterielle oder virale Pathogene.
  13. Verwendung von Chlornikotinylen gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Chlornikotinylen um Imidacloprid, Clothianidin, Dinotefuran, Thiamethoxam, Thiacloprid, Acetamiprid oder Nitenpyram handelt.
  14. Verwendung von Chlornikotinylen gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Chlornikotinyl Imidacloprid ist.
  15. Verwendung von Imidacloprid gemäß Anspruch 14, gekennzeichnet dadurch, dass der Schutz vor Schädigung durch pilzliche, bakterielle oder virale Pathogene durch eine Induktion von PR Proteinen erfolgt.
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