DE102006011486A1

DE102006011486A1 - Verwendung neuer Substanzen zur Pathogenabwehr und zur Wachstumsförderung bei Kulturpflanzen

Info

Publication number: DE102006011486A1
Application number: DE200610011486
Authority: DE
Inventors: Joachim Hauber; Wilhelm Schäfer
Original assignee: Heinrich Pette Institute of Leibniz Institute for Experimental Virology; Universitaet Hamburg
Current assignee: Heinrich Pette Institute of Leibniz Institute for Experimental Virology; Universitaet Hamburg
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2007-11-08
Also published as: WO2007104518A3; WO2007104518A2

Abstract

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von Substanzen, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmen, zur Bekämpfung von Phytopathogenen. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ferner die Verwendung des Hemmstoffs zur Förderung des Wachstums bei Kulturpflanzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Substanzen, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmen, zur Bekämpfung von Phytopathogenen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung dieser Hemmstoffe zur Förderung des Wachstums bei Kulturpflanzen.
Während einige Pilzarten als Saprophyten totes Zellulosehaltiges Material zersetzen, befallen pathogene Pilzarten lebende Organismen. Diese pathogenen Pilze gliedern sich in humanpathogene und phytopathogene Pilze auf. Letztere können zu erheblichen Ertrags- und Qualitätseinbußen beim Anbau von Kul turpflanzen und zusätzlich zu einer Schädigung des Ernteguts während der Lagerung durch sogenannte Lagerschädlinge führen.
Die Verbreitung von phytopathogenen Pilzen, beispielsweise von Fusarium graminearum, erfolgt sowohl sexuell über Ascosporen, die in Fruchtkörpern gebildet und im Frühjahr bei feuchter Witterung ausgeschleudert werden, als auch asexuell über Makrokonidien. Dabei sind die Ascosporen maßgeblich für die Befallstärke zu Beginn der Saison verantwortlich, wenn diese auf die Pflanzen gelangen und dort Infektionen auslösen. Weiterhin sind Pflanzen zum Zeitpunkt der Blüte deutlich anfälliger gegenüber einer Infektion als zu früheren oder späteren Zeitpunkten. Die Überwinterung vieler phytopathogener Pilze erfolgt auf Ernteresten, die nach der Ernte auf dem Feld verbleiben.
Ein Beispiel für die direkte Schadwirkung von phytopathogenen Pilze der Gattung Fusarium mit Einfluß auf den Feldertrag und dessen Qualität (z.B. schlechtere Back-, Brau- und Saatgutqualität) ist die sogenannte partielle bzw. völlige Taubährigkeit und die Bildung sogenannter Schmacht- oder Kümmerkörner.
Neben der Ertrags- oder Qualitätsminderung durch einen Pilzbefall sind die von den Pilzen produzierten Stoffwechselprodukte, die sogenannten Mykotoxine, welche die Ernteprodukte belasten, in letzter Zeit als weiteres großes Problem ins Zentrum des öffentlichen und wissenschaftlichen Interesses gerückt.
Die von Pilzen auf der Pflanze oder während der Lagerung des Ernteguts auf diesem gebildeten Mykotoxine sind problematisch, da sie nach der Ernte nur schwer oder gar nicht aus dem Erntegut entfernt werden können und so teilweise in Nahrungsmittel des Menschen oder Futtermittel von Tieren gelangen können. Solche, beispielsweise mit Fusarium-Toxinen belasteten Lebens- oder Futtermittel können bei Mensch und Tier schwere Vergiftungen (Toxikosen) mit erheblichen gesundheitlichen Problemen auslösen.
Bislang wurden etwa 100 von Fusarien gebildete Toxine identifiziert, die anhand ihrer chemischen Struktur in drei Hauptgruppen eingeteilt wurden.
Mitglieder der ersten Gruppe der Trichothecene sind u.a. Mono- und Diacetoxyscirpenol, T-2-Toxin (oder Neosolaniol), HT-2-Toxin, Deoxynivalenol (DON), Nivalenol und Fusarenon X.
Das Deoxynivalenol und das Nivalenol aus dieser Gruppe gehören zu den heute im Getreideanbau bedeutendsten Mykotoxinen. Beide Toxine werden vor allem durch Fusarium graminearum, aber auch durch Fusarium culmorum und Fusarium crookwellense gebildet.
Trichothecene allgemein sind starke Hemmstoffe der Proteinsynthese und wirken zellschädigend, aber vermutlich nicht krebserzeugend. Weiterhin wirken sie hauttoxisch, greifen das Verdauungssystem an und beeinträchtigen das Nervensystem, die Blutbildung und das Immunsystem. Die häufigsten Beschwerden, die bei einer Vergiftung mit Toxinen aus der Gruppe der Trichothecene über die Nahrung auftreten, sind Erbrechen, Durchfall und Hautreaktionen.
Das nur gering toxische Zearalenon gehört in die zweite Gruppe. Trotz seiner geringen Toxizität führt dieses Toxin wegen seiner ausgeprägten östrogenen und anabolen Wirkung zu Schäden vor allem beim Nutzvieh, da eine länger andauernde Aufnahme dieses Toxin mit einer Schwellung der weiblichen Genitalien beginnend bis zur Unfruchtbarkeit oder zu Scheinschwangerschaften führen kann.
Zu der dritten Gruppe gerechnet werden die Fumonisine, zu denen mit dem Fumonisin B1 ein hochtoxischer, krebserregender Stoff gehört, der in die Biosynthese von Sphingosin, einem Baustein der Lipide, eingreift. Während bei Nutztieren eine Intoxikation mit Fumonisin B1 u.a. zu der durch die pathologische Veränderung der weißen Hirnsubstanz gekennzeichneten, potentiell tödlich verlaufenden equinen Leukoenzephalomalazie (ELEM, eine Gehirnerkrankung bei Pferden), zu Lungenödemen bei Schweinen (PPE-Syndrom, "porcine pulmonary edema") und dem als „toxic feed syndrome" umschriebenen Krankheitsbild bei Geflü gel führen kann, hat sich bei Versuchen mit Ratten gezeigt, daß eine Vergiftung mit Fumonisin B1 Leberkrebs auslösen kann.
Eine Vergiftung mit diesem Toxin bzw. generell hohe Fumonisinkonzentrationen im Mais werden auch als Ursache für das verstärkte Austreten von Speiseröhrenkrebs in Teilgebieten Südafrikas, Chinas und möglicherweise auch Italien diskutiert.
Der Befall von Kulturpflanzen mit einigen phytopathogenen Pilzen kann momentan noch nicht zufriedenstellend bekämpft werden. Während es gegen einige Pilze sehr gute Fungizide oder durch Züchtung erhaltene Pflanzen mit verbesserter Resistenz gibt, stehen für andere Phytopathogene, allen voran für Fusarium, weder resistente Kulturpflanzen im Feld noch durch ausreichend gute Fungizide bereit.
Bei Fusarien waren bisher Versuche, durch gezielte Eingriffe in den Lebenszyklus der Pilze den Pilzbefall zu verringern, bislang nicht erfolgreich. Weiterhin führte auch eine Umstellung des Anbaus der Kulturpflanzen auf bodenschonende, nicht-wendende Anbauverfahren nicht zu positiven Ergebnissen, da diese ackerbaulichen Veränderungen beispielsweise den Befall mit Ährenfusariosen sogar förderten. Die Behandlung von beispielsweise Fusarium graminearum mit Fungiziden zur Reduzierung des Toxingehaltes im Erntegut stellte sich als problematisch heraus, da der Wirkungsgrad des Fungizideinsatzes im Hinblick auf die Belastung des Erntegutes mit dem Mykotoxin Deoxynivalenol entweder zu gering war, oder die Toxinbelastung, d.h. der Deoxynivalenolgehalt, im Vergleich zu Kontrollen durch den Fungizideinsatz sogar erhöht war.
Andere Untersuchungen der Veränderung der Belastung des Erntegutes mit verschiedenen Toxinen beim Einsatz von Fungiziden zeigten, daß Fungizide allgemein entweder nur eine geringe, teilweise aber sogar eine befallsfördernde, d.h. eine belastungssteigernde Wirkung haben. Momentan bietet keines der zurzeit auf dem Markt erhältlichen Fungizide einen ausreichenden Schutz z.B. gegenüber Fusarium-Pilzen und kann auf diese Weise die Toxinbelastung des Erntegutes ausreichend verringern.
Ähnliche Probleme finden sich auch bei anderen Pilzen als den Pilzen der Gattung Fusarium.
Ein anderer Ansatz ist die gentechnische oder züchterische Entwicklung robuster oder resistenter Kulturpflanzensorten, um die Empfindlichkeit der Pflanzen gegenüber einem Befall mit Phytopathogenen zu verringern bzw. um die Pflanzen gegenüber einem Befall resistent zu machen. Da einerseits die Entwicklung einer neuen marktreifen Sorte beispielsweise bei allen Getreidearten im Schnitt 10 Jahre dauert, sie sehr aufwendig ist und andererseits häufig robuste oder resistente Linien Einbussen hinsichtlich anderer wesentlicher Pflanzenmerkmale, wie beispielsweise der Standfestigkeit oder der Ertragsstabilität, aufweisen, sind noch nicht für alle Kulturpflanzen robuste oder resistente Pflanzen gegen die bedeutendsten Phytopathogene verfügbar, die hinsichtlich ihrer Leistung mit den momentan verwendeten Hochleistungsarten vergleichbar sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Belastung von Nahrungs- und Futtermitteln mit Toxinen aus Phytopathogenen zu reduzieren und den Ernteertrag bei Kulturpflanzen zu erhöhen.
Zur Lösung der Aufgabe wird der Gegenstand der angefügten Ansprüche vorgeschlagen.
Überraschenderweise zeigte sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Pilzen der Gattung Fusarium, daß eine Inhibierung der der Deoxyhypusinsynthase (DHS) das Wachstum des Pilzes negativ beeinflusst und diese Wirkung für eine Bekämpfung von Phytopathogenen eingesetzt werden kann.
Die Deoxyhypusinsynthase (DHS) ist eines der beiden Enzyme, die für die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form verantwortlich sind.
Nach einer Vielzahl von Organismen aus dem mikrobiologischen und zoologischen Bereich wurde die Deoxyhypusinsynthase mitt lerweile auch im Tabak (OBER & HARTMANN (1999) J. Biol. Chem. 274(45): 32040–32047) identifiziert.
Die Gene für die DHS und den eIF-5A wurden weiterhin von WANG et al. (J. Biol. Chem. 276(20): 17541–17549 (2001)) auch in der Tomate identifiziert, wobei eine Induzierung dieser Gene während der Seneszenz der Pflanze nachgewiesen werden konnte.
Der eukaryotische Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) als Substrat der DHS ist ein kleines Protein von 17,5 kDa, das vermutlich in Eukaryoten und Archaebakterien ubiquitär vorkommt (OBER & HARTMANN, loc. cit.). Das Protein wird als inaktive Form translatiert und wird erst durch die posttranslationelle Modifizierung des Lysins an Position 50 innerhalb des 154-Aminosäurenproteins in zwei Schritten in die aktive Form überführt. Während dieser Modifizierung wird in einem ersten Schritt der Aminobutylrest eines Spermidins NAD-abhängig auf die ε-NH₂-Gruppe des Lysins übertragen, wodurch ein inaktives eIF-5A-Zwischenprodukt entsteht, das ein Deoxyhypusin anstelle des modifizierten Lysins trägt. Im zweiten Schritt entsteht dann durch Hydroxylierung des Deoxyhypusins zum Hypusin (N^ε-(4-amino-2-hydroxybutyl)lysin) die aktive Form des eIF-5A. Der erste Reaktionsschritt wird dabei durch die Deoxyhypusinsynthase (DHS), der zweite Schritt durch die Deoxyhypusinhydroxylase (DHH) katalysiert (PARK et al. (1994) J. Biol. Chem. 269(45): 27827–27832; SOMMER et al. (2004) J. Biomolecular Screening 9(5): 434–438).
eIF-5A ist das einzige bisher bekannte zelluläre Protein, das die ungewöhnliche und seltene Aminosäure Hypusin enthält. Die Biosynthese des Hypusins und die Bildung der aktiven Form des eIF-5A erfolgt für gewöhnlich äußerst effizient, da weder der unmodifizierte, inaktive eIF-5A-Vorläufer noch das Deoxyhypusin-enthaltende Zwischenprodukt in der Zelle nachweisbar sind (PARK et al., loc. cit.). Mit der Umwandlung des Lysins in das Hypusin ist die Reifung des inaktiven eIF-5A in das aktive eIF-5A vollendet, wobei das Hypusin für die biologische Aktivität des eIF-5A entscheidend ist.
Die Funktion des eIF-5A konnte bisher noch nicht abschließend geklärt werden. Die anfänglich vermutete Funktion als genereller Translationsinitiationsfaktor konnte nicht bestätigt werden, da die Proteinsynthese in eIF-5A-defizienten Hefezellen nur um ca. 30% verringert und das Polysomenprofil nur geringfügig verändert ist (WANG et al.; loc. cit.). Die Tatsache, daß eine künstliche Deaktivierung der Deoxyhypusinsynthase (DHS) in Hefezellen zu einem Verlust der Teilungsfähigkeit der Zellen führte und die Zellen sich statt dessen vergrößerten, führte zu dem Schluß, daß aktiviertes eIF-5A die Translation einer Untergruppe von mRNAs erleichtert, die für die Zellteilung benötigt werden, und eIF-5A daher für die Zellproliferation wichtig ist (PARK et al., loc. cit.).
Andere Daten aus Versuchen mit Säugerzellen legen nahe, daß eIF-5A ein nukleocytoplasmatisches Shuttle-Protein ist, das aktiv aus dem Kern exportiert wird, wobei die Hypusinmodifikation an diesem Vorgang möglicherweise beteiligt ist (LIPOWSKY et al. (2000) EMBO J. 19: 4362–4371; ROSORIUS et al. (1999) J. Cell Sci. 112: 2369–2380). Weiterhin konnte gezeigt werden, daß eIF-5A ein zellulärer Kofaktor des regulatorischen HIV-1 Proteins Rev ist (RUHL et al. (1993) J. Cell Biol. 123: 1309–1320; BEVEC et al. (1996) Science 271: 1858–1860). Rev ist ein essenzieller viraler Regulator, der sich ständig zwischen dem Kern und dem Cytoplasma der Wirtszelle bewegt, und so an der HIV-1 Rev-vermittelten trans-Aktivierung beteiligt ist.
Auf diese Weise vermittelt Rev den nukleocytoplasmatischen Transport von unvollständig gespleißten und ungespleißten viralen mRNAs (POLLLARD & MALIM (1998) Annu. Rev. Microbiol. 52: 491–532). Als Kofaktor dieses Enzyms spielt eIF-5A eine entscheidende Rolle bei der nukleocytoplasmatischen Translokation von Rev und dem Rev-vermittelten Export viraler RNA (BEVEC et al. (1996) Science 271: 1858–1860; ELFGANG et al. (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 6229–6234; HAUBER et al. (2005) J. Clin. Invest. 115(1): 76–85).
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde nun überraschenderweise gefunden, dass Substanzen, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmen, zur Bekämpfung von Phytopathogenen geeignet sind. Überraschenderweise sind diese Substanzen zur Förderung des Wachstums bei Kulturpflanzen geeignet.
Das vierwertige Guanylhydrazon CNI-1493 (auch als AXD455 oder Semapimod bezeichnet; siehe die folgende Strukturformel) wurde in diesem Zusammenhang als wirksamer Inhibitor der DHS identifiziert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Verwendung einer Substanz, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt (nachfolgend als "Hemmstoff" bezeichnet), zur Bekämpfung von Phytopathogenen. Damit wird die gestellte Aufgabe gelöst, nämlich die Belastung von Nahrungs- und Futtermitteln mit Toxinen aus Phytopathogenen zu reduzieren und/oder den Ernteertrag bei Kulturpflanzen zu erhöhen.
Es konnte gezeigt werden, dass die erfindungsgemäße Verwendung des Hemmstoffs das Wachstum von Phytopathogenen hemmt, und dadurch eine effiziente Bekämpfung von Phytopathogenen möglich ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Phytopathogene Phytopathogene von Kulturpflanzen.
Durch die Bekämpfung von Phytopathogenen von Kulturpflanzen im Sinne einer Verlangsamung oder Unterdrückung der Ausbreitung eines Phytopathogens auf einer Pflanze bzw. im Feld führt die erfindungsgemäße Verwendung zu einer Verringerung der Mykotoxinbelastung der Kulturpflanzen.
Ein Pathogen ist im allgemeinen ein Erreger, der die Fähigkeit besitzt, eine Krankheit zu verursachen. Dabei ist zwischen human-, tier- und pflanzenpathogenen Erregern zu unterscheiden, die jeweils spezifisch bei Mensch, Tier oder Pflanze eine Krankheit hervorrufen. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe "Pflanzenpathogen" oder "Phytopathogen", die austauschbar verwendet werden können, einen pathogenen Erreger, der nach Befall einer Pflanze deren Wachstum, Fortpflanzung oder Fruchtbildung hemmt oder beeinträchtigt, z.B. durch die Entwicklung von Krankheiten auf der Pflanze, und auf diese Weise wirtschaftliche Schäden verursacht. Von diesen Begriffen werden für die Zwecke der vorliegenden Erfindung auch solche Erreger umfasst, die gelagertes Erntegut befallen und zu einer Belastung des Ernteguts mit Phytotoxinen führen, ohne zwangsläufig die Pflanze selbst zu befallen.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt ist eine Verwendung der Substanz gegen phytopathogene Pilze. In solchen Ausführungsformen ist das Phytopathogen, zu dessen Bekämpfung der Hemmstoff verwendet wird, ein phytopathogener Pilz.
Dabei werden die zu bekämpfenden phytopathogenen Pilze bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus den Gattungen Alternaria, Bipolaris, Blumeria, Botrytis, Bremia, Calviceps, Cercospora, Cladosporium, Colletotrichum, Corynespora, Diaporthe, Diplocarpon, Drechslera, Elsinoe, Erysiphe, Fusarium, Gaeumannomycetes, Gibberella, Gloeodes, Gloeosporium, Glomerella, Gymnosporangium, Leptothryium, Leveillula, Mycosphaerella, Peronospora, Phaeoisariopsis, Phomopsis, Phyllactinia, Physalospora, Phytophthora, Plasmopara, Podosphaera, Pseudocercosporella, Pseudoperonospora, Puccinia, Pyricularia, Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia, Sphaceloma, Sphaerotheca, Stagonospora, Tilletia, Typhula, Uncinula, Uromyces, Ustilago und Verticillium. Der Begriff der "Gattung" bezeichnet dabei eine hierarchische Ordnungsstufe in der biologischen Systematik der Organismen darstellt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Physalospora die Art Physalospora canker, wobei der Begriff der "Art" eine hierarchische Ordnungsstufe in der biologischen Systematik der Organismen unterhalb der Gattung darstellt.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Blumeria die Art Blumeria graminis.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Botrytis die Art Botryris cinerea.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Corynespora die Art Corynespora melonis.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Diplocarpon die Art Diplocarpon rosae.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Elsinoe die Art Elsinoe fawcetti.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Diaporthe die Art Diaporthe citri.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Erysiphe die Art Erysiphe cichoracearum.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Sphaerotheca die Art Sphaerotheca fuliginea.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Leveilulla die Art Leveilulla taurica.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Phyllactina die Art Phyllactina kakicola.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Gloesporium die Art Gloesporium kaki.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Gymnosporangium die Art Gymnosporangium yamadae.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Leptothryium die Art Leptothryium pomi.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Podosphaera die Art Podosphaera leucotricha.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Gloeodes die Art Gloeodes pomigena.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Cladosporium die Art Cladosporium carpophilum.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Phytophthora die Art Phytophthora infestans.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Glomerella die Art Glomerella cingulata.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Phaeoisariopsis die Art Phaeoisariopsis vitis.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Sphaceloma die Art Sphaceloma ampelina.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Pseudocercosporella um die Art Pseudocercosporella herpotrichoides.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Pyricularia die Art Pyricularia oryzae (Magnaporthe grisea).
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Stagonospora die Art Stagonospora nodorum.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Uncinula die Art Uncinula necator.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der phytopathogene Pilz der Gattung Gaeumannomyces die Art Gaeumannomyces graminis.
Eine Bekämpfung des Befalls von Kulturpflanzen mit phytopathogenen Pilzen der Gattung Fusarium ist ein bevorzugtes Ziel der erfindungsgemäßen Verwendung des Hemmstoffes.
Die Pilze der Gattung Fusarium gehören zu der natürlichen Mikroflora des Bodens und tragen zum natürlichen Abbau der Biomasse bei, um sie als Nährstoffe wieder verfügbar zu machen. Jedoch sind Pilze dieser Gattung auch bedeutende Krankheitserreger im Getreideanbau, die wegen der Verursachung von Krankheiten zu Qualitäts- und Ertragseinbußen führen.
Bevorzugt sind die erfindungsgemäß bekämpften phytopathogenen Pilze der Gattung Fusarium ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fusarium dimerium, Fusarium culmorum, Fusarium merismoides, Fusarium decemcellulare, Fusarium chlamydosporum, Fusarium moniliforme, Fusarium proliferatum, Fusarium anthophilum, Fusarium subglutinans, Fusarium nygamai, Fusarium sambucinum, Fusarium crookwellense, Fusarium graminearum, Fusarium moniliforme, Fusarium oxysporum, Fusarium poae, Fusarium avenaceum spp. avenaceum, Fusarium avenaceum spp. aywerte, Fusarium avenaceum spp. nurragi, Fusarium heterosporum, Fusarium acuminatum spp. acuminatum, Fusarium acuminatum spp. armeniacum, Fusarium longipes, Fusarium compactum, Fusarium equiseti, Fusarium scripi, Fusarium polyphialidicum, Fusarium semitectum, Fusarium beomiforme, Fusarium tricinctum, Fusarium sporotrichioides, Fusarium torulosum, Fusarium sambucinum Fusarium solani, Fusarium verticillioides, Fusarium graminearum, Fusarium pseudograminearum und Fusarium lateritium ausgewählt.
Ein Beispiel für den Befall von Getreide mit phytopathogenen Pilzen der Gattung Fusarium ist die sogenannte "partielle Taubährigkeit". Diese entsteht, wenn der Pilz bis in die Spindel der Ähre vordringt und die dort liegenden Kornanlagen infiziert. Durch eine Unterbrechung der Nährstoffversorgung beim Eindringen der Hyphen in die Leitbahnen kommt es zu einem vorzeitigen Ausbleichen einzelner Ährchen, Ährchengruppen oder des oberen Ährenteils an grünen Ähren und zur Kümmerkornbildung. Auf befallenen Spelzen und Körnern können sind die Schadpilze als rosafarbener Belag erkennbar sein.
Versuche haben nun überraschenderweise gezeigt, daß der Hemmstoff CNI-1493 (s. obige Formel) die besondere Eigenschaft aufweist, die Ausbreitung von Fusarium auf Weizen zu unterbinden (siehe 1 und 2). Wie in Beispiel 1 gezeigt ist, ist der Hemmstoff in der Lage, die Keimung von Fusarium-Konidien zu beeinträchtigen bzw. ganz zu unterdrücken (siehe Beispiel 1 und 1). Weiterhin vermag der Hemmstoff das Wachstum von Fusarium auf Weizenähren zu unterdrücken und so die Schädigung der Ährchen zu reduzieren (siehe Beispiel 2 und 2). Somit ist CNI-1493 als Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase ein wirksamer Hemmstoff, der die Infektion von Kulturpflanzen durch phytopathogene Pilze verhindern bzw. nach erfolgter Infektion eine Ausbreitung der Pilze wirksam unterdrücken kann. Auf diese Weise kann CNI-1493 die Ausbreitung eines phytopathogenen Pilzes zuverlässig stoppen und so die durch den Pilzbefall verursachten Qualitäts- und Ertragseinbußen vermindern oder verhindern. Die Substanz CNI-1493 ist daher erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wobei Salze oder (Chelat-)Komplexe, die dem Fachmann gut bekannt sind, ausdrücklich eingeschlossen sind. Soweit hierin von der Substanz CNI-1493 (auch unter Verwendung der Strukturformel oder anderer Bezeichnungen) die Rede ist, sind auch gleichzeitig diese Salze oder Komplexe gemeint, auch wenn es nicht ausdrücklich erwähnt ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Hemmstoff erfindungsgemäß zur Bekämpfung des Mutterkorns (Erreger: Claviceps purpurea) verwendet.
Das Mutterkorn ist ein auf Roggen, Triticale, Weizen, Gräser, Hafer sowie seltener auf Gerste vorkommender Pilz, der durch seine besondere, stark giftige Alkaloide enthaltende Fruchtform gekennzeichnet ist. Während der Blüte sind an den Ähren klebrige, gelbliche Tropfen, der sogenannte "Honigtau" sichtbar. Während der Reife entstehen dann anstelle der Karyopsen in einzelnen Ährchen lange, dicke, hornartig verbogene Sklerotien mit einer gefurchten, grau- bis schwarzvioletten Oberfläche. Die Sklerotien fallen zur Reifezeit bzw. beim Drusch auf den Boden oder werden mit geerntet.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Substanz, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiierungsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt, zur Wachstumsförderung bei Kulturpflanzen verwendet.
Die erfindungsgemäße Wachstumsförderung schlägt sich dabei vor allem in einer Erhöhung des Ernteertrages nieder, da durch die Förderung des Wachstums der Pflanze mehr oder größere Früchte erzielt werden.
Bevorzugt handelt es sich bei der Substanz, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt, und die zur Bekämpfung von Phytopathogenen auf Kulturpflanzen oder zur Erhöhung des Ernteertrages bei Kulturpflanzen verwendet wird, um einen Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) um das tetravalente Guanylhydrazon CNI-1493 (s. obige Formel).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) das bis-diguanylierte Amin N¹-guanyl-1,7-diaminoheptan (GC7) (JAKUS et al. (1993) J. Biol. Chem. 268: 13151–13159).
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist der Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) für die erfindungsgemäße Verwendung als Hemmstoff eine IC₅₀ von ≤ 10 μM auf. Dabei bezeichnet der Wert IC₅₀ jeweils die für den jeweiligen Hemmstoff spezifische Konzentration, bei welcher der von der DHS katalysierte enzymatische Schritt um 50% inhibiert wird (JAKUS et al., loc. cit.). Die Hemmstoffe sind dabei bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,3-Diaminopropan, 1,7-Diaminoheptan, 1,8-Diaminooctan, Spermidin, N¹,N⁷-bis-Guanyl-1,7-diaminoheptan, N¹,N⁸-bis-Guanyl-1,8-diaminooktan, N¹-Guanyl-1,8-diaminooctan, N¹-Guanylcaldin, N¹-Guanylspermidin, N⁸-Guanylspermidin und bis-guanyliertem Spermidin (Hirudonin).
Weiterhin hat sich überraschend gezeigt, daß eine Inokulierung von Ährchen des Weizens mit 10 μM CNI-1493 als Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase zu einer signifikanten Erhöhung des Korngewichts bei Weizen um ca. 20% im Vergleich zu Kontrollpflan zen, die mit Wasser inokuliert wurden (siehe Beispiel 4), führt (siehe 4B). Somit stellt dieser Hemmstoff eine wirksame Substanz dar, mit deren Hilfe durch äußere Anwendung der Ernteertrag von Nutzpflanzern erhöht werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Hemmstoff der Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form zur Bekämpfung von Phytopathogenen auf Kulturpflanzen oder zur Erhöhung des Ernteertrages bei Kulturpflanzen eine Kombination von mindestens zwei Hemmstoffen verwendet. Diese Kombination umfasst bevorzugt entweder mindestens zwei Hemmstoffe der Deoxyhypusinsynthase (DHS) oder mindestens zwei Hemmstoffe der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die verwendete Kombination mindestens einen Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) und mindestens einen Hemmstoff der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH).
Erfindungsgemäß bevorzugt ist der Hemmstoff der DHH die β-[N-(3-hydroxy-4-pyridon)]-α-amino-propionsäure, die auch als Mimosin bezeichnet wird (siehe HANAUSKE-ABEL et al. (1996) Biochim. Biophys. Acta 1221: 115–124).
Weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt sind DHH-Hemmstoffe ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ciclopirox, 2,2'-Dipyridyl, Deferiprone und Deferoxamine (siehe CLEMENT et al. (2002) Int. J. Cancer 100: 491–498). Für Ciclopirox ist in der Literatur bereits eine fungizide Wirkung gegenüber Dermathophyten und einigen anderen Pilzen beschrieben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung eignen sich die DHH-Hemmstoffe (einschließlich Ciclopirox) in besonderer Weise als Wirkstoffe in den oben genannten Kombinationen.
Die Kulturpflanzen bei denen eine erfindungsgemäße Verwendung des Hemmstoffs zur Pathogenbekämpfung und/oder Wachstumsförderung vorgesehen ist, sind bevorzugt Getreidepflanzen und Mais. Dazu gehören bevorzugt Weizen, Hartweizen (Durum), Triticale, Gerste, Hafer, Roggen und Rüben. Die Liste ist nicht als abschließende Auflistung anzusehen, da der Hemmstoff erfindungs gemäß auch auf weiteren Kulturpflanzen verwendet werden kann, die mit den oben genannten Phytopathogenen befallen sind.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines Hemmstoffs der Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form zur Bekämpfung von Phytopathogenen und/oder zur Förderung des Wachstums bei Kulturpflanzen kann im Gewächshaus oder im Freiland beispielsweise durch Verwendung einer Lösung erfolgen, welche die Substanz enthält. Die Lösung kann dabei einerseits auf die Pflanzen gesprüht, andererseits sind dem Fachmann weitere Möglichkeiten geläufig, die Lösung anzuwenden. Das Aufsprühen kann – soweit erforderlich – mehrfach erfolgen.
Idealerweise erfolgt das Aufbringen des Hemmstoffs zu den dem Fachmann bekannten Zeitpunkten, wenn das Risiko einer Infektion der Kulturpflanze mit einem Phytopathogen erhöht ist, beispielsweise während der Blühphase und bei bestimmten Witterungsverhältnissen. Mit einer abgestimmten Verwendung des Hemmstoffs kann einerseits eine Infektion optimal verhindert (präventive Anwendung) oder verringert, andererseits eine erfolgte Infektion effektiv verlangsamt oder unterdrückt werden (kurative Anwendung).
Der Hemmstoff wird bei Gräsern beispielsweise bevorzugt während der Blüte bei Auftreten von feuchter Witterung durch Aufsprühen aufgebracht. Dem Fachmann sind weitere Möglichkeiten und die besten Zeitpunkte für eine Aufbringung des Hemmstoffs bekannt. Diese unterscheiden sich nicht von der Anwendung anderer Fungizide.
Die geeigneten Zeitpunkte für einen Fungizideinsatz und die Kriterien bezüglich der besten Art des Fungizideinsatzes sind dem Fachmann bekannt. Eine ausführliche Darstellung ist in entsprechenden Lehrbüchern des Pflanzenschutzes zu finden. Entsprechende Informationen werden auch von der Bundesoberbehörde und Bundesforschungsanstalt bba – Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft – veröffentlicht (vgl. z.B. die auf der Internetseite der bba (www.bba.de) vorhandenen Links „Pflanzenschutz" und „Datenbanken").
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Zusammensetzung für die erfindungsgemäße Verwendung zur Pathogenbekämpfung und/oder zur Wachstumsförderung, die eine Substanz oder eine Kombination von Substanzen, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt/hemmen, in Kombination mit Formulierungsmitteln (wie z.B. Emulgatoren, Benetzungsmitteln, Flowables etc.) umfasst. Die Zusammensetzung liegt dabei bevorzugt in Formulierungszuständen vor, die ihre Aktivität garantieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Substanz, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt, einen Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS).
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung das tetravalente Guanylhydrazon CNI-1493 (vgl. obige Formel) als Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS).
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung als Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) das bis-diguanylierte Amin N¹-guanyl-1,7-diaminoheptan (GC7).
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung einen Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) mit einem IC₅₀ von ≤ 10 μM, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 1,3-Diaminopropan, 1,7-Diaminoheptan, 1,8-Diaminooctan, Spermidin, N¹,N⁷-bis-Guanyl-1,7-diaminoheptan, N¹,N⁸-bis-Guanyl-1,8-diaminooctan, N¹-Guanyl-1,8-diaminooctan, N¹-Guanylcaldin, N¹-Guanylspermidin, N⁸-Guanylspermidin und bis-guanyliertem Spermidin (Hirudonin).
Erfindungsgemäß kann die Zusammensetzung auch mindestens zwei Hemmstoffe umfassen. Eine solche Kombination kann sich erfindungsgemäß aus entweder mindestens zwei Hemmstoffen der Deoxy hypusinsynthase (DHS) oder aus mindestens einem Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) und mindestens einem Hemmstoff der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH) zusammensetzen.
Vorzugsweise umfasst die Kombination als Hemmstoff der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH) die β-[N-(3-Hydroxy-4-pyridone)]-α-amino-propionsäure (auch als Mimosin bezeichnet).
Weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt umfasst die Kombination einen DHH-Hemmstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ciclopirox, 2,2'-Dipyridyl, Deferiprone und Deferoxamine.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen und Figuren eingehender beschrieben, ohne darauf beschränkt zu sein.
Beschreibung der Figuren
1 Inhibierung der Keimung von Fusarium graminearum in Kultur durch verschiedene Konzentrationen des Hemmstoffs CNI-1493 im Kulturmedium. Verglichen mit den Kontrollen (reines Medium ("Kontrolle") bzw. reines Medium und DMSO ("Kontrolle + DMSO")) wirkt der Hemmstoff im Kulturmedium ab Konzentrationen von 1 μM deutlich inhibierend auf die Keimfähigkeit des Pilzes. Ein Vergleich zwischen der Leerkontrolle und der DMSO-Kontrolle zeigt, daß DMSO als Lösungsmittel des Hemmstoffs keinen Einfluß auf die Keimfähigkeit hat. Die Werte wurden aus 8 Parallelen ermittelt. Beim Ansatz mit 1 μM CNI-1493 konnte nach Inkubierung über 72 h nur bei 2 der 8 Wiederholungen ein Wachstum der Myzelien beobachtet werden (Symbol "*"), nach einer Inkubierung über 144 h nur bei 3 der 8 Wiederholungen (Symbol "**").
2 Inhibierung der Infektion von Weizenährchen mit Fusarium graminearum in Anwesenheit von CNI-1493. Die mit Pfeilen gekennzeichneten Ährchen wurden jeweils mit Wasser ("Kontrolle"), mit einer Suspension aus 200 Fusarium graminearum Wildtyp-Konidien in entweder Wasser ("F. graminearum wt") oder Wasser + DMSO ("F. graminearum wt + DMSO") sowie mit einer Suspension aus 200 Fusarium graminearum Wildtyp-Konidien in Wasser und 10 μM CNI-1493 (in DMSO gelöst; "F. graminearum wt + CNI-1493") inokuliert. Während sich DMSO auf die Infektion und das Wachstum des Pilzes nicht auswirkt (erkennbar an der Chlorophyllabnahme in der Ähre und dem sichtbaren weißlichen Pilzmyzel), verhindert die Anwesenheit des Hemmstoffs in der Konidienlösung eine Infektion der Ährchen und ein Wachstum des Pilzes weitgehend (kaum Verfärbungen der Ähre und kein sichtbares Pilzmyzel). Der Pathogenitätstest wurde für jedes Inokulierungsexperiment fünfzehnfach wiederholt. Die dargestellten Ähren stellen das durchschnittliche Infektionsbild für den jeweiligen Infektionstyp dar.
3 Bestimmung des Einflusses von CNI-1493 auf die Ährenreifung beim Weizen. Es wurden jeweils die durch Pfeile gekennzeichneten zwei zentrale Ährchen pro Ähre (Ähre 2 und 4 in 3) bzw. 4 Ährchenpaare pro Ähre (Ähre 3 und 5 in 3) mit Wasser ("Kontrolle"), Wasser und 1 μl DMSO ("Wasser + DMSO") oder mit CNI-1493 (1 μl gelöst in DMSO) auf 10 μl Wasser ("Wasser + CNI-1493 in DMSO") inokuliert. Die Inokulierung der zwei zentralen Ährchen wurde jeweils zweifach, die Inokulierung der 4 Ährchenpaare wurde jeweils mindestens siebenfach wiederholt. Die Körner aus diesen Ähren, die sich optisch nicht erkennbar unterscheiden, wurden für die Bestimmung des Korngewichts verwendet (siehe 4).
4 Einfluß des CNI-1493 auf die Qualität und das Gewicht der Weizenkörner. Die Körner wurden aus den Ähren aus 3 geerntet und wurden in verschiedene Gruppen aufgeteilt: Körner von unbehandelten Ähren ("Kontrolle"), Körner aus inokulierten Ährchen ("DMSO+" bzw. "CNI-1493+") bzw. Körner von unbehandelten Ährchen, bei denen auf der gleichen Ähre 2 zentrale Ährchen oder 4 Ährchenpaare inokuliert wurden ("DMSO–" bzw. "CNI-1493–"). Optisch besteht kein sichtbarer Unterschied bezüglich der Körnerqualität der einzelnen Gruppen (siehe 4A). Für die Darstellung in 4B wurden die Körner der einzelnen Gruppen zufällig in Zehnergruppen eingeteilt und gewogen. Durch die Inokulierung mit DMSO war das Korngewicht im Vergleich zur Kontrolle signifikant um ca. 6%, als Folge einer Inokulierung mit CNI-1493 signifikant um ca. 20% erhöht.
Ein Vergleich der Korngewichte von Körnern der Gruppen "DMSO+" und "DMSO–" untereinander, beziehungsweise von "CNI-1493+" und "CNI-1493–" untereinander ergab keine signifikante Unterschiede. Die Fehlerbalken geben ein Konfidenzintervall mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit von α = 0,05 wieder.
BEISPIELE
Beispiel 1
Inhibierung der Keimung von Fusarium graminearum in Kultur durch den Hemmstoff CNI-1493

Zur Quantifizierung des inhibitorischen Effekts von CNI-1493 auf die Keimung von Fusarium graminearum wurde ein wie von JANSEN et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2005) 102: 16892–16897) beschriebener GFP-markierter Fusarium graminearum-Wildtyp-Stamm verwendet. 20 μl Konidiensuspension (400 Konidien bei 20 Konidien pro μl) in 180 μl SNA-Medium (0,1% (w/v) KH₂PO₄, 0,1% (w/v) KNO₃, 0,05% (w/v) MgSO₄, 0,05% (w/v) KCl, 0,02% (w/v) Glucose, 0,02% (w/v) Saccharose, 0,06% (v/v) 1 N NaOH) wurden mit jeweils 8 Parallelen in einer PS-Mikrotiterplatte 96 (Firma greiner bio-one GmbH, Frickenhausen) mit 96 Vertiefungen in Anwesenheit folgender Substanzen inkubiert:

Kontrolle:	kein weiterer Zusatz
Kontrolle + DMSO:	Zusatz von 2 μl reinem DMSO
CNI-1493:	Zusatz von 2 μl CNI-1493 gelöst in DMSO zur Einstellung der angegebenen Endkonzentration des CNI-1493

Ab einer Endkonzentration von 100 μM fiel der Hemmstoff CNI-1493 im Kulturmedium aus. Die Mikrotiterplatten wurden bei 150 UpM und 28°C für die angegebene Zeit inkubiert (12, 24, 36 und 48 h). Nach Beendigung der Inkubierung wurden die Platten in dem Fluoreszenz-Plattenlesegerät Flouroskan II der Firma Labsystems, Dynex Hybaid Labsystems, Frankfurt, ausgelesen und mittels der Bestimmung der Fluoreszenz der bei Keimung der Konidien aus diesen hervorgehenden Hyphen das Wachstum im vergleich zur wirkstofffreien Kontrolle bestimmt (siehe 1).
Ein Vergleich der Ergebnisse der Leerkontrolle und der DMSO-Kontrolle zeigen, daß DMSO als Lösungsmittel für den Hemmstoff keinen inhibierenden Effekt auf die Keimung der Konidien hat.
Die Keimung von Fusarium graminearum-Konidien wurde jedoch durch den Hemmstoff beginnend mit einer Endkonzentration von 1 μM deutlich inhibiert, bei einer Endkonzentration von 10 μM CNI-1493 war kein Wachstum mehr nachweisbar. Bei der Inkubierung der Konidien in Anwesenheit von 1 μM CNI-1493 konnte nach 72 h nur in 2 der 8 Parallelen ein Myzelwachstum (Symbol "*" in 1), nach 144 h nur in 3 der 8 Parallelen (Symbol "**" in 1) beobachtet werden.
Beispiel 2
Inhibierung einer Infektion von Weizenährchen mit Fusarium gra minearum durch CNI-1493

Um die Pathogenität von Fusarium graminearum (F. graminearum) in Anwesenheit des Hemmstoffs zu testen, wurden 2 zentrale Ährchen je Ähre von in der Klimakammer wie in VOIGT et al. (Plant J. 42: 364–375 (2005) beschrieben angezogenen Weizenpflanzen der Sorte Nandu (Lochow-Petkus, Bergen-Wohlde) mit den folgenden Lösungen inokuliert:

"Kontrolle":	10 μl Wasser
"F. graminearum wt":	200 Konidien in 10 μl Wasser
"F. graminearum wt + DMSO":	200 Konidien in 9 μl Wasser und 1 μl DMSO
"F. graminearum wt + CNI-1493":	200 Konidien in 9 μl Wasser und 1 μl CNI-1493 in DMSO (Endkonzentration 10 μM)

Die mit Pfeilen gekennzeichneten Ährchen (siehe 2) wurden jeweils entweder mit Wasser ("Kontrolle"), mit einer Suspension aus 200 Fusarium-Konidien in Wasser ("F. graminearum wt") oder Wasser + DMSO ("F. graminearum wt + DMSO") sowie mit einer Suspension aus 200 Fusarium-Konidien in Wasser und 10 μM CNI-1493 (in DMSO gelöst; "F. graminearum wt + CNI-1493") inokuliert. Nach der Inokulierung wurden die Pflanzen weitere 21 Tage in der Klimakammer unter den bei VOIGT et al. (loc. cit.) beschriebenen Bedingungen gehalten, bevor der Pilzbefall visuell begutachtet und ausgewertet wurde (siehe Tabelle 1). Dazu wurde das Verhältnis aus der Zahl der befallenen Ährchen und der Gesamtzahl der Ährchen bestimmt.
Bei der Auswertung des Versuches, die 3 Wochen nach der Inokulierung erfolgte, wurden teilweise oder vollständig ausgeblichene Ährchen als infiziert bewertet. Ährchen mit nur geringfügigen Veränderungen (kleinen gelben oder braunen Punkten) wurden nicht gezählt. Die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse stellen den Mittelwert von 15 mit jeweils 400 Konidien inokulierten Weizenähren (2 Ährchen pro Ähre mit jeweils 200 Konidien inokuliert) dar. Tabelle 1 Inhibierung einer Infektion von Weizenährchen mit Fusarium graminearum durch CNI-1493

^a Versuchswiederholungen ergaben das gleiche Ergebnis
^b Konfidenzintervall mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit von α = 0,05

Während eine Inokulierung mit Konidien in DMSO keine signifikante Auswirkungen auf die Infektion der Ährchen mit dem Pilz und das Wachstum des Pilzes hat (88,6% Infektion gegenüber 93,1% in der Kontrolle; in 2 visuell erkennbar an der deutlichen Abnahme des Chlorophyllgehalts in den Ähren und dem gut sichtbaren weißlichen Pilzmyzel), wird ein Wachstum des Pilzes durch den Hemmstoff CNI-1493 in der Konidienlösung weitgehend unterdrückt (4,35 Infektion gegenüber 88,65%; in 2 sind bei den entsprechenden Proben kaum Verfärbungen der Ähre und kein Pilzmyzel erkennbar).
Beispiel 3
Einfluß von CNI-1493 auf die Ährenreifung beim Weizen
In diesem Versuch wurde der Einfluß des Hemmstoffs CNI-1493 auf die Reifung der Ähren untersucht. Mit Ausnahme der unbehandelten Kontrolle wurden pro Ansatz jeweils zwei Ähren parallel behandelt. Bei der einen Ähre wurden zwei zentrale Ährchen, bei der anderen 4 Ährchenpaare pro Ähre an den durch Pfeile bezeichneten Orten mit den folgenden Lösungen inokuliert (siehe 3):

"Kontrolle": 10 μl Wasser

"Wasser + DMSO": 9 μl Wasser und 1 μl DMSO

"Wasser + CNI-1493 in DMSO": 1 μl CNI-1493 in DMSO und 9 μl Wasser (Endkonzentration 10 μM)
Die Inokulierung der zwei zentralen Ährchen wurde jeweils zweifach, die Inokulierung von 4 Ährchenpaaren wurde jeweils mindestens siebenfach wiederholt. Der in 3 dargestellte Zustand und die Reife der Ähren sind für den jeweiligen Versuch repräsentativ.
Dieser Versuch zeigt, daß durch die Inokulierung der Pflanzen mit dem Lösungsmittel DMSO die Pflanze nicht geschädigt wird bzw. die pflanzliche Entwicklung durch das Lösungsmittel nicht erkennbar negativ beeinflusst wird. Dies wird dadurch deutlich, daß sich die Ähren optisch nicht voneinander unterscheiden.
Beispiel 4
Einfluß des Hemmstoffs CNI-1493 auf die Qualität und das Gewicht der Weizenkörner

Für die Bestimmung von Veränderungen bei der Qualität und dem Gewicht von Weizenkörnern durch eine Behandlung der Ährchen mit CNI-1493 wurden die Körner aus den Ähren aus Beispiel 3 geerntet und je nach Art der Inokulierung und Lokalisierung der Körner in der Ähre nach dem folgenden Schema aufgeteilt:

"Kontrolle":	Körneraus den unbehandelten Ähren
"DMSO+":	Körner aus direkt mit DMSO inokulierten Ährchen
"DMSO–":	Körner aus Ährchen, die mit DMSO inokulierten Ährchen benachbart waren
"CNI-1493+":	Körner aus direkt mit CNI-1493 inokulierten Ährchen
"CNI-1493–": Körner	aus Ährchen, die mit CNI-1493 inokulierten Ährchen benachbart waren

Durch Betrachtung der Körner aus den Versuchen "DMSO+" und CNI-1493+" wurden die direkte unmittelbaren Wirkungen einer Gabe von DMSO bzw. CNI-1493, durch Betrachtung der Körner "DMSO–" und CNI-1493–" die systemischen Wirkungen einer Gabe von DMSO bzw. CNI-1493 beurteilt.
Wie aus 4A ersichtlich ist, besteht kein sichtbarer Unterschied bei der Körnerqualität Unterschied zwischen den einzelnen Gruppen.
Für eine Bestimmung des Körnergewichts wurden die Körner der einzelnen Körnertypen zufällig in Zehnergruppen eingeteilt und gewogen. Für jede Körnergruppe wurden so mindestens 7 Zehnergruppen erhalten. In 4 ist als Abbildung B das Körnergewicht der einzelnen Typen dargestellt. Durch die Inokulierung der Ährchen mit DMSO bzw. CNI-1493 war das Korngewicht im Vergleich zur Kontrolle erhöht. Die Inokulierung der Ährchen mit DMSO führte zu einer signifikant Steigerung des Korngewichts von ca. 6%. Da zwischen den Proben "DMSO+" und "DMSO–" kein signifikanter Unterschied vorlag, scheint DMSO sowohl direkt als auch systemisch zu einer geringfügigen Steigerung des Korngewichts zu führen.
Eine deutlichere Steigerung wurde durch eine Inokulierung mit CNI-1493 erzielt, die zu einem signifikant um ca. 20% erhöhten Korngewicht führte.
Auch hier zeigt sich kein Unterschied zwischen einer direkter und einer systemischen Wirkung, da sich die Korngewichte der Körner der Typen "CNI-1493+" und "CNI-1493–" nicht signifikant unterschieden. Die Fehlerbalken in der Abbildung B in 4 geben ein Konfidenzintervall mit einer Fehlerwahrscheinlichkeit von α = 0,05 wieder.

Claims

Verwendung einer Substanz, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt, zur Bekämpfung von Phytopathogenen.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phytopathogene Phytopathogene von Kulturpflanzen sind.
Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Phytopathogene phytopathogene Pilze sind.
Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die phytopathogenen Pilze aus der Gruppe bestehend aus den Gattungen Alternaria, Bipolaris, Blumeria, Botrytis, Bremia, Calviceps, Cercospora, Cladosporium, Colletotrichum, Corynespora, Diaporthe, Diplocarpon, Drechslera, Elsinoe, Erysiphe, Fusarium, Gaeumannomycetes, Gibberella, Gloeodes, Gloeosporium, Glomerella, Gymnosporangium, Leptothryium, Leveillula, Mycosphaerella, Peronospora, Phaeoisariopsis, Phomopsis, Phyllactinia, Physalospora, Phytophthora, Plasmopara, Podosphaera, Pseudocercosporella, Pseudoperonospora, Puccinia, Pyricularia, Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia, Sphaceloma, Sphaerotheca, Stagonospora, Tilletia, Typhula, Uncinula, Uromyces, Ustilago und Verticilliumausgewählt sind.
Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die phytopathogenen Pilze Pilze der Gattung Fusarium sind.
Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die phytopathogenen Pilze der Gattung Fusarium aus der Gruppe bestehend aus Fusarium dimerium, Fusarium culmorum, Fusarium merismoides, Fusarium decemcellulare, Fusarium chlamydosporum, Fusarium moniliforme, Fusarium proliferatum, Fusarium anthophilum, Fusarium subglutinans, Fusarium nygamai, Fusarium sambucinum, Fusarium crookwellense, Fu sarium graminearum, Fusarium moniliforme, Fusarium oxysporum, Fusarium poae, Fusarium avenaceum spp. avenaceum, Fusarium avenaceum spp. aywerte, Fusarium avenaceum spp. nurragi, Fusarium heterosporum, Fusarium acuminatum spp. acuminatum, Fusarium acuminatum spp. armeniacum, Fusarium longipes, Fusarium compactum, Fusarium equiseti, Fusarium scripi, Fusarium polyphialidicum, Fusarium semitectum,, Fusarium beomiforme, Fusarium tricinctum, Fusarium sporotrichioides, Fusarium torulosum, Fusarium sambucinum Fusarium solani, Fusarium verticillioides, Fusarium graminearum, Fusarium pseudograminearum und Fusarium lateritium ausgewählt sind.
Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der phytopathogene Pilz das Mutterkorn (Claviceps purpurea) ist.
Verwendung einer Substanz, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt, zur Wachstumsförderung bei Kulturpflanzen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz ein Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) ist.
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmstoff das tetravalente Guanylhydrazon CNI-1493 der Formel
oder ein Salz oder Komplex desselben ist.
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmstoff das bis-diguanylierte Amin N¹-guanyl-1,7-diaminoheptan (GC7) ist.
Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) eine IC₅₀ von ≤ 10 μM aufweist.
Verwendung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) mit einer IC₅₀ von ≤ 10 μM aus der Gruppe bestehend aus 1,3-diaminopropan, 1,7-Diaminoheptan, 1,8-Diaminooctan, Spermidin, N¹,N⁷-bis-Guanyl-1,7-diaminoheptan, N¹,N⁸-bis-Guanyl-1,8-diaminooctan, N¹-Guanyl-1,8-diaminooctan, N¹-Guanylcaldin, N¹-Guanylspermidin, N⁸-Guanylspermidin und bis-guanyliertem Spermidin (Hirudonin) ausgewählt ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz eine Kombination von mindestens zwei Hemmstoffen ist.
Verwendung nach Anspruche 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination entweder mindestens zwei Hemmstoffe der Deoxyhypusinsynthase (DHS) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 oder die Kombination mindestens einen Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 und mindestens einen Hemmstoff der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH) umfasst.
Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmstoff der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH) aus der Gruppe bestehend aus β-[N-(3-hydroxy-4-pyridone)]-α-amino-propionsäure, Ciclopirox, 2,2'-Dipyridyl, Deferiprone und Deferoxamine ausgewählt ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulturpflanzen Getreidepflanzen und Mais sind.
Zusammensetzung zur Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Substanz oder mehrere Substanzen, welche die Umwandlung der inaktiven Form des eukaryotischen Initiationsfaktors 5A (eIF-5A) in die aktive Form hemmt oder hemmen, in Kombination mit Formulierungsmitteln umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierungsmittel aus Emulgatoren, Benetzungsmitteln oder Flowables ausgewählt sind.
Zusammensetzung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanz ein Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 ist.
Zusammensetzung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung eine Kombination von entweder mindestens zwei Hemmstoffen der Deoxyhypusinsynthase (DHS) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 oder eine Kombination von mindestens einem Hemmstoff der Deoxyhypusinsynthase (DHS) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 und mindestens einem Hemmstoff der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH) umfasst.
Zusammensetzung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Hemmstoff der Deoxyhypusinhydroxylase (DHH) aus der Gruppe bestehend aus β-[N-(3-hydroxy-4-pyridone)]-α-amino-propionsäure, Ciclopirox, 2,2'-Dipyridyl, Deferiprone und Deferoxamine ausgewählt ist.