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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schutz von Pflanzen bei welchem insektenpathogene Viren enthaltende Pflanzenschutzmittel und Zellulosesulfat auf die Pflanzen ausgebracht werden.
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Insekten verursachen jährlich einen volkswirtschaftlichen Schaden, der 20 bis 30% der Welternte betragen kann. Insbesondere bei der Kultivierung von Monokulturen wird ein massenhaftes Auftreten von schädlichen Insekten beobachtet. Werden Pestizide großflächig eingesetzt, so ist davon die Gesamtheit der Insekten eines Biotops betroffen, und das ökologische Gleichgewicht ist gefährdet. Deshalb werden in zunehmenden Maßen Viren zur Schädlingsbekämpfung eingesetzt. Diese zeigen eine hohe Selektivität bezüglich ihrer Wirte, während gleichzeitig die nützlichen Populationen geschont werden.
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Es wurde geschätzt, dass weltweit ca. 30% der Hauptschädlinge landwirtschaftliche Nutzpflanzen mittels Baculoviren bekämpft werden können.
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Insbesondere im Apfelanbau werden seit Jahren Baculoviren als insektenpathogene Viren eingesetzt. Baculoviren sind insektenpathogene Viren, die bevorzugt Larven infizieren. Zu den Vorteilen der Baculoviren gehören strikte Wirtsspezifität sowie ihr rückstandsfreier Abbau, wodurch auch kurz vor der Ernte eine Behandlung von Früchten noch möglich ist.
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Ferner bilden Baculoviren Einschlusskörper (Occlusion Body, OB), welche den Viren erlauben, auch außerhalb des Wirtes die biologische Aktivität über lange Zeiten aufrecht zu erhalten. Durch diese aktiven Viruspartikel in einem schützenden Einschlusskörper wird sichergestellt, dass auch bei sich stark verändernden Populationsdichten von Insekten die Infektionskette über die perorale Infektion der Insektenlarven geschlossen bleibt.
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Im Apfelanbau werden die Baculoviren gegen die Larven des Apfelwicklers eingesetzt. In den letzten Jahren wurden jedoch virusresistente Apfelwickler nachgewiesen (Asser-Kaiser, Science, 2007).
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Deshalb sind Pflanzenschutzmittel mit verstärkter Wirkung erforderlich bzw muss die Wirkung vorhandener Pflanzenschutzmittel verstärkt werden.
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Zellulosesulfat basiert auf Zellulose, die ein Polysacharid aus beta-D-Glukosemolekülen bzw. Zellubiose-Monomeren ist. Zellulose, meistens aus Baumwolle oder Holz gewonnen, wird mittels eines Sulfatierungsmittels (üblicherweise konzentrierte Schwefelsäure) sulfatiert.
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Zellulosesulfat ist ein Biopolymer mit Polyelektrolyt-Charakter, welches zur Bildung von Komplexen mit entgegensetzt geladenen Ionen befähigt ist. Diese Komplexe werden Koazervate genannt. Komplexe von Zellulosesulfat mit Polykationen können Mikrohohlkugeln bilden, die zur Verkapselung von Säuger-, Insektenzellen und Enzymen dienen. Diese werden auch zur Kultivierung von Baculoviren eingesetzt, wie z. B. in der
EP 1982758 A1 beschrieben. Gemäß einer WHO-Studie wurde einem Zellulosesulfat enthaltenden Präparat eine Aktivität gegen HIV nachgewiesen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erhöhung der Wirksamkeit von Pflanzenschutzmittel zur Verfügung zu stellen, so dass die bekannten Pflanzenschutzmittel in deutlich kleineren Konzentrationen dieselbe Wirkung zeigen. Dadurch soll der Verbrauch chemischer Insektizide deutlich reduziert werden.
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Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung insbesondere, die Kosten für den Pflanzenschutz und für die Bekämpfung von Schadinsekten zu senken.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst bei welchem insektenpathogene Viren enthaltende Pflanzenschutzmitteln und Zellulosesulfat auf die Pflanzen ausgebracht werden.
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In einer Variante der vorliegenden Erfindung werden insektenpathogene Viren enthaltende Pflanzenschutzmitteln und Zellulosesulfat zusammen, gleichzeitig und/oder im Gemisch ausgebracht.
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In einer anderen Variante der vorliegenden Erfindung werden insektenpathogene Viren enthaltende Pflanzenschutzmitteln und Zellulosesulfat getrennt, einzeln und/oder nacheinander ausgebracht.
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In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird Zellulosesulfat nach dem Ausbringen eines Pflanzenschutzmittels, enthaltend insektenpathogene Viren, ausgebracht.
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In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung wird Zellulosesulfat vor dem Ausbringen eines Pflanzenschutzmittels, enthaltend insektenpathogene Viren, ausgebracht.
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Sowohl das Zellulosesulfat als auch das Pflanzenschutzmittels enthaltend insektenpathogene Viren zeigen eine hohe Stabilität und bewahren ihre jeweilige Aktivität über Wochen, bevorzugt Monate.
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Demgemäß werden Zellulosesulfat und das Pflanzenschutzmittels enthaltend insektenpathogene Viren – unabhängig von der Reihenfolge – innerhalb einer Zeitspanne von zwei Monaten, bevorzugt sechs Wochen, fünf Wochen, vier Wochen, besonders bevorzugt drei Wochen, zwei Wochen, eine Woche, insbesondere sechs Tage, fünf Tage, vier Tage, drei Tage, einen Tag, ausgebracht,
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Auch in dieser Ausführung kann das insektenpathogene Viren enthaltende Pflanzenschutzmittel allein oder zusammen mit Zellulosesulfat oder als Gemisch von Pflanzenschutzmittel und Zellulosesulfat ausgebracht werden.
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Eine Erhöhung der Wirksamkeit wird erfindungsgemäß immer im Vergleich zu einer Kontrolle bestimmt, bei der das Pflanzenschutzmittel unter identischen Bedingungen und in identischen Konzentrationen appliziert wird, jedoch ohne in Kontakt mit Zellulosesulfat zu treten.
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Erfindungsgemäß wird die Erhöhung der Wirksamkeit des Pflanzenschutzmittels im Vergleich zu einer Kontrolle bestimmt. Die Kontrolle umfasst das Aufbringen des Pflanzenschutzmittels unter identischen Bedingungen wie im erfindungsgemäßen Verfahren. Allerdings wird weder vor, noch nach dem Aufbringen des Kontroll-Pflanzenschutzmittels, noch gleichzeitig damit Zellulosesulfat auf Pflanzen ausgebracht. Die Wirksamkeit kann anhand der Beschädigung, z. B. der beschädigten Pflanzen, Blätter, Samen oder Früchte bestimmt werden, oder in einer anderen Ausführung mittels der Ausbeute am landwirtschaftlichen Produkt, wie z. B. Samen oder Früchte.
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Eine Erhöhung der Wirksamkeit bedeutet erfindungsgemäß, dass eine geringere Konzentration an Pflanzenschutzmittel eingesetzt werden kann, um die gleiche Wirkung wie die Kontrolle zu erzielen. Die Konzentration des Pflanzenschutzmittels kann im erfindungsgemäßen Verfahren auf 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, bevorzugt 10%, 5%, 1%, 0,5%, 0,25%, 0,1%, 0,005%, besonders bevorzugt 0,001% gegenüber der Kontrolle reduziert werden.
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Die erfindungsgemäße Erhöhung der Wirksamkeit des Pflanzenschutzmittels enthaltend insektanpathogene Viren durch Zellulosesulfat ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkanteil der insektenpathogenen Viren um eine oder mehrere Größenordnungen reduziert werden kann, bei gleich bleibender hoher Effektivität.
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In einer Alternative der vorliegenden Erfindung kann somit die Konzentration an insektenpathogenen Viren auf 10%, 1%, bevorzugt 0,5%, 0,1%, besonders bevorzugt 0,05 %, 0,01%, insbesondere 0,005%, 0,001% der im Vergleich zur Kontrolle reduziert werden.
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Erfindungsgemäß umfasst der Begriff Zellulosesulfat auch immer Derivate von Zellulosesulfat.
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Als Derivat wird eine Verbindung ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus:
- – Salze einwertiger, z. B. Na+, K+;, NH4+ zweiwertiger, z. B. Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Fe2+,; und dreiwertiger, z. B. Al3+, Fe3+, Kationen;
- – Zellulosesulfat mit mindestens einer Alkoxy-Gruppe pro Zellubiose-Monomer;
- – Zellulosesulfat substituiert mit Methyl-, Ethyl-, Acetyl- an einem oder mehreren Monomeren des Zellulosesulfat Moleküls substituiert mit Methyl-, Ethyl-, Acetyl-
- – Sulfatierungs- bzw Substitutionsgrad von 0,01 bis 3,0 insbesondere von 0,4 bis 0,7 bevorzugt 0,5 bis 0,6, insbesondere 0,6;
- – insbesondere wasserlösliche Zellulosesulfate
bezeichnet.
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In einer Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Pflanzenschutzmittel enthaltend Baculoviren in einer Konzentration von 1 × 105 bis 1 × 1015/g und Zellulosesulfat in einem Gehalt von 0,01% bis 70% insbesondere von 0,1 bis 10% oder n einer Konzentration von 0,1 ppm bis 700 ppm als Ausgangsstoff eingesetzt, z. B. zur Vorbereitung einer Spritzbrühe..
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Unter Aufbringen des Pflanzenschutzmittels auf Pflanzen ist im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen, dass das Pflanzenschutzmittel und Zellulosesulfat oder ein Gemisch davon unmittelbar auf die zu schützenden Pflanzen aufgebracht wird, oder auf Teile von Pflanzen wie z. B. Blätter, Samen oder Früchte, oder auf den Standort der zu schützenden Pflanze sowie auch unmittelbar auf die Schadinsekten, welche sich auf, an der Pflanze oder an deren Standort befinden.
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Eine Alternative der vorliegenden Erfindung betrifft neben der Verwendung des Viren enthaltenden Pflanzenschutzmittels die Verwendung und den Einsatz mindestens eines weiteren Pflanzenschutzmittels, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe von Insektiziden, Fungiziden und Herbiziden, insbesondere Insektizide.
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In einer Ausführung wird zusätzlich zu den o. g. Pflanzenschutzmittel Zellulosesulfat oder ein Gemisch der Viren enthaltenden Pflanzenschutzmittel mit Zellulosesulfat ausgebracht.
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Eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung betrifft den Einsatz von Zellulosesulfat in einer Konzentration von 0,1 ppm bis 10.000 ppm, bevorzugt 1 ppm bis 1.000 ppm, besonders bevorzugt 1 ppm bis 5.000 ppm.
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Eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von Zellulosesulfat in wasserlöslicher Form oder als Coadservat an ein Polykation in gebundener Form.
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Das Zellulosesulfat kann als Komponente des Pflanzenschutzmittels vorliegen.
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In einer Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Zellulosesulfat beim Ausbringen des Pflanzenschutzmittels der Spritzbrühe zugesetzt.
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In einer Variante der vorliegenden Erfindung sind die insektenpathogene Viren des Pflanzenschutzmittels Baculoviren.
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In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich um Viren, bevorzugt Baculoviren, bei denen das insektizide Potenzial mittels gentechnischer Methoden optimiert wurde. So wurde z. B. durch gentechnische Methoden der Wirtsbereich spezifisch erweitert, oder die Virulenz der Baculoviren gegenüber älteren Larvenstadien verstärkt, oder ihre Wirkgeschwindigkeit erhöht. Zu den gentechnischen Methoden gehört z. B. die Integration von Neurotoxin-Genen, in das Virusgenom oder die Delletion des viralen egt-Gens. Dadurch kann eine signifikante Beschleunigung der Wirkgeschwindigkeit erreicht werden. Insektenspezifische Neurotoxine können z. B. aus Skorpionen oder Milben isoliert werden und in rekombinanten Viren exprimiert werden. Eine Liste in gentechnischen Viren, die erfindungsgemäß verwendet werden kann (welche hiermit durch Verweis einbezogen ist), ist in Chen, X. W. et al. (Journal of Invertebrate Pathology, 76, 140–146) offenbart.
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In einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Enhancin mit Zellulosesulfat und/oder den insektenpathogenen Viren ausgebracht.
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Enhancin ist ein Protein welches von dem Trichoplusia ni Granulovirus gebildet wird und Infektionen, bevorzugt durch Viren in verschiedenen Lepidoptera Gattungen verstärkt.
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Die Effizienzsteigerung kann auch durch die separate Zugabe von Enhancin in aufgereinigter Form oder durch die Integration des für Enhancin kodierenden Gens in den insektenpathogenen Virus bzw. durch Zugabe von Trichoplusia ni (Hübner) Granulovirus erfolgen.
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Enhancin beeinflusst die Integrität der Darmmembran im Mitteldarm der Larven und führt zu einer Wirksamkeitverstärkung bei verschieden Virenspezies beispielweise T. ni, Helicoverpa zea (Boddie), Heliothis virescens (Fabricius), Spodoptera exigua (Hübner), Pseudoplusia includens (Walker), and Anticarsia gemmatalis (Hübner), (Granados et. all.; Biological Control 20, 153–159 (2001).
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In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung enthält das Pflanzenschutzmittel Granuloviren und/oder Kernpolyhetraviren.
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In einer Variante der vorliegenden Erfindung liegen die Viren und das Zellulosesulfat gemeinsam in lyophilisierter Form vor. Dadurch wird eine gute Dispergierbarkeit und somit leichte Herstellung der Spritbrühe gewährleistet. Zusätzlich ist dadurch eine lange Haltbarkeit und Stabilität sowohl der Viren als auch des Zellulosesulfats gegeben.
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In einer Alternative der vorliegenden Erfindung wird ein solches Gemisch von insektenpathogenen Viren und Zellulosesulfat in einer Konzentration von 0,01 g, 10 g/acre ausgebracht. Dabei entspricht 1 acre einer Fläche von 4.046,856 m2 bzw. 0,4 ha in etwa. Bevorzugt werden 0,1 bis 10 g, insbesondere 0,2 bis 5 g, besonders bevorzugt 0,4 g/acre ausgebracht. Das Gemisch von Pflanzenschutzmittel und Zellulosesulfat enthält 0,01 bis 10 Einschlusskörper (OB)/g, bevorzugt 0,05 bis 1 OB/g, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,03 OB/g.
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Zum vollständigen Schutz der Pflanzen für eine Saison werden erfindungsgemäß 0,1 bis 100 g/acre, bevorzugt 0,5 bis 10 g/acre, besonders bevorzugt 1 bis 2 g/acre, insbesondere 1,2 g/acre des oben beschriebenen Gemisches ausgebracht.
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In einer Alternative der vorliegenden Erfindung werden zum vollständigen Schutz der Pflanzen pro Saison 0,1 bis 10 × 1012 Einschlusskörper/acre, bevorzugt 0,5 bis 5 × 1012 Einschlusskörper, besonders bevorzugt 1 bis 2 × 1012 Einschlusskörper, insbesondere 1,2 × 1012 Einschlusskörper/acre ausgebracht.
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In einer weiteren Alternative der vorliegenden Erfindung erfolgt das Ausbringen der genannten Mengen an Pflanzenschutzmittel mit Zellulosesulfat in drei einzelnen Applikationen. Bevorzugt werden die Applikationen in Abstand von einer bis drei Wochen, insbesondere im Abstand von jeweils zwei Wochen ausgeführt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird in einer Ausführung zum Schutze von Obst und Gemüsepflanzen eingesetzt, insbesondere von Obstbäumen, besonders bevorzugt Apfelbäume bzw. der entsprechenden Früchte.
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Die erfindungsgemäßen Pflanzenschutzmittel können z. B. im Obstanbau eingesetzt werden, insbesondere um Äpfel, Birnen, Quitten, Aprikosen, Pfirsiche, Pflaumen, Kirschen, Weißdorn, Esskastanien und Walnuss vor Schädlingen, besonders vor Insekten, insbesondere vor deren Larven zu schützen.
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In einer Variante der vorliegenden Erfindung werden ein oder meherere Viren ausgewählt aus der Gruppe enthaltend Cydia pomonella Granoloviren (CpGV), Cydia pomonella GV mexican strain, Autographa californica AcMNPV, Helicoverpa armigera MNPV, Choristoneura furniferana NPV, Spodoptera litoralis, MNPV, Lobesia botrana GV, Thaumetopoea processionea NPV, Helicoverpa zea (Heliothis zea), (HzSNPV), Tuta absoluta NPV, Plutella xylostella (PxMNPV), Spodoptera exigua (SeMNPV), Spodoptera frugiperda (SfMNPV) und Lymantria dispar LdNPV.
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Einzelheiten zu den Viren sind folgender Tabelle A zu entnehmen: Tab.: A
Virus | Schädling | Pflanze |
Cydia pomonella GV | Apfelwickler | Apfel |
Autographa californica AcMNPV | Alfalfa Looper, Koheleule, ... | Baumwolle, Soja, Gemüse |
Helicoverpa armigera MNPV | Baumwolleule | Baumwolle, Mais, Tabak, Tomate... |
Choristoneura furniferana NPV | Spruce Budworm Tannentriebwickler | Wald, Tanne, Fichte |
Spodoptera litoralis MNPV | Ägyptischer Baumwollwurm | Baumwolle, Kohl |
Lobesia botrana GV | Traubenwickler | Wein |
Thaumetopoea processionea NPV | Eichenprozessionsspinner | Eichen (gefährlich für Menschen) |
Helicoverpa zea (Heliothis zea) (HzSNPV) | Maiszünzler (cooton bollworm, tomato friutworm, sorghum headworm) | Mais, Baumwolle, Soja |
Tuta absoluta NPV | Tomatenminiermotte | Tomate |
Plutella xylostella (PxMNPV) | Diamond back moth | Gemüse Kohl |
Spodoptera exigua (SeMNPV | Beet Armyworm | Gemüse Kohl |
Spodoptera frugiperda (SfMNPV) | Fall armyworm | Baumwolle, Soja |
Lymantria dispar LdNPV | Schwammspinner Gypsy moth | Laubwald |
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Die erfindungsgemäßen Pflanzenschutzmittel zeigen durch die Verwendung von Zellulosesulfat synergetische Effekte. Synergetische Effekte bedeutet erfindungsgemäß eine bessere Schädlingsbekämpfung als bei Einsatz der Pflanzenschutzmittel oder Zellulosesulfat einzeln zu erwarten wäre.
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In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung wird das insektenpathogene Viren enthaltende Pflanzenschutzmittel und Zellulosesulfat durch Fraßaufnahme durch das Schadinsekt aufgenommen und liegt im Schadinsekt in vivo gleichzeitig inkorporiert vor, um so seine Wirkung zu entfalten.
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Beispiele:
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Aus den Beispielen geht eine erhöhte Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Pflanzenschutzmittels mit 94–100% Wirksamkeit (Tab 1 und 2) hervor. Dieses Ergebnis konnte mit einer erheblich niedrigeren Wirkstoffkonzentration im Vergleich zu anderen verfügbaren Produkten erzielt werden (Tab 3).
Variante | Anwendungsnorm (1×10·12 Glanula/g) | | Mittlere Anzahl der beschädigten Früchte | Absenkung der Beschädigungen in Bezug auf die Kontrolle (%) | Biologische Ernte der Früchte, kg/Baum |
| Fallobst | Gepflückte Früchte | Fallobst | Gepflückte Früchte |
Pflanzenschutzmittel enthaltend insektenpatho gene Viren: CpGV mit Natrium-Zellulosesulfat | 1,0 g | 1
2
Mittel: | 46
44
45 | 0
0
0 | 94,2
94,4
94,3 | 100
100
100 | 162
157
159,5 |
Kontrolle | | 1
2
Mittel: | 760
830
795 | 210
226
218 | | | 72
88
80 |
Tabelle 1: Biologische Effektivität des erfindungsgemäßen Pflanzenschutzmittel enthaltend insektenpathogene Viren: CpGV mit Natrium-Zellulosesulfat gegen Cydia pomonella L. bei frühen Apfensorten
Variante | Anwendungs-norm (1×10·12 Glanula/g) | | Mittlere Anzahl der beschädigten Früchte | Absenkung der Beschädigungen in Bezug auf die Kontrolle (%) |
| Fallobst | Ge-pflückte Früchte | Fallobst | Gepflückte Früchte |
Pflanzenschutzmittel enthaltend insektenpathog ene Viren: CpGV mit Natrium-Zellulosesulfat | 1,0 | 1
2
Mittel: | 105
114
109,5 | 21
19
20 | 94,2
94,4
94,3 | 100
100
100 |
Kontrolle | | 1
2
Mittel: | 1.010
940
975 | 184
159
171,5 | | |
Tabelle 2: Biologische Effektivität des erfindungsgemäßen Pflanzenschutzmittel enthaltend insektenpathogene Viren: CpGV mit Natrium-Zellulosesulfat gegen Cydia pomonella L. bei späten Apfensorten Glanula = OB Occlusion Body (Einschlusskörper)
Produkt | Produkt 1 | Produkt 2 | Produkt 3 | Pflanzenschutzmittel enthaltend insektenpathogene Viren: CpGV mit Zellulosesulfat |
Einschlusskörper (OB) pro Liter | ≥ 3 | ≥ 0.9 | 4 | 0.1–0.3 (pro g) |
(× 1013) | | | | |
OB Konzentration (%) | 0.06% | 0.99% | 0.07% | N/A |
How supplied | flüssig | gefroren | gefrorene Suspension | Lyophiliisiertes Pulver |
Lagerung | gekühlt | gekühlt oder gefroren | gekühlt oder gefroren | gekühlt 4°C |
Applikationsrate | 0.18 L/acre 5,3 × 1012 OB/acre | 0.4 L/acre 3,6 × 1012 OB/acre | 0.1 L/acre 4,0 × 1012 OB/acre | 0.4 g/acre 0.4 × 1012 OB/acre |
Gesamte Applikation (3×) | 0.54 L/acre | 1.2 L/acre | 0.3 L/acre | 1,2 g/acre |
Gesamte Applikation (3×) OB/acre (× 1012) | 15,9 | 11,8 | 12,0 | 1,2 |
Preis | $307–$393/L (durchschnittli ch $350/L) | $130/L | $350/L | 20–30 EUR/g (Großhandel) |
Tab 3: Vergleich der Dosierungsempfehlungen für am Markt vergleichbare Produkte (USA)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Asser-Kaiser, Science, 2007 [0006]
- Chen, X. W. et al. (Journal of Invertebrate Pathology, 76, 140–146) [0036]
- T. ni, Helicoverpa zea (Boddie), Heliothis virescens (Fabricius), Spodoptera exigua (Hübner), Pseudoplusia includens (Walker), and Anticarsia gemmatalis (Hübner), (Granados et. all.; Biological Control 20, 153–159 (2001) [0040]