DE19821614A1 - Sulfonylharnstoff-tolerante Zuckerrübenmutanten - Google Patents

Sulfonylharnstoff-tolerante Zuckerrübenmutanten

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DE19821614A1
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Hermann Stuebler
Arno Schulz
Guenter Donn
Hermann Bieringer
Erwin Hacker
Lothar Willms
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    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H5/00—Angiosperms, i.e. flowering plants, characterised by their plant parts; Angiosperms characterised otherwise than by their botanic taxonomy
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Sulfonylharnstoff-tolerante Zuckerrübenmutanten sowie Verfahren zur Bekämpfung von unerwünschtem Pflanzenwuchs in Kulturen von Sulfonylharnstoff-toleranten Zuckerrübenmutanten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Sulfonylharnstoff-tolerante Zuckerrübenmutanten sowie Verfahren zur Bekämpfung von unerwünschtem Pflanzenwuchs in Kulturen von Sulfonylharnstoff-toleranten Zuckerrübenmutanten.
Die Verwendung von herbiziden Wirkstoffen, z. B. Sulfonylharnstoffen, zur Kontrolle von unerwünschtem Pflanzenwuchs in Nutzpflanzenkulturen ist in der Landwirtschaft weit verbreitet. Hierbei besteht häufig das Problem, daß die Kontrollmöglichkeit der Schadpflanzen durch die Herbizide nicht befriedigend ist. Werden hochwirksame Herbizide appliziert, um die Schadpflanzen zu bekämpfen, wird oftmals auch das Wachstum der Nutzpflanzenkulturen beeinträchtigt. Aus diesem Grunde sind herbizid- tolerante Nutzpflanzen für die Landwirtschaft von besonderem Interesse.
So sind bereits mehrfach Zuckerrüben beschrieben worden, die eine Toleranz gegenüber herbiziden Wirkstoffen, beispielsweise Sulfonylharnstoffe, Imidazolinone oder Inhibitoren des Enzyms Acetohydroxysäure Synthase (AHAS), aufweisen:
Die EP 0360750 A2 beschreibt z. B. die Herstellung von AHAS-Inhibitor- toleranten Pflanzen durch Selektions- oder gentechnische Verfahren. Die Herbizid-Toleranz der Pflanzen gegenüber bestimmten ortho-substituierten N- Aryl-sulfonyl-N'-Pyrimidinylharnstoffen (Chlorsulfuron, Sulfometuronmethyl, Triasulfuron u. a.) wird hierbei durch einen erhöhten AHAS-Gehalt in den Pflanzen erzeugt.
US 5,198,599 beschreibt Sulfonylharnstoff- und Imidazolinon-tolerante Pflanzen, die durch Selektionsverfahren gewonnen wurden und u. a. eine Toleranz gegenüber Chlorsulfuron, Bensulfuron, Chlorimuron, Thifensulfuron und Sulfometuron aufweisen.
Desweiteren beschreiben die Patentschriften US 5,013,659; US 5,141,870 und US 5,378,824 die Einführung eines modifizierten Acetolactat-Synthase (ALS) -Gens aus Hefe in Zuckerrüben auf gentechnische Weise sowie die Herstellung von Herbizid-toleranten pflanzlichen Mutanten auf Herbizid-haltigen Nährmedien. Darüber hinaus wird auch von Saunders et al. (Crop Science, 1992, 32, 1317-1320) die Herstellung von Sulfonylharnstoffresistenten Zuckerrüben durch somatische Zellselektion geschildert.
In der WO 98/02527 werden außerdem Zuckerrüben genannt, die gegen bestimmte Sulfonylharnstoffe und Herbizide vom Imidazolinon-Typ resistent sind. Das in der WO 98/02527 beschriebene Resistenzprinzip beruht dabei auf zwei Punktmutationen innerhalb des ALS-Gens in den Positionen 337 und 562, die zu den Aminosäuresubstitutionen Ala113®Thr und Pro188®Ser in dem Enzym führen.
Die bislang im Stand der Technik beschriebenen Zuckerrübenmutanten ermöglichen jedoch nicht immer eine ausreichende Bekämpfung aller Schadpflanzen bzw. zeigen nicht immer eine befriedigende Toleranz gegenüber einem oder mehreren Sulfonylharnstoff-Herbiziden der Gruppe A, bestehend aus
  • 1. Verbindungen der Formel (I) und deren Salze,
    worin
    Q Sauerstoff, Schwefel oder -N(R4)-,
    Y CH oder N,
    R Wasserstoff, (C1-C12)-Alkyl; (C2-C10)-Alkenyl; (C2-C10)-Alkinyl; (C1-C6)-Alkyl, das ein- bis vierfach durch Reste aus der Gruppe Halogen, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Thioalkyl, CN, (C2-C5)-Alkoxycarbonyl und (C2-C6)-Alkenyl substituiert ist; oder (C3-C8)-Cycloalkyl, das unsubstituiert oder durch Reste aus der Gruppe (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Alkylthio und Halogen substituiert ist; (C5-C8)-Cycloalkenyl; Phenyl-(C1-C4)-alkyl, das im Phenylrest unsubstituiert oder durch einen oder mehrere Reste aus der Gruppe Halogen, (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Haloalkyl, (C1-C4)- Thioalkyl, (C2-C5)-Alkoxycarbonyl, (C2-C5)-Alkylcarbonyloxy, Carbonamid, (C2-C5)-Alkylcarbonylamino, (C2-C5)-Alkylaminocarbonyl, Di-[(C1-C4)-alkyl]- carbonyl und Nitro substituiert ist; oder einen Rest der Formeln A-1 bis A-10
    worin
    X O, S, S(O) oder SO2;
    R1 Wasserstoff oder (C1-C3)-Alkyl;
    R2 Wasserstoff, Halogen, (C1-C3)-Alkyl oder (C1-C3)-Alkoxy, wobei die beiden letztgenannten Reste unsubstituiert oder durch ein- oder mehrfach durch Halogen oder (C1-C3)-Alkoxy substituiert sind;
    R3 Wasserstoff, Halogen, (C1-C3)-Alkyl, (C1-C3)-Alkoxy oder (C1-C3)-Alkylthio, wobei die vorgenannten alkylhaltigen Reste unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder ein- oder zweifach durch (C1-C3)-Alkoxy oder (C1-C3)-Alkylthio substituiert sind; oder einen Rest der Formel NR5R6, (C3- C6)-Cycloalkyl, (C2-C4)-Alkenyl, (C2-C4)-Alkinyl, (C3-C4)-Alkenyloxy oder (C3- C4)-Alkinyloxy;
    R4 Wasserstoff, (C1-C4)-Alkyl oder (C1-C4)-Alkoxy und
    R5 und R6 unabhängig voneinander Wasserstoff, (C1-C4)-Alkyl, (C3-C4)-Alkenyl, (C1-C4)-Haloalkyl oder (C1-C4)-Alkoxy bedeuten;
  • 2. Verbindungen der allgemeinen Formel II oder deren Salze,
    worin
    R1 CO-Q-R8,
    R2, R3 unabhängig voneinander H oder (C1-C4)Alkyl,
    R4 H, (C1-C4)Alkyl, Hydroxy oder (C1-C4)Alkoxy,
    R5 (C1-C4)Alkylsulfonyl, CHO, [(C1-C4)Alkyl]-carbonyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, [(C1- C4)Alkoxy]-oxalyl, [(C3-C6)Cycloalkyl]-carbonyl oder eine Gruppe der Formel
    bedeuten, wobei
    W ein Sauerstoff- oder Schwefelatom (d. h. O oder S),
    T O oder S,
    R9 H, (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome oder durch (C1-C4)Alkoxy, (C1-C4)Alkylthio, [(C1-C4)Alkoxy]-carbonyl und [(C1-C4)Alkyl]-carbonyl substituiert ist,
    R10, R11 unabhängig voneinander H, (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, oder (C3-C4)-Alkenyl oder (C3-C4)Alkinyl, wobei mindestens einer der Reste R10 und R11 von Wasserstoff verschieden ist,
    die Reste R12 gemeinsam mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring mit 5 oder 6 Ringgliedern, der ein weiteres Heteroatom aus der Gruppe N, O und S in den verschiedenen Oxidationsstufen enthalten kann und unsubstituiert oder durch (C1-C4)Alkyl oder die Oxogruppe substituiert ist, und
    Q O, S oder -NR13-,
    R6 H, (C1-C3)Alkyl, (C1-C3)Alkoxy, Halogen,
    R8 unabhängig voneinander (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, oder (C3-C4)-Alkenyl oder (C3-C4)Alkinyl,
    A einen Rest der Formel
    worin
    Z CH oder N und
    einer der Reste X und Y Halogen, (C1-C2)Alkyl, (C1-C2)Alkoxy, OCF2H, CF3 oder OCH2CF3 und der andere der Reste X und Y (C1-C2)Alkyl, (C1-C2)Alkoxy oder (C1-C2)Haloalkoxy bedeuten,
    R7 H oder CH3,
    R13 H, (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, oder (C3-C4)-Alkenyl oder (C3-C4)Alkinyl bedeuten;
  • 3. Verbindungen der allgemeinen Formel III, deren N-Oxide oder anorganischen oder organischen Salze,
    worin
    R1 H, Halogen, (C1-C4)-Alkyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen substituiert ist, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Alkylthio;
    R2 H oder Methyl;
    R3 Methyl oder Methoxy;
    A -N-(R4)R5;
    R4 H, (C1-C6)-Alkyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen, (C1-C6)-Alkoxy, (C3-C6)-Alkenyloxy, (C3-C6)-Alkinyloxy oder (C1-C6)- Alkylthio substituiert ist;
    R5 H, (C1-C6)-Alkyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen, (C1-C6)-Alkoxy, (C3-C6)-Alkenyloxy, (C3-C6)-Alkinyloxy oder (C1-C6)-Alklythio substituiert ist, oder C(O)R6;
    R6 H, (C1-C6)-Alkyl oder (C3-C6)-Cycloalkyl, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder (C1-C4)-Alkoxy substituiert sind, (C2-C6)- Alkenyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen substituiert ist, (C2-C6)-Alkinyl, Phenyl, Benzyl oder Naphthyl, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen, (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Haloalkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Haloalkoxy, (C3-C6)-Alkenyloxy, (C3-C6)-Alkinyloxy, Nitro, Cyano, COOR8, NR10R11, C(O)NR12R13, X1R15, SO2NR16R11 oder durch X2R18 substituiert sind oder OR7;
    R7 (C1-C6)-Alkyl, das unsubstituiert oder durch (C1-C4)-Alkoxy, (C3-C6)- Cycloalkyl, Cyano, COOR19, oder CONR26R27 substituiert ist, (C1-C6)- Haloalkyl, (C3-C6)-Alkenyl, (C3-C6)-Haloalkenyl, (C3-C6)-Alkinyl, (C3-C6)- Haloalkinyl, Oxetan-3-yl, oder (C4-C6)-Cycloalkyl, das unsubstituiert oder teilweise durch Halogen, (C1-C4)-Alkyl oder (C1-C4)-Alkoxy substituiert ist oder Phenyl, Benzyl oder Naphthyl, das unsubstituiert oder jeweils durch (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Haloalkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Haloalkoxy, (C1-C4)- Alkylthio, (C1-C4)-Haloalkylthio, (C1-C4)-Alkylsulfonyl, (C1-C4)-Alkylsulfinyl, Nitro, Cyano, COOR22, NR20R21, CONR23R24 oder durch SO2NR25R9 substituiert ist;
    oder (C1-C6)-Alkyl, X3R29 oder X4R30;
    R8 H, (C1-C6)-Alkyl, (C3-C6)-Alkenyl, (C3-C6)-Alkinyl oder Oxetan-3-yl;
    R9, R10, R11, R12, R16, R17, R20, R21, R23, R24, R25, R26 und R27 jeweils unabhängig voneinander H, (C1-C4)-Alkyl, (C3-C6)-Alkenyl oder (C3-C6)-Alkinyl; oder
    R10 und R20 jeweils unabhängig voneinander die Gruppen -C(O)-X5-(C1-C4)-Alkyl oder -C(O)-(C1-C4)-Alkyl, die teilweise durch Halogen substituiert sein können; oder
    R10 und R11 oder R12 und R13 oder R16 und R17 oder R20 und R21 oder R23 und R24 oder R25 und R9 oder R26 und R27 gemeinsam eine (C4-C5)-Alkylen-Kette bilden, die teilweise durch Sauerstoff oder NR14 unterbrochen sein kann, worin
    R14 H, (C1-C4)-Alkyl, (C3-C6)-Alkenyl oder (C3-C6)-Alkinyl;
    R15 und R29 jeweils unabhängig voneinander (C1-C4)-Alkyl oder (C1-C4)Haloalkyl;
    R18 und R30 jeweils unabhängig voneinander durch COOR28 substituiertes (C1-C4)- Alkyl;
    R19, R22 und R28 jeweils unabhängig voneinander H oder (C1-C4)-Alkyl,
    X1 und X3 jeweils unabhängig voneinander S, SO oder SO2;
    X2 und X4 jeweils unabhängig voneinander O oder S;
    X5 O oder NR14 bedeuten;
  • 4. A4) Amidosulfuron (21, S. 37);
  • 5. A5) Ethoxysulfuron (287, S. 488);
  • 6. A6) Triasulfuron (723, S. 1222);
  • 7. A7) Metsulfuron (498, S. 842);
  • 8. A8) Tribenuron (728, S. 1230);
  • 9. A9) Flupyrsulfuron (348, S. 586);
  • 10. A10) Nicosulfuron (519, S. 877);
  • 11. A11) Rimsulfuron (644, S. 1095);
  • 12. A12) Primisulfuron (589, S. 997);
  • 13. A13) Prosulfuron (613, S. 1041);
  • 14. A14) Sulfosulfuron (668, S. 1130);
  • 15. A15) Oxasulfuron (542, S. 911);
  • 16. A16) Ethametsulfuron (280, S. 475);
  • 17. A17) Imazosulfuron (416, S. 703) und
  • 18. A18) Verbindungen der Formel V, wie aus EP-0496701 A1 offenbart:
Die suboptimale Toleranz der bislang verfügbaren Zuckerrübenmutanten gegenüber den genannten Sulfonylharnstoffen führt bei den Aufwandmengen, wie sie z. B. bei schwer bekämpfbaren Schadpflanzen (z. B. Anthemis arvensis) erforderlich sind, oftmals zu einer nicht ausreichenden Bekämpfung aller Schadpflanzen. Hieraus resultiert häufig eine Schädigung der Kulturpflanzen, die mit einer Ertragsminderung verbunden ist und somit einen erheblichen wirtschaftlichen Nachteil darstellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Überwindung dieser Nachteile. Die Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, indem Zuckerrübenmutanten bereitstellt werden, die gegenüber einem oder mehreren Sulfonylharnstoffen der oben genannten (o. g.) allgemeinen Formeln I bis III, Amidosulfuron, Ethoxysulfuron Triasulfuron, Metsulfuron, Tribenuron, Flupyrsulfuron, Nicosulfuron, Rimsulfuron, Prosulfuron, Sulfosulfuron, Oxasulfuron, Etametsulfuron, Imazosulfuron und/oder Verbindungen der o. g. Formel V eine sehr gute Verträglichkeit, d. h. eine hohe Toleranz aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch in der Verbesserung von Verfahren zur Bekämpfung von unerwünschtem Pflanzenwuchs in erfindungsgemäßen Zuckerrüben-Kulturen.
Es wurden nun durch Selektion auf Sulfonylharnstoff-haltigen Nährmedien Zuckerrübenmutanten gefunden, die überraschenderweise die gewünschte Resistenz gegenüber Sulfonylharnstoff-Herbiziden der allgemeinen Formeln I bis III, Amidosulfuron, Ethoxysulfuron Triasulfuron, Metsulfuron, Tribenuron, Flupyrsulfuron, Nicosulfuron, Rimsulfuron, Prosulfuron, Sulfosulfuron, Oxasulfuron, Etametsulfuron, Imazosulfuron und/oder Verbindungen der o. g. Formel V aufweisen.
Außerdem weisen die erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten weitere überraschende Vorteile auf, indem sie z. B. durch die besagten Sulfonylharnstoffe in ihrem Wachstum gefördert werden oder einen veränderten Gehalt an Kohlenhydraten oder Stickstoffhaltigen Verbindungen (z. B. Aminosäuregehalt, Proteinen) aufweisen.
Darüber hinaus weist die vorliegende Erfindung auch noch weitere Vorteile auf, denn sie ermöglicht die Bekämpfung eines breiteren Spektrums von Schadpflanzen in den erfindungsgemäßen Zuckerrübenkulturen, so daß eine schnellere und sicherere Wirksamkeit gegenüber den Schadpflanzen, eine erheblich vereinfachte Kontrolle der Schadpflanzen, indem z. B. eine einzige oder nur wenige Applikationen erforderlich sind. Neben der Applikation im Vorauflauf ist insbesondere die Nachauflauf-Applikation bevorzugt, ganz besonders in einem Zeitraum zwischen dem Keimblatt- und dem 12-Blatt- Stadium der Schadpflanzen bzw. dem Durchstoßen der Zuckerrüben und deren 12-Blatt-Stadium.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Sulfonylharnstoff-tolerante Zuckerrübenmutanten, deren Saat- oder Vermehrungsgut sowie deren Zellen, die gegenüber einem oder mehreren Sulfonylharnstoff ausgewählt aus der Gruppe A bestehend aus
A1) Verbindungen der o. g. allgemeinen Formel I,
A2) Verbindungen der o. g. allgemeinen Formel II,
A3) Verbindungen der o. g. allgemeinen Formel III,
A4) Amidosulfuron (21, S. 37),
A5) Ethoxysulfuron (287, S. 488),
A6) Triasulfuron (723, S. 1222),
A7) Metsulfuron (498, S. 842),
A8) Tribenuron (728, S. 1230),
A9) Flupyrsulfuron (348, S. 586),
A10) Nicosulfuron (519, S. 877),
A11) Rimsulfuron (644, S. 1095)
A12) Primisulfuron (589, S. 997)
A13) Prosulfuron (613, S. 1041)
A14) Sulfosulfuron (668, S. 1130)
A15) Oxasulfuron (542, S. 911);
A16) Ethametsulfuron (280, S. 475);
A17) Imazosulfuron (416, S. 703) und
A18) Verbindungen der Formel V, wie aus EP-0496701 A1 offenbart:
Formel V:
tolerant sind und die vorzugsweise durch ein oder mehrere Sulfonylharnstoffe ausgewählt aus der Gruppe A bestehend aus A1 bis A18 in ihrem Wachstum gefördert werden.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die unter A4 bis A17 sowie B1 bis B9 (unten) im einzelnen aufgeführten Herbizide im "The Pesticide Manual", 10th edition, The British Crop Protection Council, 1997, Bracknell, England, und der dort zitierten Literatur beschrieben sind. Die einzelnen Verbindungen sind in der Regel mit dem "common name" nach der International Organization for Standardization (ISO) bezeichnet; die in Klammern angegebenen Ziffern kennzeichnen die Nummer des Eintrags sowie die Seitenzahl.
Die erfindungsgemäßen Sulfonylharnstoff-toleranten Zuckerrübenmutanten, deren Saat- oder Vermehrungsgut bzw. deren Zellen können z. B. durch herkömmliche Kreuzungsverfahren neben dem erfindungsgemäßen Merkmal der Sulfonylharnstoff-Resistenz auch eine weitere Herbizidresistenz (z. B. gegen Glufosinate oder Glyphosate) aufweisen oder eine weitere gentechnische Modifikation enthalten, z. B. durch Einführung einer Insekten-, Pilz- oder Virusresistenz (z. B. durch Expression eines Bt-Toxins, einer Chitinase, Glucanase) oder auch in ihren metabolischen Eigenschaften modifiziert sein, so daß eine qualitative und/oder quantitative Änderung von Inhaltsstoffen (z. B. des Energie- Kohlenhydrat-, Fettsäure- oder Stickstoffstoffwechsels bzw. mit den Stoffwechselvorgängen in Zusammenhang stehenden Metabolitflüssen) resultiert.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten durch Kultivierung auf einem Sulfonylharnstoff-haltigen Nährmedium, indem
  • a) Kallus- oder Zellsuspensionskulturen unter Beibehaltung ihrer embryogenen und morphogenen Kompetenz selektioniert,
  • b) die unter a) erhaltenen Kulturen auf einem Sulfonylharnstoff-haltigen Nährmedium kultiviert und selektioniert und
  • c) aus den unter b) erhaltenen Kulturen intakte Pflanzen regeneriert werden.
Außerdem ist ein Erfindungsgegenstand die Verwendung von erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich sind in der Landwirtschaft, als Futtermittel oder für die Lebensmittelindustrie, insbesondere zur Zuckergewinnung.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Kontrolle von unerwünschtem Pflanzenwuchs in Kulturen der erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Pflanzen, deren Saat- oder Vermehrungsgut oder deren Anbaufläche ein oder mehrere Sulfonylharnstoffe ausgewählt aus der Gruppe A bestehend aus A1 bis A18, gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren Herbiziden ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus
  • 1. Herbiziden aus der Klasse der Imidazolinone, vorzugsweise Imazethapyr (415, S. 701), Imazamethapyr (2, S. 5, AC 263, 222), Imazapyr (413, S. 697), Imazaquin (414, S. 699), Imazamox (412, S. 696);
  • 2. Herbiziden aus der Klasse der Inhibitoren des photosynthetischen Elektronentransports, vorzugsweise der Biscarbamate, besonders bevorzugt Phenmedipham (563, S. 948), Desmedipham (206, S. 349);
  • 3. einem Herbizid aus der Klasse der PPO-Hemmer, z. B. der Diphenylether oder der Azole, vorzugsweise Azifluorfen (7, S. 12), Oxyfluorfen (547, S. 919), Pyraflufen (617, S. 1048), Carfentrazone (112, S. 191), Lactofen (442, S. 747), Nitrofen (S1193, S. 1343), Oxadiargyl (538, S. 904), Fluoroglycofen (344, S. 580), Sulfentrazone (665, S. 1126) oder auch ein CF3-Uracil der Formel IV wie in US Patent 5,183,492 offenbart:
    Formel IV:
  • 4. einem Herbizid aus der Klasse der Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase (HPPDO)-Inhibitoren, z. B. der Triketone, vorzugsweise Isoxaflutole (436, S. 737), Isoxachlortole (RPA-201735) oder Sulcotrione (664, S. 1124);
  • 5. einem Herbizid aus der Klasse der herbizid wirksamen, gegebenenfalls synthetischen Auxine oder deren Transporthemmer, vorzugsweise Quinmerac (636, S. 1080), Clopyralid (153, S. 260), Diflufenzopyr (50, S. 81, BAS 65400H);
  • 6. einem Herbizid aus der Klasse der Lipid- oder der Fettsäure-Synthese- Inhibitoren, vorzugsweise der Aryloxyphenoxycarbonsäuren oder der Cyclohexandionoxime, besonders bevorzugt Fenoxaprop (309, S. 519), Haloxyfop (390, S. 659), Fluazifop (327-328, S. 553-557), Quizalofop (640-­ 641, S. 1087-1092), Clodinafop (147, S. 251), Propaquizafop (602, S. 1021), Clethodim (146, S. 250), Sethoxidim (648, S. 1101), Tepraloxydim (49, S. 80, BAS 620H, Caloxydim), Butroxidim (98, S. 167) und Cycloxidim (174, S. 290) oder Prosulfocarb (612, S. 1040);
  • 7. einem Herbizid aus der Klasse der Glutamin-Synthetase-Inhibitoren, vorzugsweise Phosphinoaminosäure-Derivate, besonders bevorzugt Glufosinate (382, S. 643);
  • 8. einem Herbizid aus der Klasse der 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat- Synthase-Inhibitoren, vorzugsweise glyphosate (383, S. 646);
  • 9. einem Herbizid aus der Klasse der Benzofuranylalkansulfonate, vorzugsweise Ethofumesate (285, S. 484) oder diese Wirkstoffe der Gruppe A oder B enthaltende herbizide Mittel appliziert werden.
Und schließlich ist ein Erfindungsgegenstand auch die Verwendung von einem oder mehreren Sulfonylharnstoffen ausgewählt aus der Gruppe A (A1 bis A18) wie definiert, ggf. in Kombination mit einem oder mehreren Herbiziden ausgewählt aus der Gruppe B, bestehend aus B1 bis B9, oder diese enthaltende herbizide Mittel auf Anbauflächen von erfindungsgemäßen Zuckerrübenkulturen.
Sofern es sich um chirale Verbindungen handelt werden von den unter A1 bis A18 sowie unter B1 bis B9 genannten Wirkstoffen sowohl deren racemische Gemische als auch deren aktive Enantiomere umfaßt. Außerdem sind auch die Salze der unter A1 bis A18 sowie unter B1 bis B9 genannten Wirkstoffe mit organischen oder anorganischen Säuren oder Basen umfaßt, sofern es sich um Salzbildner handelt. Ebenso sind auch ggf. die Ester der unter A1 bis A18 sowie unter B1 bis B9 genannten Wirkstoffe umfaßt, sofern herbizid wirksam.
Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Kontrolle von Schadpflanzen in den erfindungsgemäßen Zuckerrübenkulturen mit den Sulfonylharnstoffen der Gruppe A (A1 bis A18) eröffnen eine ökonomisch und ökologisch vorteilhafte Kontrolle von Schadpflanzen. Die Vorteile liegen u. a. in einem positiven wachstumsregulatorischen Effekt, einer verminderten Anzahl von Applikationen bzw. einer Reduzierung der Aufwandmengen (im Vergleich zur konventionellen Anwendung herbizider Mittel), einer in der Regel guten biologischen Bodenabbaubarkeit, einer geringen Belastung im Nachanbau und/oder einer guten Nützlingsschonung.
Insbesondere die Kombinationsmöglichkeiten von herbiziden Wirkstoffen der Gruppe A (d. h. Sulfonylharnstoffe A1 bis A18) mit Herbiziden der Gruppe B (d. h. Herbizide B1 bis B9) erweisen sich in den erfindungsgemäßen Verfahren zur Kontrolle von Schadpflanzen als besonders vorteilhaft.
Unter dem Begriff "Herbizid-tolerant" ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung zu verstehen, daß die Herbizid-toleranten Zuckerrübenmutanten in Gegenwart eines oder mehrerer Sulfonylharnstoffe der Gruppe A, ggf. in Kombination mit einem oder mehreren Herbiziden der Gruppe B keine apparente Beeinträchtigung ihrer physiologischen Funktionen zeigen, wobei dieselben Sulfonylharnstoffe bei nicht-toleranten Pflanzen, eine das Wachstum beeinträchtigende oder phytotoxische Wirkung zeigen. Art und Ausmaß der Herbizidtoleranz hängen dabei vom jeweiligen Herbizid, der jeweiligen Dosierung und allgemeinen Wachstumsbedingungen ab.
Besonders bevorzugt besitzen die erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten, deren Saat- oder Vermehrungsgut oder deren Zellen eine Toleranz gegenüber Verbindungen der allgemeinen Formel I in einem Konzentrationsbereich von 0,5-40, insbesondere 1-20 und ganz besonders 3-10 g a.i./ha, gegenüber Verbindungen der allgemeinen Formel II in einem Konzentrationsbereich von 1-­ 40, insbesondere 2-20 und ganz besonders 6-10 g a.i./ha, gegenüber Verbindungen der allgemeinen Formel III in einem Konzentrationsbereich von 0,5-50, insbesondere 1-25 und ganz besonders 3-12,5 g a.i./ha, gegenüber Amidosulfuron in einem Konzentrationsbereich von 1-60, insbesondere 2-30 und ganz besonders 6-15 g a.i./ha, gegenüber Ethoxysulfuron in einem Konzentrationsbereich von 5-120, insbesondere 10-60 und ganz besonders 20-30 g a.i./ha, gegenüber Triasulfuron in einem Konzentrationsbereich von 1-­ 80, insbesondere 2-40 und ganz besonders 6-20 g a.i,/ha, gegenüber Metsulfuron in einem Konzentrationsbereich von 0,1-50, insbesondere 1-25 und ganz besonders 3-12,5 g a.i./ha, gegenüber Tribenuron in einem Konzentrationsbereich von 3-100, insbesondere 6-50 und ganz besonders 10-­ 25 g a.i./ha, gegenüber Flupyrsulfuron in einem Konzentrationsbereich von 1-­ 80, insbesondere 2-40 und ganz besonders 6-20 g a.i./ha, gegenüber Nicosulfuron in einem Konzentrationsbereich von 1-120, insbesondere 2-60 und ganz besonders 6-30 g a.i./ha, gegenüber Rimsulfuron in einem Konzentrationsbereich von 0,1-60, insbesondere 0,2-30 und ganz besonders 0,6-15 g a.i./ha, gegenüber Primisulfuron in einem Konzentrationsbereich von 1-100, insbesondere 2-50 und ganz besonders 6-25 g a.i./ha, gegenüber Prosulfuron in einem Konzentrationsbereich von 1-90, insbesondere 2-45 und ganz besonders 6-25 g a.i./ha, gegenüber Sulfosulfuron in einem Konzentrationsbereich von 1-90, insbesondere 2-45 und ganz besonders 6-25 g a.i./ha, gegenüber Oxasulfuron in einem Konzentrationsbereich von 5-250, insbesondere 10-125 und ganz besonders 30-65 g a.i./ha, gegenüber Etametsulfuron in einem Konzentrationsbereich von 0,1-50, insbesondere 0,2-­ 25 und ganz besonders 0,6-12,5 g a.i./ha, gegenüber Imazosulfuron in einem Konzentrationsbereich von 10-250, insbesondere 20-125 und ganz besonders 30-65 g a.i./ha, bzw. gegenüber Verbindungen der Formel V in einem Konzentrationsbereich von 0,5-120, insbesondere 1-60 und ganz besonders 3-­ 30 g a.i./ha.
Der Begriff "Saat- oder Vermehrungsgut" beinhaltet sowohl vegetatives als auch geschlechtliches Vermehrungsgut wie Früchte, Samen, Knollen, Wurzelstöcke, Sämlinge, Stecklinge, Calli, Protoplasten, Zellkulturen etc.
Unter dem Begriff "Zuckerrübe" sind nicht nur ganze Pflanzen zu verstehen, die durch Selektion erhalten bzw. erzeugt werden können, sondern ggf. auch deren Teile wie Wurzeln, Blätter, Stengel Knollen und weitere Zellverbände sowie von diesen Pflanzen abstammende Generationen.
Der Begriff "erfindungsgemäße Zuckerrübenkultur" umfaßt im allgemeinen Kulturen der erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten und deren Saat- oder Vermehrungsgut sowie ggf. auch die Anbauflächen solcher Pflanzen.
Für den Fachmann bestehen verschiedene Möglichkeiten, Herbizid-tolerante pflanzliche Mutanten zu selektieren, wie z. B. in der US 5,162,602 oder US 4,761,373 beschrieben.
Darüber hinaus können pflanzliche Mutanten bzw. Zellinien können auch selektiert werden, indem z. B. Saatgut oder Zellkulturen (Kallus- oder Suspensionskulturen) in geeignetem Medium in Gegenwart steigender Herbizidkonzentrationen angezogen wird. Darüber hinaus kann bei diesem Selektionsverfahren der Zusatz eines geeigneten Mutagens (vgl. z. B. US 4,443,971) das Auftreten von Mutationen signifikant erhöhen.
Die erfindungsgemäßen Merkmal der Sulfonylharnstoffresistenten Zuckerrübenmutanten können auch in z. B. transgene Zuckerrüben nach herkömmlichen, dem Fachmann bekannten Züchtungsverfahren eingekreuzt werden.
Die transgenen Pflanzen, die z. B. für eine Kreuzung besonders bevorzugt geeignet sein können, zeichnen sich in der Regel durch besondere vorteilhafte Eigenschaften aus, beispielsweise durch einen gesteigerten Ertrag, Resistenzen gegenüber bestimmten Pestiziden, vor allem gegenüber bestimmten Herbiziden oder Schadinsekten, Resistenzen gegenüber Pflanzenkrankheiten oder Erregern von Pflanzenkrankheiten wie bestimmten Insekten oder Milben oder Mikroorganismen wie Pilzen, Bakterien oder Viren. Andere Eigenschaften betreffen z. B. auch das Erntegut hinsichtlich Menge, Qualität, Lagerfähigkeit, Zusammensetzung oder spezieller Inhaltsstoffe.
Wege zur Herstellung transgener Pflanzen, die im Vergleich zu bisher natürlich vorkommenden Pflanzen modifizierte Eigenschaften aufweisen, bestehen neben klassischen Züchtungsverfahren und der Erzeugung von Mutanten beispielsweise in der Anwendung gentechnischer Verfahren (siehe z. B. EP-A-0221044, EP-A-0131624). Beschrieben wurden beispielsweise die Herstellung von gentechnisch modifizierten Pflanzen in bezug auf Modifikationen des pflanzlichen Kohlenhydratstoffwechsels (z. B. WO 94/28146, WO 92/11376, WO 92/14827, WO 91/19806), Resistenzen gegen bestimmte Herbizide, z. B. vom Typ Glufosinate (vgl. z. B. EP-A-0242236, EP-A-242246) oder Glyphosate (z. B. WO 92/00377), Resistenzen gegen bestimmte Schädlinge, z. B. aufgrund der Fähigkeit bestimmte Bacillus thuringiensis-Toxine (Bt-Toxine) oder Protease-Inhibitoren zu produzieren (z. B. EP-A-0142924, EP-A-0193259).
Insbesondere sind transgene Zuckerrüben mit einem veränderten Saccharose- Gehalt durch Modifikationen der Genexpression der Enzyme ADP-Glukose- Pyrophosphorylase, Sucrosephosphat-Synthase und Sucrose-Synthase aus der WO 94/28146 bekannt.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren kann ein breites Spektrum wirtschaftlich wichtiger mono- und dikotyler Schadpflanzen hervorragend bekämpft werden. Auch schwer bekämpfbare perennierende Unkräuter, die aus Rhizomen, Wurzelstöcken oder anderen Dauerorganen austreiben, werden durch die Verfahren ausgezeichnet erfaßt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Substanzen oder Mittel im Vorsaat-, Vorauflauf- oder Nachauflaufverfahren ausgebracht werden. Im einzelnen seien beispielsweise einige Vertreter der mono- und dikotylen Unkrautflora genannt, die durch die erfindungsgemäßen Verfahren kontrolliert werden können, ohne daß durch die Nennung eine Beschränkung auf bestimmte Arten erfolgen soll.
Auf der Seite der monokotylen Unkrautarten werden z. B. Avena, Lolium, Alopecurus, Apera, Poa, Phalaris, Echinochloa, Digitaria, Setaria sowie Cyperusarten aus der annuellen Gruppe und auf seiten der perennierenden Spezies Agropyron, Cynodon, Sorghum, ausdauernde Cyperusarten und auch Ausfallgetreide wie Weizen, Gerste usw. gut erfaßt.
Bei dikotylen Unkrautarten erstreckt sich das Wirkungsspektrum auf Arten wie z. B. Galium, Viola, Veronica, Lamium, Stellaria, Amaranthus, Sinapis, Matricaria, Abutilon, Polygonum, Galinsoga, Mercurialis, Solanum, Chinopodium, Kochia, Anthemis und Sonchus auf der annuellen Seite sowie Convolvulus, Cirsium und Rumex bei den perennierenden Unkräutern und auch Ausfallkulturen wie Kartoffel, Raps usw.
Werden in den erfindungsgemäßen Verfahren die Verbindungen oder Mittel vor dem Keimen auf die Erdoberfläche appliziert, so wird entweder das Auflaufen der Unkrautkeimlinge vollständig verhindert oder die Unkräuter wachsen bis zum Keimblattstadium heran, stellen jedoch dann ihr Wachstum ein und sterben schließlich nach Ablauf von drei bis vier Wochen vollkommen ab.
Bei Applikation der Wirkstoffe oder Mittel auf die grünen Pflanzenteile im Nachauflaufverfahren tritt ebenfalls sehr rasch nach der Behandlung ein drastischer Wachstumsstop ein und die Unkrautpflanzen bleiben in dem zum Applikationszeitpunkt vorhandenen Wachstumsstadium stehen oder sterben nach einer gewissen Zeit ganz ab, so daß auf diese Weise eine für die Kulturpflanzen schädliche Unkrautkonkurrenz sehr früh und nachhaltig beseitigt wird.
In den erfindungsgemäßen Zuckerrübenkulturen sind durch geeignete Applikation der herbiziden Wirkstoffe bzw. deren Kombinationen die folgenden, bislang besonders schwer bekämpfbaren Schadpflanzen wie Anthemis, Agropyron, Chinopodium, Cirsium, Kochia, Polygonum, Matriciaria, sowie Durchwuchs/Ausfallkulturen und im allgemeinen auch Unkräuter in späteren Wachstumsstadien gut, d. h. vorzugsweise zu <80% und insbesondere zu <90% zu kontrollieren.
Obgleich mit den erfindungsgemäßen Verfahren eine ausgezeichnete herbizide Wirkung gegenüber mono- und dikotylen Unkräutern erreicht wird, werden die erfindungsgemäßen Kulturpflanzen nur unwesentlich oder gar nicht geschädigt. Die vorliegenden Verfahren eignen sich aus diesen Gründen sehr gut zur selektiven Bekämpfung von unerwünschtem Pflanzenwuchs in landwirtschaftlichen Kulturen der erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten.
Darüber hinaus werden mit den erfindungsgemäßen Verfahren hervorragende zusätzliche Effekte in den erfindungsgemäßen Zuckerrüben erzielt. Sie greifen regulierend in den pflanzeneigenen Stoffwechsel ein und können damit zur gezielten Förderung von Pflanzeninhaltsstoffen und des Ernteertrages eingesetzt werden.
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Verbindungen oder Mittel können in Form von Spritzpulvern, emulgierbaren Konzentraten, versprühbaren Lösungen, Stäubemitteln oder Granulaten in den üblichen Zubereitungen angewendet werden und können auf verschiedene Art formuliert sein, je nachdem welche biologischen und/oder chemisch­ physikalischen Parameter vorgegeben sind. Als Formulierungsmöglichkeiten kommen beispielsweise in Frage: Spritzpulver (WP), wasserlösliche Pulver (SP), wasserlösliche Konzentrate, emulgierbare Konzentrate (EC), Emulsionen (EW), wie Öl-in-Wasser- und Wasser-in-Öl-Emulsionen, versprühbare Lösungen, Suspensionskonzentrate (SC), Dispersionen auf Öl- oder Wasserbasis, ölmischbare Lösungen, Kapselsuspensionen (CS), Stäubemittel (DP), Beizmittel, Granulate für die Streu- und Bodenapplikation, Granulate (GR) in Form von Mikro-, Sprüh-, Aufzugs- und Adsorptionsgranulaten, wasserdispergierbare Granulate (WG), wasserlösliche Granulate (SG), ULV- Formulierungen, Mikrokapseln und Wachse.
Diese einzelnen Formulierungstypen sind im Prinzip bekannt und werden beispielsweise beschrieben in: Winnacker-Küchler, "Chemische Technologie", Band 7, C. Hauser Verlag München, 4. Aufl. 1986, Wade von Valkenburg, "Pesticide Formulations", Marcel Dekker, N.Y., 1973, K. Martens, "Spray Drying" Handbook, 3rd Ed. 1979, G. Goodwin Ltd. London.
Auf der Basis dieser Formulierungen lassen sich auch Kombinationen mit anderen pestizid wirksamen Stoffen, wie z. B. Insektiziden, Akariziden, Fungiziden, Safenern, Düngemitteln und/oder Wachstumsregulatoren applizieren, z. B. in Form einer Fertigformulierung oder als Tankmix.
Die agrochemischen Zubereitungen enthalten in der Regel 0,1 bis 99 Gew.-%, insbesondere 1 bis 95 Gew.-%, Wirkstoffe oder deren Salze.
In Spritzpulvern beträgt die Wirkstoffkonzentration z. B. etwa 10 bis 90 Gew.-%, der Rest zu 100 Gew.-% besteht aus üblichen Formulierungsbestandteilen. Bei emulgierbaren Konzentraten kann die Wirkstoffkonzentration etwa 1 bis 90, vorzugsweise 5 bis 80 Gew.-% betragen. Staubförmige Formulierungen enthalten 1 bis 30, vorzugsweise meistens 5 bis 20 Gew.-% an Wirkstoff, versprühbare Lösungen etwa 0,05 bis 80, vorzugsweise 2 bis 50 Gew.-% Wirkstoff. Bei wasserdispergierbaren Granulaten hängt der Wirkstoffgehalt zum Teil davon ab, ob die wirksame Verbindung flüssig oder fest vorliegt und welche Granulierhilfsmittel, Füllstoffe usw. verwendet werden. Bei den in Wasser dispergierbaren Granulaten liegt der Gehalt an Wirkstoff beispielsweise zwischen 1 und 95 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 80 Gew.-%.
Daneben enthalten die genannten Wirkstofformulierungen gegebenenfalls die jeweils üblichen Haft-, Netz-, Dispergier-, Emulgier-, Penetrations-, Konservierungs-, Frostschutz- und Lösungsmittel, Füll-, Träger- und Farbstoffe, Entschäumer, Verdunstungshemmer und den pH-Wert und die Viskosität beeinflussende Mittel.
In den erfindungsgemäßen Verfahren sind die herbiziden Kombinationspartner der Gruppe B (B1 bis B9) mit den Sulfonylharnstoffen der Gruppe A (A1 bis A18) in Mischungsformulierungen oder im Tank-Mix einsetzbar, beispielsweise bekannte Wirkstoffe, wie sie z. B. in Weed Research 26, 441-445 (1986), oder "The Pesticide Manual", 10th edition, The British Crop Protection Council, 1997, Bracknell, England, und der dort zitierten Literatur beschrieben sind. Die einzelnen, unter A4 bis A17 und B1 bis B9 aufgeführten Verbindungen sind in der Regel mit dem "common name" nach der International Organization for Standardization (ISO) bezeichnet.
Zur Anwendung werden die in handelsüblicher Form vorliegenden Formulierungen gegebenenfalls in üblicher Weise verdünnt, z. B. bei Spritzpulvern, emulgierbaren Konzentraten, Dispersionen und wasserdispergierbaren Granulaten mittels Wasser, und anschließend auf die Pflanzen, Pflanzenteile oder den landwirtschaftlich genutzten Boden, auf dem die Pflanzen stehen oder in dem sie heranwachsen oder als Saat vorliegen, appliziert. Staubförmige Zubereitungen, Boden- bzw. Streugranulate sowie versprühbare Lösungen werden vor der Anwendung üblicherweise nicht mehr mit weiteren inerten Stoffen verdünnt.
Mit den äußeren Bedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit, der Art des verwendeten Herbizids, u. a. variiert die erforderliche Aufwandmenge der herbiziden Verbindungen innerhalb weiter Grenzen, z. B. zwischen 0,001 und 10,0 kg/ha oder mehr Aktivsubstanz, vorzugsweise liegt sie jedoch zwischen 0,005 und 5 kg/ha.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung illustrieren und stellen insofern keine Beschränkung dar.
Beispiel 1 Etablierung morphogener Zuckerrübenzellkulturen auf aminosäurefreiem Nährmedium
Reife Zuckerrübensamen wurden nach erfolgter Desinfektion der Samenoberfläche auf hormonfreiem Medium unter aseptischen Bedingungen zum Keimen gebracht.
Das modifizierte Medium nach Murashige-Skoog (Medium), das für die Experimente verwendet wurde, ist in Tabelle 1 wiedergeben. Vor dem Autoklavieren wurde der pH-Wert des Mediums auf 5,8 eingestellt. Die Vitame wurden vor dem Autoklavieren (120°C; 15 min) dem Medium zugegeben. Die Phytohormonkonzentrationen wurden für die Kallusinitiation, Kallussubkultur und Pflanzenregeneration wie im Text beschrieben variiert.
Tabelle 1 modifiziertes MS-Medium
mg/L
MgSO4.7H2O 370
CaCl2.2H2O 440
KNO3 1900
(NH4)2SO4 -
NH4NO3 1650
KH2PO4 170
MnSO4 22,3
KJ 0,86
CoCl2.6H2O 0,025
ZnSO4.7HsO 8,6
CuSO4.5H2O 0,025
H3BO3 6,2
Na2MoO4.2H2O 0,25
EDTA 37,3
FeSO4.7H2O 27,3
Thiamin.Hcl 0,5
Nicotinsäure 0,2
Cyanocobalamin 0,1
Pyridoxin 0,2
p-Aminobenzosäure 0,05
Ca-Panthothenat 0,1
Biotin 0,1
Folsäure 0,05
Nicotinsäure 0,2
Cholin HCl 0,1
Riboflavin 0,05
Inosit 100
Saccharose 30 000
Agar 7000
Naphtylessigsäure 0,1
Benzylaminopurin 1,0
Sobald die Keimblätter entfaltet waren, wurden sie abgetrennt und in 4-6 mm lange Stücke geschnitten. Die Hypocotylabschnitte wurden ebenfalls in 4-6 mm große Stücke zerlegt. Die Explantate wurden auf MS-Medium mit einem Gehalt von 0,05-0,5 mg Naphtylessigsäure pro Liter Medium bei 25±2°C im 12 h Licht/Dunkelrhythmus bei ca. 500-2000 lux kultiviert. Explantate einiger Sämlinge bildeten unter diesen Bedingungen innerhalb von 2-3 Wochen morphogenen Kallus, der sich auf dem jeweiligen Medium unter Beibehaltung seiner Regenerationsfähigkeit über Monate subkultivieren ließ.
Es wurden Zellinien etabliert, die auf dem in Tabelle 1 beschriebenen Medium länger als ein Jahr unter Beibehaltung der Regenerationsfähigkeit wachsen können.
Beispiel 2 In vitro Mutagenese
Morphogene Zuckerrübenkallusstücke werden in Medium mit 0,1 bis 1% Ethylmethansulfonat 10 bis 120 min. inkubiert, 3 × gewaschen und in dem Medium kultiviert. Die überlebenden morphogenen Kallussegmente werden nach 2 bis 4 Wochen auf frischen Medium subkultiviert. Nach weiteren 2 bis 4 Wochen können die Kalli für Selektionsexperimente herangezogen werden.
Beispiel 3 Selektion herbizidresistenter Kalluskulturen
Es wird zunächst ermittelt bei welcher Herbizidkonzentration im Medium 95 bis 99% der Kalli sterben.
Es werden jeweils 1000 Kalli auf die herbizidhaltigen (LD98) Agar-Medien (0,8% Agar) transferiert und nach 6 bis 8 Wochen evaluiert. Die Petrischalen werden bei 12 h Beleuchtung pro Tag mit 1000 bis 2000 Lux und 25°C inkubiert. In den Medien mit den Herbiziden bilden sich Kalli aus, die unter Ausbildung von Sproßprimordien wachsen.
Durch wiederholte Subkultur der resistenten morphogenen Kalli können Zellinien etabliert werden, die eine relativ hohe Herbizidkonzentrationen tolerieren und noch zur Pflanzenregeneration befähigt sind.
Beispiel4 Pflanzenregeneration
Auf Regenerationsmedium (Medium ohne Naphtylessigsäure) differenzieren sich aus den erhaltenen embryogenen herbizidverträglichen Kalli innerhalb von 1-2 Subkulturperioden (1-2 Monate) Sproße aus, die auf hormonfreiem Medium (d. h. ohne Naphtylessigsäure und Benzylaminopurin) während der folgenden 1-3 Subkulturen bewurzeln. Sobald sich genügend Wurzeln gebildet haben, werden die Pflanzen in ein anorganisches Substrat (z. B. Vermiculit, Perlit) überführt, nachdem die Agarreste möglichst vollständig aus den Wurzeln entfernt wurden. Während der ersten 3-6 Tage werden die Pflanzen bei 90 bis 100% relativer Luftfeuchte kultiviert. Danach können die Pflanzen entweder in der Klimakammer oder im Gewächshaus weiterkultiviert werden. Bis zur Ausbildung von weiteren 2 bis 4 Blättern, werden die Regenerate in Hydrokultur gehalten. Danach können die Zuckerrübenmutanten in Erde verpflanzt werden.
Biologische Beispiele Beispiel5 Herbizidapplikation
Im 4. und 5. Blattstadium werden die Pflanzen mit Herbizidlösungen in praxisüblichen Aufwandmengen besprüht. Die Herbizide werden als 0,1 bis 1%ige wäßrige Lösungen appliziert. Die behandelten Pflanzen werden nach 14 bis 28 Tagen visuell bonitiert. Der Test auf Herbizidresistenz wird unter Bedingungen durchgeführt, die bei kommerziellen (Kontrollpflanzen) zu einer schweren Schädigung (Schädigungsgrad <80%) führen.
Die Regeneratpflanzen zeigen eine gut ausgeprägte Toleranz gegenüber den applizierten Sulfonylharnstoffen, d. h. eine vergleichsweise geringe Schädigung.
Beispiel 6 Herbizidwirkung an Schadpflanzen in Kulturen von Zuckerrübenmutanten
Verschiedene Linien der Regeneratpflanzen werden in Töpfen im Gewächshaus oder im Feld in Kleinparzellen ausgesät und bis zum Stadium von 2-4 Blättern angezogen. Gleichzeitig werden einige Unkräuter bzw. Ungräser ausgesät bzw. durch natürliches Keimen und Auflaufen werden in den Feldparzellen verschiedene Unkrautsituationen (bezüglich Unkräuter und Blattstadien) erreicht.
Nach Behandlung mit den Sulfonylharnstoffen der Gruppe A und ggf. in Kombination mit Herbiziden der Gruppe B werden im weiteren Verlauf des Wachstums in Zeitabständen von 3-6 Wochen Bonituren der herbiziden Effektivität vorgenommen, um die Selektivität der verschiedenen Wirkstoffe und ihre herbizide Wirksamkeit zu beurteilen.
Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, daß die Herbizide bzw. Herbizidkombinationen an den erfindungsgemäßen Zuckerrübenmutanten besonders gut verträglich sind, aber gleichzeitig hervorragende herbizide Wirksamkeit gegen unerwünschte breitblättrige und grasartige Unkräuter aufweisen und somit eine selektive Unkrautbekämpfung in den erfindungsgemäßen Zuckerrübenkulturen ermöglicht wird.

Claims (8)

1. Sulfonylharnstoff-tolerante Zuckerrübenmutante, deren Saat- oder Vermehrungsgut oder deren Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß sie tolerant sind gegenüber einem oder mehreren Sulfonylharnstoffen ausgewählt aus der Gruppe A bestehend aus
  • 1. Verbindungen der Formel (I) oder deren Salze,
    worin
    Q Sauerstoff, Schwefel oder -N(R4)-,
    Y CH oder N,
    R Wasserstoff, (C1-C12)-Alkyl; (C2-C10)-Alkenyl; (C2-C10)-Alkinyl; (C1-C6)-Alkyl, das ein- bis vierfach durch Reste aus der Gruppe Halogen, (C1-C4)-Alkoxy, (C1 -C4)-Thioalkyl, CN, (C2-C5)-Alkoxycarbonyl und (C2-C6)-Alkenyl substituiert ist; oder (C3-C8)-Cycloalkyl, das unsubstituiert oder durch Reste aus der Gruppe (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Alkylthio und Halogen substituiert ist; (C5 C8)-Cycloalkenyl; Phenyl-(C1-C4)-alkyl, das im Phenylrest unsubstituiert oder durch einen oder mehrere Reste aus der Gruppe Halogen, (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Haloalkyl, (C1-C4)- Thioalkyl, (C2-C5)-Alkoxycarbonyl, (C2-C5)-Alkylcarbonyloxy, Carbonamid, (C2-C5)-Alkylcarbonylamino, (C2-C5)-Alkylaminocarbonyl, Di-[(C1-C4)-alkyl]- carbonyl und Nitro substituiert ist; oder einen Rest der Formeln A-1 bis A-10
    worin
    X O, S, S(O) oder SO2;
    R1 Wasserstoff oder (C1-C3)-Alkyl;
    R2 Wasserstoff, Halogen, (C1-C3)-Alkyl oder (C1-C3)-Alkoxy, wobei die beiden letztgenannten Reste unsubstituiert oder durch ein- oder mehrfach durch Halogen oder (C1-C3)-Alkoxy substituiert sind;
    R3 Wasserstoff, Halogen, (C1-C3)-Alkyl, (C1-C3)-Alkoxy oder (C1-C3)-Alkylthio, wobei die vorgenannten alkylhaltigen Reste unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder ein- oder zweifach durch (C1-C3)-Alkoxy oder (C1-C3)-Alkylthio substituiert sind; oder einen Rest der Formel NR5R6, (C3- C6)-Cycloalkyl, (C2-C4)-Alkenyl, (C2-C4)-Alkinyl, (C3-C4)-Alkenyloxy oder (C3- C4)-Alkinyloxy,
    R4 Wasserstoff, (C1-C4)-Alkyl oder (C1-C4)-Alkoxy und
    R5 und R6 unabhängig voneinander Wasserstoff, (C1-C4)-Alkyl, (C3-C4)-Alkenyl, (C1-C4)-Haloalkyl oder (C1-C4)-Alkoxy bedeuten;
  • 2. Verbindungen der Formel II oder deren Salze,
    worin
    R1 CO-Q-R8
    R2, R3 unabhängig voneinander H oder (C1-C4)Alkyl,
    R4 H, (C1-C4)Alkyl, Hydroxy oder (C1-C4)Alkoxy,
    R5 (C1-C4)Alkylsulfonyl, CHO, [(C1-C4)Alkyl]-carbonyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, [(C1- C4)Alkoxy]-oxalyl, [(C3-C6)Cycloalkyl]-carbony) oder eine Gruppe der Formel
    bedeuten, wobei
    W ein Sauerstoff- oder Schwefelatom (d. h. O oder S), T O oder S,
    R9 H, (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome oder durch (C1-C4)Alkoxy, (C1-C4)Alkylthio, [(C1-C4)Alkoxy]-carbonyl und [(C1-C4)Alkyl]-carbonyl substituiert ist,
    R10, R11 unabhängig voneinander H, (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, oder (C3-C4)-Alkenyl oder (C3-C4)Alkinyl, wobei mindestens einer der Reste R10 und R11 von Wasserstoff verschieden ist,
    die Reste R12 gemeinsam mit dem N-Atom einen heterocyclischen Ring mit 5 oder 6 Ringgliedern, der ein weiteres Heteroatom aus der Gruppe N, O und S in den verschiedenen Oxidationsstufen enthalten kann und unsubstituiert oder durch (C1-C4)Alkyl oder die Oxogruppe substituiert ist, und
    Q O, S oder -NR13-,
    R6 H, (C1-C3)Alkyl, (C1-C3)Alkoxy, Halogen,
    R8 unabhängig voneinander (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, oder (C3-C4)-Alkenyl oder (C3-C4)Alkinyl,
    A einen Rest der Formel
    worin
    Z CH oder N und
    einer der Reste X und Y Halogen, (C1-C2)Alkyl, (C1-C2)Alkoxy, OCF2H, CF3 oder OCH2CF3 und der andere der Reste X und Y (C1-C2)Alkyl, (C1-C2)Alkoxy oder (C1-C2)Haloalkoxy bedeuten,
    R7 H oder CH3,
    R13 H, (C1-C4)Alkyl, das unsubstituiert oder durch ein oder mehrere Halogenatome substituiert ist, oder (C3-C4)-Alkenyl oder (C3-C4)Alkinyl bedeuten;
  • 3. Verbindungen der Formel III, deren N-Oxide oder anorganischen oder organischen Salze,
    worin
    R1 H, Halogen, (C1-C4)-Alkyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen substituiert ist, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Alkylthio;
    R2 H oder Methyl;
    R3 Methyl oder Methoxy;
    A -N-(R4)R5;
    R4 H, (C1-C6)-Alkyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen, (C1-C6-)-Alkoxy, (C3-C6)-Alkenyloxy, (C3-C6)-Alkinyloxy oder (C1-C6)- Alkylthio substituiert ist;
    R5 H, (C1-C6)-Alkyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen, (C1-C6)-Alkoxy, (C3-C6)-Alkenyloxy, (C3-C6)-Alkinyloxy oder (C1-C6)-Alklythio substituiert ist, oder C(O)R6;
    R6 H, (C1-C6)-Alkyl oder (C3-C6)-Cycloalkyl, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen oder (C1-C4)-Alkoxy substituiert sind, (C2-C6)- Alkenyl, das unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen substituiert ist, (C2-C6)-Alkinyl, Phenyl, Benzyl oder Naphthyl, die unsubstituiert oder ein- oder mehrfach durch Halogen, (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Haloalkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Haloalkoxy, (C3-C6)-Alkenyloxy, (C3-C6)-Alkinyloxy, Nitro, Cyano, COOR8, NR10R11, C(O)NR12R13, X1R15, SO2NR16R17 oder durch X2R18 substituiert sind oder OR7;
    R7 (C1-C6)-Alkyl, das unsubstituiert oder durch (C1-C4)-Alkoxy, (C3-C6)- Cycloalkyl, Cyano, COOR19, oder CONR26R27 substituiert ist, (C1-C6)- Haloalkyl, (C3-C6)-Alkenyl, (C3-C6)-Haloalkenyl, (C3-C6)-Alkinyl, (C3-C6)- Haloalkinyl, Oxetan-3-yl, oder (C4-C6)-Cycloalkyl, das unsubstituiert oder teilweise durch Halogen, (C1-C4)-Alkyl oder (C1-C4)-Alkoxy substituiert ist oder Phenyl, Benzyl oder Naphthyl, das unsubstituiert oder jeweils durch (C1-C4)-Alkyl, (C1-C4)-Haloalkyl, (C1-C4)-Alkoxy, (C1-C4)-Haloalkoxy, (C1-C4)- Alkylthio, (C1-C4)-Haloalkylthio, (C1-C4)-Alkylsulfonyl, (C1-C4)-Alkylsulfinyl, Nitro, Cyano, COOR22, NR20R21, CONR23R24 oder durch SO2NR25R9 substituiert ist;
    oder (C1-C6)-Alkyl, X3R29 oder X4R30;
    R8 H, (C1-C6)-Alkyl, (C3-C6)-Alkenyl, (C3-C6)-Alkinyl oder Oxetan-3-yl;
    R9, R10, R11, R12, R16, R17, R20, R21, R23, R24, R25, R25 und R27 jeweils unabhängig voneinander H, (C1-C4)-Alkyl, (C3-C6)-Alkenyl oder (C3-C6)-Alkinyl; oder
    R10 und R20 jeweils unabhängig voneinander die Gruppen -C(O)-X5-(C1-C4)-Alkyl oder -C(O)-(C1-C4)-Alkyl, die teilweise durch Halogen substituiert sein können; oder
    R10 und R11 oder R12 und R13 oder R16 und R17 oder R20 und R21 oder R23 und R24 oder R25 und R9 oder R26 und R27 gemeinsam eine (C4-C5)-Alkylen-Kette bilden, die teilweise durch Sauerstoff oder NR14 unterbrochen sein kann, worin
    R14 H, (C1-C4)-Alkyl, (C3-C6)-Alkenyl oder (C3-C6)-Alkinyl;
    R15 und R29 jeweils unabhängig voneinander (C1-C4)-Alkyl oder (C1-C4)Haloalkyl;
    R18 und R30 jeweils unabhängig voneinander durch COOR28 substituiertes (C1-C4)- Alkyl;
    R19, R22 und R28 jeweils unabhängig voneinander H oder (C1-C4)-Alkyl,
    X1 und X3 jeweils unabhängig voneinander S, SO oder SO2;
    X2 und X4 jeweils unabhängig voneinander O oder S;
    X5 O oder NR14 bedeuten;
  • 4. A4) Amidosulfuron;
  • 5. A5) Ethoxysulfuron;
  • 6. A6) Triasulfuron;
  • 7. A7) Metsulfuron;
  • 8. A8) Tribenuron;
  • 9. A9) Flupyrsulfuron;
  • 10. A10) Nicosulfuron;
  • 11. A11) Rimsulfuron;
  • 12. A12) Primisulfuron;
  • 13. A13) Prosulfuron;
  • 14. A14) Sulfosulfuron;
  • 15. A15) Oxasulfuron;
  • 16. A16) Ethametsulfuron;
  • 17. A17) Imazosulfuron und
  • 18. A18) Verbindungen der Formel V:
    Formel V:
2. Zuckerrübenmutanten, deren Saat- oder Vermehrungsgut oder deren Zellen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch ein oder mehrere Sulfonylharnstoffe ausgewählt aus der Gruppe A wie in Anspruch 1 definiert in ihrem Wachstum gefördert werden.
3. Verfahren zur Herstellung von Sulfonylharnstoff-toleranten Zuckerrübenmutanten gemäß Anspruch 1 oder 2 durch Kultivierung auf einem Sulfonylharnstoff-haltigen Nährmedium, dadurch gekennzeichnet, daß
  • a) Kallus- oder Zellsuspensionskulturen unter Beibehaltung ihrer embryogenen und morphogenen Kompetenz selektioniert werden,
  • b) die unter a) erhaltenen Kulturen auf einem Sulfonylharnstoff-haltigen Nährmedium kultiviert und selektioniert werden und
  • c) aus den unter b) erhaltenen Kulturen intakte Pflanzen regeneriert werden.
4. Verwendung von Zuckerrübenmutanten erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 3 in der Landwirtschaft, als Futtermittel oder; für die Lebensmittelindustrie, insbesondere zur Zuckergewinnung.
5. Verfahren zur Kontrolle von unerwünschtem Pflanzenwuchs in Kulturen von Sulfonylharnstoff-toleranten Zuckerrübenmutanten gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Pflanzen, deren Saat- oder Vermehrungsgut oder deren Anbaufläche ein oder mehrere Sulfonylharnstoffe ausgewählt aus der Gruppe A wie in Anspruch 1 definiert oder diese enthaltende herbizide Mittel appliziert werden.
6. Verfahren zur Kontrolle von unerwünschtem Pflanzenwuchs gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Pflanzen, deren Saat- oder Vermehrungsgut oder deren Anbaufläche zeitgleich oder nachfolgend ein oder mehrere Herbizide ausgewählt aus der Gruppe B bestehend aus
  • 1. Herbiziden aus der Klasse der Imidazolinone, vorzugsweise Imazethapyr, Imazamethapyr, Imazapyr, Imazaquin, Imazamox;
  • 2. Herbiziden aus der Klasse der Inhibitoren des photosynthetischen Elektronentransports, vorzugsweise der Biscarbamate, besonders bevorzugt Phenmedipham, Desmedipham;
  • 3. einem Herbizid aus der Klasse der PPO-Hemmer, z. B. der Diphenyle oder der Azole, Azifluorfen, Oxyfluorfen, Pyraflufen, Carfentrazone, Lactofen, Nitrofen, Oxadiargyl, Fluoroglycofen, Sulfentrazone oder auch ein CF3-Uracil der Formel IV:
  • 4. einem Herbizid aus der Klasse der Hydroxyphenylpyruvat-Dioxygenase (HPPDO)-Inhibitoren, z. B. der Triketone, vorzugsweise Isoxaflutole, Isoxachlorzole oder Sulcotrione;
  • 5. einem Herbizid aus der Klasse der herbizid wirksamen, gegebenenfalls synthetischen Auxine oder deren Transporthemmer, vorzugsweise Quinmerac, Clopyralid, Diflufenzopyr;
  • 6. einem Herbizid aus der Klasse der Lipid- oder der Fettsäure-Synthese- Inhibitoren, vorzugsweise der Aryloxyphenoxycarbonsäuren oder der Cyclohexandionoxime, besonders bevorzugt Fenoxaprop, Haloxyfop, Fluazifop, Quizalofop, Clodinafop, Propaquizafop, Clethodim, Sethoxidim, Tepraloxydim Butroxidim, Cycloxidim oder Prosulfocarb;
  • 7. einem Herbizid aus der Klasse der Glutamin-Synthetase-Inhibitoren, vorzugsweise Phosphinoaminosäuren, besonders bevorzugt Glufosinate;
  • 8. einem Herbizid aus der Klasse der 5-Enolpyruvylshikimat-3-phosphat- Synthase-Inhibitoren, vorzugsweise glyphosate;
  • 9. einem Herbizid aus der Klasse der Benzofuranylalkansulfonate, vorzugsweise Ethofumesate oder diese Verbindungen enthaltende herbizide Mittel appliziert werden.
7. Verwendung von einem oder mehreren Sulfonylharnstoffen ausgewählt aus der Gruppe A wie in Anspruch 1 definiert oder diese enthaltende herbizide Mittel auf Anbauflächen von Zuckerrübenkulturen gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Schadpflanzenkontrolle.
8. Verwendung gemäß Anspruch 7, von einem oder mehreren Sulfonylharnstoffen ausgewählt aus der Gruppe A wie in Anspruch 1 definiert, in Kombination mit einem oder mehreren Herbiziden ausgewählt aus der Gruppe B wie in Anspruch 6 definiert oder diese enthaltende herbizide Mittel.
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