DE2315063A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von morphogenetischen veraenderungen in pflanzen - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von norphogenetiseheη

Veränderungen in Pflanzen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Pflanzen, durch die auf die nachfolgenden Generationen übertragbare morphogenetische Veränderungen erzeugt werden.

Auf den Gebieten der wissenschaftlichen Landwirtschaft und des angewandten Gartenbaus v/erden ständig Forschungsversuche durchgeführt, um Pflanzen mit geänderten Erbmerkmalen zu entwickeln. Beispielsweise ist es bei vielen Anwendungen wünschenswert, einen genetischen Stamm mit einer schnelleren Wachstumsrate zu entwickeln, um Ernteerträge innerhalb der kürzesten Wachstumszeit zu erzielen. In anderen Fällen, beispielsweise bei Obst und Gemüse, sind erhöhte Erträge sowie geänderte Fruchtgröße und -qualität von praktischer Bedeutung. Bei den Bäumen kommt es auf ein schnelleres und kräftigeres Wachstum an. Für Verzierzwecke besteht eine ständige Nachfrage nach neuen Pflanzen mit anderen Farben und charakteristischem Laubwerk.

Der weitaus größte Teil der Untersuchungen über das Erbgut von Pflanzen konzentrierte sich auf Versuche, Pflanzen mit anderen Pflanzen, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen, zu kreuzen. Diese Erzeugung von Hybriden durch' Kreuzbefruchtung ist jedoch ein länger und schwieriger Prozeß, der viele Fehlgene-

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rationen für jeden Erfolg erforderte. Während vieler Jahre sind zahlreiche Untersuchungen gemacht worden, die sich mit der Rolle der elektromagnetischen Strahlung in der Entwicklung der Pflanzen, in dem Reifungsprozeß der Frucht und in der nachfolgenden Samenbildung befaßten. Ein Artikel mit dem Titel "Electromagnetic Radiation Effects on Seeds" von S.O. Nelson, erschienen in Electromagnetic Radation and Agriculture, Conference Proceedings, Oktober Ϊ965, S. 60 - £ weist darauf hin, daß Samenbehandlungen mit elektromagnetischen Strahlen bei geringen Quantenenergien und sogar bei elektrischen Gleichstromfeldern und elektrostatischen Feldern vor Arbeiten mit Hochfrequenzenergie durchgeführt wurden. Die erste Anwendung elektrischer Energie auf Samen mittels einer elektrischen Reibungselektrisiermaschine im Jahre 1747 gilt als Verdienst des Abtes Nollet. Auch wurde seit einiger Zeit erkannt, daß das Vorhandensein von elektrischen Feldern bei einigen Formen pflanzlichen Lebens biologische Vorgänge verändern können. Vgl. hierzu "Sensitivity of Some Plant Material to Magnetic Fields" von Douglas W. Dunlop und Barbara L. Schmidt in Biological Effects of Magnetic Fields, (M. Barnothy, Herausgeber), Plenum Press, New York (1969), "Physiological and Chemical Features of Magnetically Treated Winter Wheat Seeds and Resultant Seedlings" von U-.J. Pittmän und D.P. Ormrod, Mai 1970, Canadian Journal of Plant Science, Bd. 50, Nr. 3, S. 211-217, 350 und 351, und "Biomagnetic Responses in Kharkov 22 M. C. Winter Wheat" von U.J. Pittman, Canadian Journal of Plant Science, Bd. 47, (19C7), S. 389-393.

Die Erfindung betrifft ein Verfahrenzur Erzeugung neuer Züchtungen von wirtschaftlicher Wichtigkeit bei aus Samen gezogenen Blumen, Ackerbau und Gemüsezucht. Die im folgenden betrachteten neuen Züchtungsarten betreffen gesteigerte Pflanzenentwicklung (Frühreife), gesteigerten Fruchtbestand, veränderte Werte des Pflanzenwachstums und veränderte Größe und Formen der Blumen. '

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Jede dieser Züchtungen oder Züchtungskombinationen ist von großem virtschaftlichen Wert, was bei vielen offensichtlich ist. Gesteigerte Pflanzenvachstumsraten können zu Gemüseanbau in Landstrichen führen, wo die Wachstumszeit zu kurz ist für die Aufzucht normaler Stämme. Vermindertes Wachstum kann für die Entwicklung von Stämmen angebracht sein, die ein für Erntezwecke zugänglicher gewachsenes Laubwerk haben. Die Erzielung einer verminderten Pflanzengröße bei Weizen ist z.B. insofern ein gutes Vorhaben, als hier das Lagern oft ein ex^nstes Problem darstellt, das zu erheblich verminderten Erträgen führt. Veiter gibt es nun auch schon Gemüsestämme, die in jeder Beziehung perfekt sind, jedoch bis auf einen Überfluß an Laubwerk oder Ranken, was ein mechanisches Ernten beeinträchtigt. Durch eine Verminderung des vegetativen Wachstums dieser Stämme und so des Laubwerks werden sie auf dem Samenmarkt konkurrenzfähiger sein.

Gemäß ^r Erfindung wird ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Behandlung von Pflanzen offenbart, um morphogenetische Veränderungen hervorzurufen, die an nachfolgende Generationen weitergegeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ein vorbestiramtes Gradientkraftfeld auf einen vorbestimmten, lokalisierten Bereich der Pflanze gerichtet wird, wobei das Feld und der Bereich hinsichtlich der gewünschten morphogenetischen Reaktion ausgewählt sind, und daß der Bereich für eine zur Erzeugung der morphogenetischen Veränderung angemessene Zeit in dem Kraftfeld belassen wird. Bei einigen Ausführungsformen besteht das Kraftfeld aus einem elektrostatischen Gradientfeld und bei anderen Ausführungsbeispielen umfaßt das Kraftfeld ein magnetsches Gradientfeld; bei weiteren Ausführungsformen besteht das Kraftfeld aus zusammengesetzten magnetischen und elektrostatischen Gradientfeldern. Hinsichtlich der gewünschten morphogenetischen Reaktion kann das Kraftfeld bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung axif den lleristenbereich der Wurzelspitze gerichtet werden, oder auf die Efcreckungs- und Differenzierungszone des reifen Gewebes in der Radikula oder auch auf den Wurzel-Keimsproß-Übergangsbereich, oder

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auch auf den an der Spitze befindlichen Meristembereich. Bei anderen Ausführungen kann das Kraftfeld auf das laterale Meristem, auf sich entwickelnde Knospen und Blumen an ausgewachsenen Pflanzen gerichtet werden. Bis heute gab es noch keine Methode, um die Pflanzenzüchtung in vorbestimmbarer V/eise zu ändern. Gemäß der Erfindung wurde gefunden, daß ein gesteigertes oder gemindertes Wachstum bei Bohnen, Tomaten, Gurken, Weizen, Brokkoli (Spargelkohl), Zuckerrüben, Luzerne und Bäumen, einschließlich Orangenbäumen und Kiefern, bestimmbar erzielt werden kann. Bei den Zierblumen wurde ein gesteigertes Wachstum und frühes Blühen bei der Tagetes (Studentenblume), der Zinnie, der Nelke, der Weihnachtskirsche (Christmas cherry), dem Löwenmaul und dem Ageratum beobachtet. Weiterhin wurde der Beweis erbracht, daß diese Behandlung dazu benutzt werden kann, um voraussehbare Änderungen bei fast allen Pflanzenarten, einschließlich Gras, hervorzurufen.

Es ist ein- weiteres Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Änderung geniischer Pflanzenmerkmale zu schaffen, um Stämme mit unterschiedlichen Merkmalen wie Blütenform , Farbe, Wachsturasrate und Fruchtstand zu erzielen und zwar durch ein kurzes Aussetzen gegenüber örtlich verabreichten, hoch-gradienten, magnetischen und/oder elektrostatischen Feldern mittels besonders ausgebildeter Sonden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand der Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Fig.l zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines nordgerich-

(N)

teteh/magnetischen Feldes, die zur Behandlung von Pflanzen dient;

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, die der in Fig* I dargestellten Vorrichtung entspricht, wobei jedoch das magnetische Feld südorien-

• ^{tiert ist iS)}'> MMW* V/0*37'

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines kombinierten magnetischen und elektrischen Feldes, bei der das magnetische Feld nordorientiert (N), während das elektrostatische Feld negativ (-) orientiert ist;

Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines kombiniertem magnetischen und elektrischen Feldes, die dor in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung entspricht, wobei das elektrische Feld positiv (+) orientiert ist;

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines kombinierten magnetischen und elektrischen Feldes, die der in Fig. 3 und 4 gezeigten Vorrichtung entspricht, wobei das magnetische Feld südorientiert (S) und das elektrische Feld negativ (-) orientiert ist;

Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines kombinierten magnetischen und elektrischen Feldes, die der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung entspricht, wobei das elektrische Feld positiv (+) orientiert ist;

Fig. 7 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes, bei der das Feld negativ (-) orientiert ist;

Fig. 8 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes, die der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung entspricht, wobei das elektrostatische Feld positiv {+} orientiert ist;

Fig. 9 zeigt eine Kurve, die die Intensität des magnetischen Feldes als eine Funktion des Stroms der Kraftfelderzeugungsvorrichtung darstellt;

Fig.10 zeigt eine Kurve, die den magnetischen Feldgradient als Funktion der Entfernung zur Sondenachse der Kraftfelderzeugungsvorrichtung darstellt;

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Fig.3-1 zeigt eine zusammengefaßte graphische Darstellung, die die relativen Veränderungen in Wachstum und Samenproduktion als eine Funktion der Länge der Radikula und der Behandlungslage bezüglich der Behydrogenasenaktivität bei Buschbohnen zeigt;

Fig.12 zeigt eine Kurve, die die Weitergabe von Wachstum . und Hülsenbildung an die zweite Generation von Buschbohnenpflanzen zeigt;

Fig. 13 zeigt eine Reihe Kurven, die die prozentuale Wachstumsveränderung bei Tomatenpflanzen als Folge einer Behandlung entlang der Radikula zeigt;

Fig.14 zeigt eine Reihe Kurven, die denen in Fig. 13 dargestellten entsprechen, jedoch für längere Radikulae bei Tomaten;

Fig.15 zeigt eine Kurve, die die Weitergabe der Behandlungswirkung an die zweite Generation bei Tomaten zeigt;

Fig.16 zeigt eine KurvensQhar, die Wachstum und Fruchtbildung bei Tomaten der zweiten Generation zeigt; und

Fig.17 -

u. 18 zeigen eine Kurvenschar, die Weizenwachstum als Funktion der Behandlungsiage an der Radikula zeigt.

Fig. 1-8 zeigen die verschiedenen Arten von Kraftfeldern und die Felderzeugungsvorrichtung zur Behandlung von Pflanzen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die verschiedenen Vorrichtungen wurden schematisch dargestellt und entsprechende Teile der.. Figuren wurden mit denselben Bezugszeichen versehen. Gemäß Fig. 1 besteht die Vorrichtung 10 aus einem langgestreckten magnetischen Kern 11 aus geeignetem Material, z.B. aus "Ameο Ingot" Eisen, auf dem eine Spule 12 aus isoliertem Kupferdraht

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angeordnet ist. Das untere Ende des Kerns 11 ist in der Form einer sich zu einer Spitze verjüngenden Sonde 13 ausgebildet. Beispielsweise hat eine geeignete \^rorrichtung 10 einen Kern 11 von etwa 20 cm Länge und 12 min Durchmesser mit einem konischen Teil von etwa 2,5 cm Länge an einem Ende, der zu einer Spitze von 0,125 mm Durchmesser zuläuft. Am Kern etwa 4,5 cm oberhalb der Spitze ist eine Spule 12 ηit 80 000 Windungen aus isoliertem Kupferdraht 34 angebracht. Die Γ pule weist einen Durchmesser von 8 cm und eine Länge von 10 cm auf. Die Vorrichtung besitzt einon Bestriebsstrom von 0 bis 15 ma aus einer veränderbaren Gleichstromquelle mit einem in einem Abstand von etwa 0,4 inm von der Spitze der Sonde 13 mit ca. 800 Gauß/mm bei 12 ma Strom gemessenen Feld, vgl. Fig. 9. Der Feldgradient in den ersten 2 mm von der Sondenspitze entfernt war etwa 200 Gauß/iaia, Fig. 10. Ein Objekttisch oder eine Bühne 14 aus einem unnicgnetischen Metall■ist einstellbar durch geeignete Kittel, z.B. einen Mikromanipulator 14a, in die Richtungen χ und y bewegbar ausgebildet, wie durch Pfeile angezeigt ist. Die Verstellung des Objekttisches 14 in Richtung ζ gegenüber der Sondenspitze 13 ist einem Teleskop 15 mit einem okularen Mikrometer zur Einstellung des Abstandes zwischen dem Pi'lanzenexeraplar und der Sondenspitze zugeordnet. Der Objekttisch mit dem auf ihm liegenden Pflanzenexemplar P wird gehoben und so eingestellt, daß ein Luftspalt von etwa 0,03 - 0,5 mm zwischen der Spitze der Sonde 13 und dem gewählten Bereich oder der Behandlungszone am Pflanzenexemplar P belassen wird, je nach Ausrichtung des Pflanzenexemplars gegenüber dem Fadenkreuz des Teleskops 15. Die Spitze der Sonde 13 wird auf den vorbestimmten, gewählten, lokalisierten Bereich der Pflanze P gerichtet und das Feld wird für eine vorbestimmte Zeitdauer, wie unten näher erläutert, eingeschaltet. Nach erfolgter Bestrahlung wird der Objekttisch 14 hinuntergelassen, bevor der Strom zum Kern 12 ausgeschaltet wird.

1/0':.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ist das magnetische Feld H der Spule 12 derart orientiert,- daß die Sonde 13 nordorientiert (N) ist. Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung, die der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entspricht, wobei das magnetische Feld H der Sonde 13 südorientiert ist (S). In beiden Fig. 1 und 2 wird mittels eines zwischen dein Kern 11 und dem Metalltisch 14 angebrachten Leiters 16 kurzgeschlossen, um eine Bildung von elektrischen Streufeldern zwischen der Spitze der Sonde 13 und dem Pflanzenträger 14 zu verhindern.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung 30, die der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 10 ähnlich ist und deren magnetisches Feld II dieselbe Orientierung aufweist. Weiterhin hat die Vorrichtung 30 ein elektrostatisches Feld E, dessen Spannung vorzugsweise durch denselben Kern gespeist, jedoch gegen die Spulenwindungen elektrisch isoliert und von 0 - 600 V Gleichstrom durch eine geeignete Quelle 17 verHnd^vt wird. Das elektrostatische Feld wird zwischen der Spitze der Sonde 13 und dem Objekttisch 14 erzeugt; v/ie schematisch aus Fig. 3 zu ersehen ist, ist das elektrostatische Feld E negativ (-) orientiert. In Fig. 4 ist die Vorrichtung 40 der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung 30 ähnlich, mit der Ausnahme, daß das elektrostatische Feld eine positive (+) Orientierung aufweist. In Fig. 5 wird eine Vorrichtung 50 dargestellt, die der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung 30 ähnlich ist, mit dem Unterschied, daß das magnetische Feld H südorientiert (S) ist. In Fig. 6 ist die Vorrichtung 60 der in Fig. 5 ähnlich mit der Ausnahme, daß deren elektrostatisches Feld E eine positive (+) Orientierung aufweist.

In Fig. 7 umfaßt die Vorrichtung 70 keine magnetische Spule und erzeugt nur ein elektrostatisches Feld (E), das in Fig. negativ (-) orientiert ist. In Fig. 8 ist die Vorrichtung SO ähnlich der Vorrichtung in Fig. 7, jedoch ist das elektrostatische Feld E positiv (+) orientiert.

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Fig. 9 zeigt Kurven 100 und 101, die die Intensität des magnetischen Feldes als eine Funktion des Betriebsstrom darstellen. Die untere Kurve 100 zeigt die Intensität des magnetischen Feldes bei einem Abstand Y = 380 Mikron unterhalb der Spitze der Sonde 13, während die obere Kurve 101 die Intensität des magnetischen Feldes bei Y = 130 Mikron zeigt. Fig. 10 zeigt eine Kurve, die den durchschnittlichen Gradient des magnetischen Feldes als eine Funktion der Entfernung zur Sondenachse darstellt, und aus der Kurve 102 ist ersichtlich, daß der durchschnittliche Gradient des magnetischen FoI-deslbei Y = 300 Mikron unterhalb der Spitze der Sonde 13 mit zunehmender Entfernung zur Sondenachse (x) sehr schnell fällt.

Wie oben ausgeführt, werden die verschiedenen Arten von Behandlungsvorrichtungen zur Erzeugung der vorbestimmten Gradientkraftfeider, die bei der Behandlung von Pflanzen benutzt werden, in Fig. 1 bis 8 gezeigt.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtungen erzeugen beide ein magnetisches Feld und werden im folgenden zweckmäßigerweise als Behandlungstyp A bezeichnet, d.h. IA und 2A. Die in Fig. 3-6 gezeigten Vorrichtungen erzeugen kombinierte magnetische und elektrische Felder und werden im folgenden zweckmäßigei-weise als Behandlungstyp B bezeichnet, d.h. 3B, 4B, 5B und 6B. Die in Fig. 7 und 8 gezeigten Vorrichtungen erzeugen auch elektrische Felder und werden zweckmäßigerweise als Behandlungstype C bezeichnet, d.h. 7C und 8C. Aus den nachfolgenden, noch zu erläuternden Beispielen wird ersichtlich, daß die Wirkung der obengenannten Behandlungskombinationen bei einer gegebenen Pflanzenart als eine Funktion der Lage des Behandlungsbereichs auf dem Pflanzenembryo, der Behandlungsdauer und -intensität, und des Entwicklungsstadiums des Organismus untersucht wurde. Die Ergebnisse dieser Parameteruntersuchungen werden gemäß der Erfindung in Anwendung gebracht, um die optimalen Behandlungsparameter, d.h. Bestrahlung, Intensität, Dauer, Lage und Länge der Hr.rU-· kula, an einer gegebenen Pflanzenart zu ermitteln, um die gewünschten Wachsturaseffekte zu erzielen.

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Bei der Untersuchung der Wachstumsreaktion als einer Funktion der Behandlung werden die Samen auf einem nassen Tuch zur Keimung gebracht und nach der Behandlung sofort in den Boden gepflanzt. Außerdem werden zur gleichen Zeit unbehandelte Pflanzenenibryonen (Vergleichspflanzen) gepflanzt. Sobald die Pflanze den Boden durchbricht, werden die Daten festgehalten. Pflanzenhöhen vatrdeη alle paar Tage niedergeschrieben, und nach dem Erscheinen der Keimblätter wurde eine Messung der "Blatterweiterung" eingetragen. Diese Messung umfaßt die Gesamtausbreitung der Pflanze. Weiterhin wurde die Größe und Quantität der Früchte dieser Pflanzen bis zur Reife vermerkt.

Nach einem \Orgegebenen Entwicklungszeitraum wurde eine Wachstumsrate oder Pflanzenhöhe für eine ganze Pflanzenserie (behandelte Pflanzen und Vergleichspflanzen) ermittelt, die bei allen Pflanzen für die gleiche bestimmte Anzahl von Entwicklungstagen festgestellt wurde. Die in Prozent, ausgedrückte Wachstumsänderung AG wird gemäß der nachfolgenden Formel errechnet: .

(100)

wobei T die durchschnittliche Pflanzenhöhe (oder die durchschnittliche Wachstumsrate) einer Serie von Versuchspflanzen und C die durchschnittliche Höhe (oder Wachstumsrate) der Vergleichspflanzen bedeutet. Die Werte von Δ G bei positiven Prozentsätzen bedeuten, daß die Wachstumsraten der Versuchspflanzen größer als die der Vergleichspflanzen sind, und die Werte von ΔG bei negativen Prozentsätzen bedeuten, daß die Wachstumsraten kleiner als die der Vergleichspflanzen sind. In den nachstehenden Tabellen für die verschiedenen Beispiele stellen die Daten den Durchschnittswert für die verschiedenen Pflanzengruppen dar, die jeweils aus einer Anzahl von Pflanzen bestehen. ■

309841/0437-

In den nachfolgenden Beispielen, die sich auf zweikeimblättrige Pflanzen beziehen, wurden die Behandlungen auf bestimmte Zielzonen entlang der Radikula und des Hypokot3?ls des Pflanzenembryos gerichtet. In dem Keimungsstadium, bei dem diese Behandlungen durchgeführt wurden, waren die Keimblätter (Kotyledonen) noch innerhalb der Samenschale. In der Nähe der Vurzelspitze befindet sich ein Bereich von geringfügiger Verfärbung, die sich über eine Länge von etwa 4-6 mm erstreckt; Innerhalb dieser Meristemzone gibt es sehr deutliche Bereiche mit unterschiedlichen Stufen von Wirkstoffsynthese und Zellteilung. An der Spitze der Radiku-Ia oder kurz nach der Wurzelhaube befindet sich ein Bereich der apikalen Initialien, in dem die Zellteilung und DNS-Synthese bei einer sehr geringen Größe liegen. Etwa 1 mm von der Wurzelspitze entfernt befindet sich eine Zone
maximaler Zellteilung und Wachstums, Wiederum akropetal
zu einem Punkt etwa 1,5 - 2 mm von der Vurzelspitze hin liegt eine Zone schneller Zell^trcckung, die v/iederum eine Zone mit einer anderen Art von Entwicklung darstellt. In einem Bereich etwa 3-5 mm von der Wurzelspitze beginnt
das primäre Gefäßgewebe sich zu differenzieren. Sehr
schnelle Änderungen in den Zellaktivitäten finden innerhalb einer kritischen Zone von etwa 5-6 mm Länge von der Wurzelspitze statt. An einer Stelle ungefähr 1 cm von der Spitze entfernt befindet sich eine Zone, die sowohl primäres Gewebe wie auch den Anfang der Differenzierung von sekundären Wachstumsmerkmalen enthält. Es versteht sich, da/S die vorstehenden Maßangaben nur Annäherungswerte sind und für verschiedene Arten erheblich abweichen können.
In bezug auf eine näher erläuterte Beschreibung von verschiedenen Pflanzenzonen wird auf Plant Physiology von
F.B". Salisbury und C. Ross, Wadsworth Publishing Co.,
Inc., Belmont, Californien, (USA, 1969, insbesondere auf Kapitel 22, S. 481 - 509, verwiesen.

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Beispiel Nr. 1 Buschbohnen Tabelle I

Wachstumsänderung in Abhängigkeit von der Behandlungsintensität bei einer Serie von im Wurzelspitzenbereich (apikalen Initialienbereich) für 2 Minuten bestrahlten Bohnenpflanzen

h G Wachstunsänderung - %

Behandlung	hohe	Intensität	600 V)	niedrige Intensität	(2ma)
IA	-29	(15 ma)	It	+ 31	ti
2A	-26	ti	It	+ 25	(2 ma, 150 V)
3B	-26	(15 ma,	tt	- 4	tt tt
4B	-11	Il		0	It It
5B	+ 8	Il		+ 3	tt It
6B	-24	.11	+ 8	(150 V)
7C	-26	(600 V)	+ 56	ti
8C	- 5	Il	+ 10

In bezug auf die Strahlungsdauer verursachen die 2-minütigen Behandlungen Wachstumsdaten mit etwas mehr Beständigkeit als die Ergebnisse der 30-minütigen Behandlungen, wobei in beiden Fällen dieselbe Zielzone benutzt wird. Dies zeigt Tabelle II, in der 30-minütige Bestrahlungen'Taei niedriger Intensität für zwei Behandlungstellen¹gezeigt werden.

Tabelle II

Wachstumsdaten, die Änderungenin unterschiedlichen Behandlungszonen zeigen (30 Min., niedrige Intensität H = 2 ma, E = 150 V)

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	AG	2315063
	Radikulaspitze	Wachstumsänderungen - %
Behandlung	-18	1 cm von der Spitze
IA	+32	+ 57
2A	+52	+ 39
3B	+33;	+ 8
4B	-25	+ 47
5B	+ 6	+ 54
6B	+ 6	+ 6
7C	-34	- 23
8C	+ 43

Wenn Daten für die Radikulaspitze hinsichtlich positiver und negativer Wachstumsänderungen verglichen werden, ist es ersichtlich, daß in Tabelle II die Wirkungen des Wachstums in größerem Maße in der Serie von 30 Minuten als bei den Daten für die 2-minütige Serie schwanken. Der Grund für diese größere Unbeständigkeit in der 30-minütigen Behandlung kann wie folgt erklärt werden:

Die Zielzone im Wurzelspitzenbereich übt einen sehr kritischen Einfluß auf die räumliche Anordnung aus. Wachstumsänderungen können innerhalb einer linearen Strecke von 0,5 - 1 mm drastische Veränderungen zeigen. Bei der längeren Bestrahlungsdauer von 30 Minuten kann das Fflanzenembryo aus der Zielzone herauswachsen. Demgemäß kann am Ende der Behandlungszeit ein ganz anderer Zellgewebetyp dem Feld ausgesetzt sein als im Anfangstadium. Bei Bestrahlungen von kurzer Dauer wie beispielsweise die Daten bei 2-minütiger Behandlung in Tabelle I hat der spezifische zu bestrahlende Gewebebereich gar keine Gelegenheit, aus der Zielzone herauszuwachsen. Man könnte erwarten, daß die spezifische Zielzone an einer Stelle 1 cm von der Spitze nicht so kritisch wäre, und daß Wachstumserscheinungen damit keinen Einfluß auf die Ergebnisse in demselben Maße haben würden, wie es bei Bestrahlungen in den Meristeinbereich der Fall ist. Diese Tatsache wird durch die in Tabelle II angegebenen Daten bekräftigt, wobei die Bestrah-

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lung-hier in einem Abstand von 1 cm von der Radikulaspitze erfolgt. Die Behandlung bei nierdriger Intensität ruft positives Wachstum hervor, und in nur einem Fall, nämlich der 7C-Behandlung, wurde eine negative Reaktion festgestellt.

Die Behandlung von keimenden Samen mit einer Aussetzung gegenüber dem Feld von über 24 Stunden wurde in einer etwas anderen Weise als die oben besprochenen Behandlungen durchgeführt. In diesem FallV/urde der Samen auf ein nasses Tuch gelegt und mit einem Kunststoffolienumschlag umgewickelt, um eine Austrocknung des Tuches zu verhindern. Sine Schicht der Folie hüllte auch den Samen ein, Nachdem der Samen auf das nasse Tuch gelegt wurde, wird er sofort dem Feld ausgesetzt und in dem Umschlag für eine Zeit von 24 Stunden oder mehr belassen. Vergleichssamen werden auch in ein nasses Tuch und einen Kunststoffumschlag gelegt, werden jedoch nicht dem Feld ausgesetzt. Die Ergebnisse nach der 24-stündigen Bestrahlung sind zwar genauso unregelmäßig wie die Ergebnisse der Bestrahlung für 30 Minuten, im allgemeinen jedoch sind negative Wachstumsreaktionen zu verzeichnen. Die Schwankungen in den Ergebnissen können durch die Bewegung des Samens während der anfängliehen Keimungsseit erklärt werden, die durch ein Aufquellen der -amenschale und durch die Einleitung der Wachstumsprozesse im Embyo verursacht wird.

Übertragungswirkungen der zweiten Generation wurde auch in der 24-stündigen Serie untersucht. Verhindertes vegetatives Wachstum wurde beispielsweise in der F₁-Generation in der

von, ^χ Behandlung von trockenem Samen sowie/Sauen ersichtlich, die sich in den anfänglichen KeimungsStadien befanden. In einigen dieser Serien wurde die Hülsenbildung vermindert und bei anderen gesteigert. Es gab bei den Pflanzen der zweiten Generation Anhaltspunkte dafür, daß die Charakteristiken der Fruchtentwicklung davon abhingen,ob der Samen im trockenen Zustand oder während der anfänglichen Keimungsstadien behandelt wurde. Die Daten der Tabelle III zeigen/ daß sowohl bei

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dem trockenen Samen wie auch während der anfänglichen Keimungszeit die Wachstumsrate über 20 % gegenüber den Vergleichssamen verlangsamt wurde.

Tabelle III

Ergebnisse der 2. Generation in der Treibhausserie trockener Seinen gegenüber Anfangr.keimung (Bestrahlung für 24 Stunden - SC, .Ξ = 600 V, Endospermbereich)

Wachstum Hülsen/Pflanze % reife Hülsen 5S über Behandlung Δ G % üb. Vergleichspfl. Vergleichspf lanr:e

Anfangskeimung - 22,0 +34,2 + 21-,2

trockener Samen - 26,6 - 8,2 - 13,4

Bei einem Vergleich der Fruchtinduktion ist jedoch die Lage erheblich anders. Bei den in der Anfangskeimung behandelten Serien steigerten sich sowohl die Anzahl von Hülsen pro Pflanze wie auch die reifen Hülsen in erheblichem Maße gegenüber den Vergleichspflanzen. Die Daten der Tabelle III zeigen nochmals, daß das Ausmaß der metabolischen Aktivität bei einer Betrachtung der Erzeugung von Vachstumsänderungen und ihrer Übertragung auf nachfolgenden Pflanzengenerationen von großer Bededeutung ist.

Behandlung der trockenen Samen der 1. Generation führte zu einer gesteigerten Entwicklung der Pflanze, wie dies für Serien mit unterschiedlichen Behandlungen im Bereich des Samenhypocotyls in Tabelle IV gezeigt wird.

Tabelle IV

Anfängliche Hülseninduktion in F₁ Bohnenpflanzen bei Behandlung der trockenen Samen - Wachstum 50 Tage (24-42 Stunden Bestrahlung, niedrige Intensität, II = 2 ma, E= 120 V, im Hypoeotylbereich)

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	Wachstum G %	Hülsen/Pflanze durchschnittl.	2315063	6
Behandlung	+ 25,4	3,16	Hülsenlänge durchschnittl. N-Pflanzen	3
IA	+ 12,7	2,00		5
2A	+ 31,0	2,00	4,2	4
3B	+ 14,3	2,25	5,1	9
7C		1,67	5,0
Vergleichs pflanzen			4,5

Zwei sehr bedeutende Wachstumssteigerungen werden in Tabelle IV gezeigt; weiterhin legt auch die vergrößerte Anzahl von Hülsen pro Pflanze eine gesteigerte-Entwicklung nahe.

Eine Untersuchung wurde durchgeführt, um das Entwieklungsstadiura zu prüfen, bei dem die Behandlungsmethode zum Ausdruck kommt. Um diese Entwicklungsfrage zu untersuchen, wurden detaillierte Messungen jedes Zwischenknotens (Internodiura) von allen Pflanzen einer bestimmten Behandlungssei-ie gemacht, nachdem die Pflanzen das 5. ode·»" -6. Knotenstadium erreicht hatten. Auf diese Weise konnte das Durchschnittswaehstum entlang des Pflanzenstengels untersucht werden. Die Ergebnisse zeigten faSt die gleichen Zwischenknotenlängen für die 1. Zwischenknoten, was wohl erklärt, warum sich Unterschiede erst nach wenigstens zwei oder drei Wochen der Entwicklung zeigen. Bei den behandelten Pflanzen wurde die ersichtlichste Wachstumssteigerung an den 3. und 4. Zwischenknoten festgestellt. Ferner zeigen die Pflanzen, die eine Waehsumsverlangsamung aufweisen, diesen Effekt auch an späteren Zwischenknoten. Daraus kann man schließen, daß sowohl positive wie auch negative Wachstumsreaktionen erst in späteren Wachstumsstadien erscheinen.

Eine Gruppe von vier Pflanzen wurde aus einer bestimmten' Behandlungsserie ausgesucht, die als typisch für den gesteigerten und den verlangsamten Wachstumseffekt galt. Diese Pflanzen lieferten die Samen, und die Samendaten wie auch die Anzahl der Tage für die erste Samenernte werden in Tabelle V festgehalten.

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Tabelle V

Samenerntedaten von Pflanzen, die in einem frühen Entwicklungsstadiuia als typisch für Wachstumseffekte ausgesucht wurden (2 Min., 3 mm von der Spitze, hohe Intensität, H - 10 ma, E - 600 V)

Behandlung	Wachstumseffekt	Erste Samen ernte in Tagen	Samen/ Pflanze	Wachs in 2	tunsra':-:- V/och on
4B	"beschleunigt"	67	18	1,83	ein/Tag
2Λ	"intermediär"	78	11	1,87
7C	"verlangsamt"	77	15	1,15
Vergleichs pflanze	"typisch"	82	11	1,72

Es ergibt sich aus Tabelle V als interessant, daß eine verlangsamte Wachstumsrate nicht unbedingt von der Anzahl von Tagen bis zur ersten Samenernte abhängig ist. Die 7C-Pflanze offenbart z.B. eine Samenreifezeit, die unter der der Vergleichspflanze lag, obgleich die Wachstumsrate erheblich verringert war. Im allgemeinen kann man aus den Daten bezüglich der ersten Samenernte schließen, daß durch bestimmte Behandlungsarten ein höherer Samenertrag sowie eine kürzere Entwicklungszeit erzielt werden. In den Serien, die dem Ende der Samenernte nahe liegen, rufen die die kürzeste Sarnenerntezeit erzeugenden Behandlungsarten auch eine größere · Zahl von Samen hervor. Diese Daten werden in Tabelle VI für mehrere Serien mit den Vergleichswerten angegeben. Die Behandlungsintensitäten erstreckten sich von II = 2 bis 12 ma und E = 300 bis 600 V an 3 mm-und 1 cm-Stellen auf der Radikula und für Zeiträume von 2 bis 30 Minuten.

Tabelle VI

Vorläufige Daten, die eine Teilsamenernte bei behandelten Gruppen mit den Mindestentwicklungszeiten bis zur Reife vergleichen

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Tage bis zur Ernte	ersten	Samen pro	Pflanze	2315063	5	5B
Vergleichs pflanzen	behandelte Pflanzen	Vergleichs pflanzen		behandelte Behandlungs- Pflanzen art	6	6B
100	93	7	8,		5B
101	89	7,3	8,		4B
92	86	8	10	5	IA
92	76	9,2	18
92	83	6	6.

An einem gewählten Tag wurden Daten über die "Fruchtentwicklung bzw. -reifung von einer großen Anzahl von Bohnenpflanzen aufgenommen, die bei unterschiedlichen Intensitäten, an unterschiedlichen Stellen und währerrl unterschiedlicher Dauer bestrahlt wurden. Alle diesen Daten wurden in bezug auf die Zahl von Hülsen pro Pflanze bei jeder Behandlungsart verglichen. Diese Daten umfassen alle Pflanzen, die 24-stündiger Bestrahlung ausgesetzt waren, was bei der Mehrzahl zu schädlichen Wirkungen hinsichtlich der Wachstumsraten und Fruchentwicklung führte. Wenn diese verlangsamten Pflanzen keine Spulenhülsen oder Früchte aufwiesen, wurden sie trotzdem in die Daten als Pflanzen mit null Früchten aufgenommen. Die Daten in Tabelle VII stellen somit die Entwicklung der Bohnenhülse zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Lebenszyklus dar.

Tabelle VII

Bohnendaten, die an einem bestimmten Datum für alle Pflanzen aufgenommen und nach den Behandlungsarten zu einem Durchschnitt verarbeitet wurden. (Bestrahlung = 2 Min. bis 2 Stunden, Bereich von der Radikulaspitze bis zu 1 cm von der Spitze, H = 2 bis 14 ma, E= 300 bis 600 V).

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	Hülsen/Pflanze	Veränderung-^	2315063
Behandlung	3,75	+ 70,5	N-Pflanzen
7C	3,53	+ 60,4	16
IA	3,50	+ 59,1	32
5B ·	3,32	+ 50,9	12
2A	2,23	+ 46,8	25
3B	3,00	+ 36,3	13
4B	2,95	+ 34,0	10
SC	2,74	+ 24,9	20
613	2,20	_..	15
Vergloiehs- pflanzen		40

Daraus ergibt sich als interessant, daß alle Behandlungsarten eine größere Anzahl von Hülsen pro Pflanze als die Vergleichsgruppe aufweisen. Die 8C-Behandlung verlangsamt im allgemeinen das Wachstum erheblich, die Anzahl der Hülsen pro Pflanze verbleibt jedoch über der Zahl der Vergleichsgruppe, wie aus der Tabelle ersichtlich. Dies zeigt, daß es kein 1 : i veraältnis zwischen der Fruchtentwicklung und den Reaktionen der Vachstumsraten gibt,und daß morphologische Veränderungen erzielt werden können, ohne daß der Reifungsprozeß gestört bzw. verlangsamt wird,

Eine eingehende Untersuchung in bezug auf "Zonenbildung¹¹ wird unten in Zusammenhang mit Fig. 11 erläutert. Ein Färbverfahren wird angewandt, um die Zonen oder Zielbereiche entlang der sich entwickelnden Radikula zu lokalisieren; die durch die Anwendung dieser Methode erhaltenen Ergebnisse sind sehr wichtig, um die Unterschiede in der Entwicklung und im Wachstum zu verstehen.

Das Färbverfahren besteht aus der Keimung der Bohnen, bis sie das Vorbereitungsstadium für die erfindungsgemäße Behandlung erreichen, und der anschließenden Einfärbung mit einem Zellfarbstoff, Tetrazolium Rot. Dieser Farbstoff ist bezüglich der Bereich des Gewebes, die eine sehr hohe Dehydrcgenasenaktivität besitzen,selektiv. Diese Enzyme sind in der Einleitung des Elektronentransports bei der Atmung und der oxidativen Phosphorylierung sehr entscheidend, insbesondere

309841/0437

in dem Cytochromsystem. Die Anwesenheit von hoher Dehydrogenasenaktivität kann den Bereichen von hoher Zellteilungsaktivität entlang der sich entwickelnden Radikula entsprechen oder auch nicht. Die ersten"Untersuchungen mit Kaskadenbohnen (cascade beans) zeigten, daß sehr bestimmte Verfärbungszonen oder Zonen mit Dehydrogenasenaktivität entlang der sich entwickelnden Radikula bestanden, ferner, daß diese Zonen ihre Lage und Intensität mit fortschreitendem Wachstum etwis "änderten. Während den frühen Entwicklungsstadien waren im wesentliehen zwei Farbzonen ersichtlich: eine Zone mit sehr dunkler Färbung, die ungefähr 3 mm von der Wurzelspitze entfernt lag, und eine zweite Zone mit einer helleren rosa Färbung, die sich über die erste Zone hinaus einige Zentimeter von der Wurzelspitze erstreckte.

Beim Vergleich dieser ersten Färberergebnisse mit Daten, die sich auf Behandlungen an unterschiedlichen Stellen entlang der Radikula beziehen, ergaben sich Hinweise darauf, daß eine Behandlung in den stark gefärbten Zonen das Tsegelative Wachstum und die Entwicklung der Pflanze verringerte. Eine Behandlungsserie wurde entworfen, in der die Bestrahlungen an spezifischen Stellen entlang der Wurzelradikula hinsiehtlich der unterschiedlich gefärbten Bereiche durchgeführt wurden, um diese Ergebnisse zu überprüfen· Zu diesem Zweck wurde eine Reihe von Kaskadenbohnen, von denen jede eine unterschiedliche Länge der Radikula aufwies, einer Behandlung für 5 Minuten bei niedriger Intensität (2,5 ma) der 1A-Art unterzogen. Die Stellen entlang der Radikula wurden so ausgewählt, daß die Bestrahlungen entweder innerhalb oder deutlich außerhalb der dunkel gefärbten Zone lagen.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden in Fig. 11 gezeigt, die sowohl die Wachstumsdaten wie auch die dunkle gefärbte Zone als eine Funktion der. Länge der Radikula darstellt. Die dunkelrote Zone hoher Dehydrogenasenaktivität wird in dieser Figur durch die Zone oder den Bereich 105

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verdeutlicht. Diese Zone zeigt die größte Erweiterung bei einer Radikulalänge von 3 cm. Bei Radikula größerer Längen wird sie etwas schmaler. Die Wachstums- und Samenerntenergebnisse als Ausdruck der fraktionellen Veränderungen gegenüber der Vergleichsgruppe werden als waagrechte schraffierte und gesprenkelte Streifen 106 - 111 gezeigt. Die Werte für die Wachstums- und Samenernteveränderungen werden in Eig. 11 oben angegeben. Die Kreise 106a- lila, die entweder innerhalb oder in einer Linie mit den waagrechten gesprenkelten Streifen 106 - 111 liegen, geben die Behandlungsstelle an der Radikula an. Wenn der l'achstumsstreifen 106 bei 1 cm Radikulalänge liegt, befindet sich beispielsweise der Kreis 106a^j bei 0,6 cm und liegt deutlich außerhalb des dunkel gefärbten Bereichs 105. Es wird darauf hingewiesen, daß alle ein positives Wachstum andeutenden Streifen 106, 109 und 110 außerhalb des dunkel gefärbten Bereichs 105 behandelt wurden. Auf der anderen Seiten wurden die ein negatives Wachstum andeutenden Streifen 107, 108 und 111 innerhalb des dunkel gefärbten Bereichs 105 von hoher Dehydrogenasenaktivitat behandelt .

Pflanzen der 2. Generation wurden untersucht und dabei wurde festgestellt, daß die Weitergabe dieser Auswirkungen weitgehend davon abhing, wo sich die Behandlungsstelle gegenüber der Dehydrogenasenzone befand. Beispielsweise in Tabelle VIII sind zwei Pflanzengruppen zusammen mit der Vergleichsgruppe aufgezählt, die beide ein gesteigertes Wachstum in der 1. Generation zeigten.

Tabelle VIII

Frucht- und Wachstumsanalyse von F„ Bohnenpflanzen im Treibhaus (Daten wurden nach 54 Tagen aufgenommen). H= 2 ma, E - 300 V.

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Behandlung Wachstum Hülsen/Pflanze reife Hülsen+ N-Pflanzen & G % '■ pro Pflanze '_:. \ _n -

IA (2 Min., Spitze

niedrig) +28,5 19,8 8,6 5

IA und	19,5	8,2	4
4B (2Std., Spitze	14,6	6,6	7
niedrig) +15,3
Vergleichsgruppe

+ Diese Zahl stellt die durchschnittliche Anzahl der Hülsen für Pflanzen dar, die länger als 10 cm sind.

Es wurde gezeigt, daß Wachstum auf die 2. Generation zusammen mit gesteigerter Hülseninduktion übertragen v/erden kann, wobei in diesem bestimmten Entwicklungsstadium mehr reife Hülsen vorhanden sind. In den beiden behandelten Gruppen wurde die Bestrahlung in der Wurzelspitzenzone durchgeführt, und Fig. zeigt, daß der dunkel gefärbte Bereich 105 erst bei etwa 0,5 mm von der Wurzelspitze anfängt. Demgemäß müssen die in Tabelle VIII dargestellten Bestrahlungen außerhalb der aktiven Dehydrogenasenzone gemacht worden sein. Eine Zusammenfassung der Daten über die Fruchtentwicklung von anderen F„-Pflanzen findet man in Tabelle IX, und noch einmal wird gezeigt, daß die gesteigerten Reifungseffekte im wesentlichen von der 1. Generation übertragen werden.

Tabelle IX

Zusammenfassung der Fruchtentwicklung bei F^- Bohnen aus Feldprüfpflanzen (Daten wurden nach 77 Tagen Wachstum aufgenommen) Diesselben Behandlungsbedingungen wie in Tabelle VI.

Behandlung	Hülsen/ Pflanze	reife Hülsen pro Pflanze+	N-Pflanzen
IA	14,6	8,0	5 -
2A	21,0	11,0	4 ·
zusammengefaßte B's	23.3	11.7	10

7C 22,4 11,7

8C - 25,8 13,3

3098/U/Q437

Vergleichsgruppe 16,7 8,2 16

+Diese Zahl gibt die durchschnittliche Anzahl der Hülsen pro Pflanzen an, die länger als 10 cm sind.

Tabelle IXA

Felddaten für F_o~ Buschbohnen, die ein vermindertes vegetatives Wachstum in der F--Generation sseigten. Eine 10 - 20 % Verlängerung im Wachstum wurde (wie gewünscht) bei den Behandlungsarten durch 2-minütige Bestrahlungen an den Wurzelspitzen induziert. H= 14 ma, E= 600 V.

durchschnittl. Hülsen/ G Behandlung Pflanzenhöhe Pflanze in F_n IT- Pflanzen

IA 44,7 cm 8,8 - 12,0 % 100 3B 40,4 7,8 - 21,1 % 100 Vergleichspflanzen 51,2 8,2 100

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die die Übertragung des Wachstums und der Hülsenbildung auf die 2. Generation x'on F₂-Buschbohnenpflanzen zeigt. Jedes der Bezugszeichen 115-119 stellt eine Gruppe von Buschbohnenpflanzen dar. Die Pflanzen der Gruppe 115 waren unbehandelt, i.e. Vergleichspflanzen. Die Pflanzengruppe 116 wurde einer 2A-Behandlung für 30 Minuten bei einer niedrigen Intensität von H = 2 ma untazogen. v/ie aus Fig. 12 ersichtlich, wiesen die Pflanzen in der Gruppe 116 eine kürzere durchschnittliche Pflanzenhöhe und wedger Hülsen pro Pflanze auf als die Vergleichspflanzen der Gruppe 115. Die Pflanzen der Gruppe 117 erhielten auch eine ΙΑ-Behandlung bei derselben niedrigen Intensität wie bei der Gruppe 116 für eine Dauer von 30 Minuten. Während die durchschnittliche Pflanzenhöhe in der Gruppe 117 größer als die der Vergleichspflanzengruppe 115 war, kann nan sehen, daß sie in diesen Sntwieklungsstadiura noch keine Hülsen gebildet hatten. Die Pflanzen in der

309841/0437

Gruppe 118 wurden einer 3C-Behandlung für 2 Minute« bei einer niedrigen Intensität von E = 150 V ausgesetzt. Die Pflanzen in der Gruppe jf 19 bekamen eine 2A-Behandlung für 2 Minuten bei einer niedrigen Intensität von II = 2 rna. Hieraus kann ersehen v/erden, daß die Pflanzen in den Gruppen 118 und 119 eine durchschnittliche Pflanzenhöhe und eine Anzahl von Hülsen pro Pflanze hatten, die im wesentlichen größer als die der Vergieichsgruppe 115 waren. Alle Pflanzen der Gruppen 116 - 119 wurden an der Würze!spitze behandelt.

Es wurde ferner festgestellt, daß die Veränderungen auch auf die 3. Generation F„ der Buschbohnenpflanzen übertragen wur-

den. Die nachstehende Tabelle X zeigt das Wachstum bei den Fo-Buschbohnen nach 38 Tagen, wobei die Anzahl von Hülsen pro Pflanze nach 75 Tagen angegeben ist. Die Daten, die die Hülsen nach 75 Tagen betreffen, zeigen auch eine frühe Reifung in den zwei behandelten Gruppen.

Tabelle X
F₀-Buschbohnen

Wachstum nach 33 Tagen Hülsen/Pflanze

Behandlung Höhe in cm A_G nach 75 Tagen N-PfIanzen

IA (2 Stunden, Wurzel- _9C- _q .O_{1 n}v rr _{K R}

spitze, H - 2 ma) ²⁵'⁸ _ ^f ... *°

IA (2 Min., Wurzel- _{99 1} T₁₉ ~~ö* oq _1fi

spitze, H = 2 iaa) ^22>1 +12,2,* 3,9 16

Vergleichspflanzen 19,7 1,0 12

Beispiel Nr. 2 - Tomatenpflanzen

Die verschiedenen Behandlungen wurden auch auf Tomatenpflanzen angewandt. Die in der nachfolgenden Tabelle XI dargestellten Daten über das Wachstum der Tomaten beziehen sich auf eine Serie von Pflanzengruppen (4 - 8 Pflanzen pro Gruppe), die bei niedriger Intensität (II = 2 ma, E = 15o V) an der Wurzelspitze für eine Dauer von 2 Minuten^ behandelt wurden.

30984 1/0437

Tabelle XI Behandlung Wachstumsveränderung /jG

IA ,

2A +44,5%

3B +15,0%

4B + 8,9%

5B +9,8%

6B +23,8%

7C +54,2%

8C 0,0%

Tabelle XII zeigt die Wachstumsraten für behandelte und Vergleichsserien,
stellt wurden.

gleichsserien, die in den P- und F₂-Generationen festge-

Tabelle XII

Auswirkungen in der 1. und 2. Generation in behandelten und Vergleichstomatenpflanzen (5 Pflanzen pro Gruppe).

Wachstumsreaktion F.. Wachstumsrate F„ Wachstumsrate

Beschleunigung 0,48-cm/Tag 0,58 cm/Tag Vergleichswerte 0,45 " 0,49 " Verlangsamung 0,15 " 0,42 ^M

Die beiden F- und F₂ Daten zeigen, daß die Vergleichspflanzen geringere durchschnittliche Wachstumsraten als die beschleunigte Serie und höhere durchschnittliche Wachstumsraten als die verlangsamte Serie aufweisen.

Wie oben ausgeführt, wurde ein Verhältnis zwischen der Wachstumsrate und der Länge der hervortretenden embryonischen Radikula festgestellt. Dasselbe Verhältnis wurde auch in behandelten Tomaten gefunden. Die kurzen Längen der Radikula sind während der sehr frühen Entwicklungsstadien empfindlicher gegen die Behandlungsmethoden hinsichtlich der Erzeugung einer gesteigerten Wachstumsrate als während späterer Stadien mit einer längeren Radikula. Bei der Untersuchung der Länge der Radikula in bezug auf die Behandlungsparameter wurde

30984 1/0437

zuerst das Tetrazolium-Rot-Färbverfahren angewandt, bevor die Bestrahlungen an den sich entwickelnden Embryos durchgeführt wurden. Die Färbuntersuchungen ließen einen sehr starken Streifen roter Färbung oder hoher Dehydrogenasenaktivität erkennen, der an den Radikula von Längen zwischen 4 - 6 mm am deutlichsten hervortrat. Die Zone befand sich 0,6 - 0,8 mm von der Wurzelspitze entfernt. Während die Radikula in der Länge von IO bis 15 mm wuchsen, wurde dieser Streifen unklarer und die Dehydrogenasenaktivität wurde entlang der Radikula weniger lokalisiert.

Um den Einfluß dieses ^Verlaufs näher zu untersuchen, wurden Pflanzen unter Anwendung von drei Bestrahlungsarten (Zeit = 5 Min., H = 5 ma, E= 300 V) und \^ährend zwei bestimmter Stadien der Radikulalänge behandelt. Diese Behandlungen er-, folgten von der Wurzelspitze aus, und-die Behandlungszonen waren entlang den ersten 3 oder 4 mm der Radikula ziemlich ■ nahe zusammen. Fig. 13, die die Ergebnisse von etwa 22O Pflanzen zusammenfaßte, zeigt diese Wachstumsdaten, die in Prozent gegenüber den Vergleichswerten ausgedrückt sind. Zunächst einmal wird in dieser Figur darauf hingewiesen, daß eine sehr ausgeprägte Spitze bei etwa 0,6 mm von der Wurzelspitze liegt. Die Zone der Wachstumssteigerung stimmt genau mit dem Bereich der aktiven Dehydrogenasenfärbung überein. Oberflächlich betrachtet scheint dies sehr widersprüchlich zu sein, da ein ausgeprägt verlangsamtes Wachstum bei den Bohnenpflanzen festgestellt wurde, wenn die Behandlungen in dem dunkel gefärbten Bereich durchgeführt wurden. Bei den Tomatenpflanzen ist das genau umgekehrt. Der ausgeprägte Unterschied zwischen den zwei Arten von Pflanzen kann mit den relativen Lagen der Zellteilungsaktivität und des Gewebes mit hohem Ätmungsmetabolismus zusammenhängen. In dem einen Fall, beispielsweise in Tomaten, können diese zwei Zonen zusammenfallen, während in dem anderen Fall mit Bohnen sie entlang der Radikula räumlich getrennt liegen können.

309841/0437 .

Fig. 13 zeigt auch einige andere Merkmale von erheblicher Bedeutung; beispielsweise bei den B_ehandlungen, die sich bis 4 min entlang der Radikula in den Pflanzenserien mit einer Radikulalänge von 4 bis 6 mm erstrecken, sind die .Auswirkungen der drei Behandlungen parallel zueinander, d.h. die Spitzen und Täler liegen bei allen drei Behandlungen an derselben Stelle. Es wurde auch festgestellt, daß die enge Veränderung zwischen den drei Behandlungsarten völlig fehlt, wenn die Pflanzen mit längeren Radikula (10-12 mm) verwendet werden. Hieraus ist ersichtlich, daß sie nicht nur phasenver— setzt sind, sondern in den meisten Fällen rufen die Behandlungen nur eine sehr geringe Wachstumssteigerung oder negatives Wachstum hervor. Dies zeigt deutlich, daß die Behandlung von Pflanzen während eines spezifischen Sntwicklungsstadiuras sowie an einer spezifischen Stelle der Radikula von entscheidender Bedeutung ist.

Fig. 14 zeigt eine zweite Ku.rv^sfhar, die den Einfluß der Behandlungsstelle auf das Wachstum bei Tomatenpflanzen verdeutlicht. Die in dieser Gruppe behandelten Pflanzen wiesen Radikula von 1.0 - 1.5 cm auf. Die in der Kui-ve 125 benutzten Pflanzen wurden einer 8C Behandlung unterzogen. Die in der Kurve 126 gezeigten Pflanzen wurden einer IA Behandlung und die Pflanzen der Kurve 127 einer 2A Behandlung unterzogen. Alle Behandlungen wurden für eine Zeitdauer von 5 Minuten bei mäßiger Intensität (H = 5 ma, E= 300 V) durchgeführt. Allen drei Kurven 125-127 in Fig. 14 liegt ein Wachsttim von 43 Tagen zugrunde. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Kurven dem Teilbereich der Kurven in Fig. 13 ganz genau entsprechen, der zwischen einer Radikulalänge von 0-1 mm liegt.

Es wurde auch festgestellt, daß die Wachstumsauswirkungen der 1. Generation F- auf die 2. Generation F₂ der Tomatenpflanzen übertragen wurden. Dies wird in Fig. 15 verdeutlicht, wo die Datenpunkte 130-133 entlang der theoretisch zu erwartenden Linie in der Figur liegen. Jeder Punkt

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130-133 stellt efne Gruppe von Pflanzen dar, wobei'die-Grupp 131 die Vergleichsgruppe bildet und die Behandlungsarten der Gruppen 130, 132 und 133 unterhalb der Zeichnung angegeben werden. In der 1. Generation F-. wurden alle Pflanzen der Gruppen 130, 132 und 133 für 24 Stunden während den frühen Keimungsstadien behandelt. Die Intensität der Behandlungen war H - ",5 ma, Ii --- 600 V. Es wird darauf hingewiesen, d???> die Pflanzen der Gruppen 132 und 133 eine Pflanzenhöhe in den F₁ und F₉ Generationen zeigten, die größer als die der Vergleichsgruppe war, während die Pflanzen der Gruppe 130 ein verringertes Wachstum aufwiesen.

Als-weitere-Punkte interessierten bei diesen F„ Tomatenpfla.n zen der 2. Generation die erhöhte Fruchtbildung im Hinblick auf die Wachstumsveränderungen innerhalb jeder Serie. Die betreffenden Daten werden in Fig. 16 zusammengefaßt, in der Kurven für das tatsächliche Wachstum für vier Gruppen von Pflanzern der 2. Generation (IA, 7A und-zwei Vergleichsserien) gezeigt werden. An dem das Wachstum nach 5o Tagen darstellenden Punkt zeigen die Linien für den mittleren Fehler (S.E.) einen sehr bedeutsamen Unterschied zwischen den verschiedenen Gruppen. Bei den Vergleichspflanzen waren die zwei verschiedenen Vergleichsgruppen im Hinblick auf ihr Wachstumsschema fast identisch. Obwohl diese Vergleichsgruppen derselben Art der Pflanze entnommen wurden, wurden sie aus F- Serien herausgenommen, die zu verschiedenen Zeiten wuchsen, d.h. sie unterliegen nicht denselben UnweJtzyklen während ihrer Entwicklung. Trotzdem zeigen die Vergleichswerte sehr gleichmäßige und konsistente Wachstumsformen. Nach 71 Tagen im Treibhaus fingen die gezeigten Vergleichspflanzen mit der Fruchtbildung an, wobei die vorhandenen Früchte einen Durchmesser von weniger als 1 cm aufwiesen. Bei den beiden 7C und IA Pflanzengruppen hat sich die Fruchtbildung viel weiter entwickelt, wie aus den Werten für die Früchte pro Pflanze in Fig. 16 ersichtlich ist. Daraus ergibt sich als interessant, daß die IA Behandlung

30984T/0437 -

eine erhöhtere Fruchtbildung zeigte, obgleich vermindertes vegetatives Wachstum auch zu verzeichnen -war. Früchte mit einem Durchmesser über 4 cm waren in den behandelten Pflanzen auch vorhanden.

Ein v/eiterer interessanter Punkt aus den in Fig. 16 dargestellten Waehstuinskurven ist die Überschneidung der Vergleichswertkurven, was zu einer größeren Pflanzenhöhe in den letzten Entwicklungsstadien (bei dem Wachstumspunkt nach 71 Tagen) führt. Obwohl die 7C Pflanzen eine gesteigerte Wachstuiasrate in den frühen Entwicklungsstadien verzeichneten, erfolgte die Fruchtbildung in einem früheren Stadium, was natürlich ein sehr vermindertes vegetatives Wachstum verursacht. Andererseits wuchsen die Vergleichspflanzen weiter, da ihre Fruchtbildung zu einem späteren Zeitpunkt einsetzte, und ihr endgültiges vegetatives Wachstum übertraf das der 7C Pflanzen.

Beispiel Nr. 3 Gurken

Wachstumsmerkmale nach einer Entwicklungszeit von 35 Tagen zusammen mit Daten über die Fruchtbildung nach einer Entwicklungszeit von 55 Tagen werden in Tabelle XIII aufgeführt.

Tabelle XIII

Wachstum und Fruchtbildung in Gurken (2 Min., Wurzelspitze, hohe Intensität H = 12 ma, E= 6oo V, Radikula 0,5-1,0 cm)

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- 3ο -■

Wachstum nach Fruchtbildung max.Fruchtlänge
Behandlung 35 Tagen. AG-% Früchte/Pflanze nach 55 Tagen N-Pflanzeη

IA	+32,6
2Λ	+55,1
3B	+68,5
4B	+46,0
5B	+39,4
6B	+61,8
7C	-12,4
8C	■" OvJ j O
Vergleichs
pflanzen

1,0 1,6

2,6 3,6 2,0 2,2 0,8 0,6

1,1

10 cm 13 17 \ 13 10 12

Das Wachstum sowie die Fruchtbildungscharakteristiken sind weit höher in den Behandlungen der B-Arten. In bezug auf die 4B Behandlung ist es interessant, daß diese Behandlung nicht die größte Wachstumssteigerung auf v/ies, obwohl die Fruchtbildung über dreimal so groß war. Alle B-Behandlungen zeigten gegenüber den Vergleichswerten zwei- bis dreimal so viel Früchte pro Pflanze. Auch liegt die maximale Fruchtgröße bei diesen Behandlungsarten am höchsten.

Beispiel Nr. 4 Brokkoli

Die Aufgabe in diesem Fall war, eine stabilere Pflanze (mit erhöhter Stengelgröße) zu schaffen. Die IA Behandlungen
(Tabelle XIV) haben dies erreicht und verzeichneten aic h
eine angedeutete Steigerung der Kopfentwicklung. Bei der 8C Bestrahlung erschien die Kopfentwicklung verlangsamt, was . mit dem Einfluß dieser Behandlungsart auf die anderen Pflanzenarten (qualitativ) übereinstimmt.

309841/OA 37

Tabelle XIV

Daten aufgenommen nach SO Tngen im Treibhaus

(2 Minuten, II = 2 ma,

120 V).

durehschnittl.

cm

durchschnittl.

Koηfc■ urcjjοeπr»cτ N-Pf lnn:-'er

IA	2,1
?-A	1,7
3B	1,8
•ΊΒ	1,8
5B	1,8
6B
7C	2^0
8C	1,3
Vergleichs	1,7
pflanzen	5 Soja
Beispiel Kr.

3 ,6 era	5
1,'λ	4
1,2	5
0,7	5
1,3	5
2,2	5
0,9	. 5
0,0	5
1,4	7

Zwei Serien von Sojabohnen mit jeweils etwa 40 Pflanzen entwickelten sich unter Feldbedingungen. In der einen Serie, die an der Wurzelspitze.2 Minuten lang bei mäßiger Intensität bestrahlt wurden, wurden das Pflanzenwachstum und die Hülsenentwicklung bei ,jeder Behandlungsart gegenüber der Vergleichsserie verzögert. Bgx einer zweiten Serie, die ebenfalls 2 Minuten lang bei niedriger Intensität in einem Abstand von etv/a 0,7 inm von der Uurzelspitze bestrahlt wurde, ergab sich eine entgegengesetzte Wirkung. In diesem Fäll steigerte sich das Wachstum bei den Behandlungen der Α-Art geringfügig. Die Hülsenbildung wurde jedoch erheblich erhöht, wie aus der Tabelle XV ersichtlich, in der die Behandlungsarten wegen der begrenzten Anzahl von Pflanzen, die jeder Behandlungsart unterliegen, zusammengefaßt wurden.

30984 1 /0437

39,3	15
28,9	8
3 ο, 6	5
29,0	7

Tabelle XV

Wachstum und Hülsenentwicklung bei Sojabohnen (Daten wurden bei Feldgruppen nach 88 Tagen aufgenommen; 2 Min., Abstand 0,7 mm von der Wurzelspitze, niedrige Intensität, H — 2 ina, E = 120 V, zusammengefaßte Behandlungsarten).

Behandlung durchschnittl. Hülsen pro

(gusaroniongefaßt)' Pflanzenhöhe _; _ JP fflanze N-Pflanzeii

Art A 73,3

Art B 66,3

Art C 63,5

Vergleichspflanzen 67,8

Bei der Behandlungsart A wird eine Erhöhung in der Hülsenen-twicklung von annähernd 3o% verzeichnet, während das vegetative Wachstum lediglich zu einer Erhöhung: von annähernd 8% gegenüber den Vergleichswerten führt. Bei den Behandlungsarten B und C Dleiben das Wachstum und Hülsenentwicklung im Rahmen der Vergleichswerte.

Als die in der Tabelle XV aufgeführten Pflanzen reiften, wurde ersichtlicht, daß bestimmte Behandlungskombinatioiien (Bestrahlungen der Α-Art) die Entwicklung förderten, obwohl die Wachstumsrate nur geringfügig anstieg. Während der tatsächlichen Samenernte wurde festgestellt, daß die Pflanzen mit der ausgeprägten ITülsenentwicklung auch höhere Samenerträge abwerfen. Eine Untersuchung der Gewichte dieser Samen wurde unternommen, um festzustellen, ob die Anzahl von Samen auf Kosten des Gewichts oder der Fruchtdichte erhöht wurde. Uia diese Frage zu prüfen, erwies es sich als zweckmäßig, Gruppen von 30 Samen zu wiegen. Diese 30 Samen wurden aufs Geratewohl bzw. in Stichproben aus den Gruppen der behandelten Pflanzen und Vergleichspflanzen ausgesucht. Bei dieser Stichprobenentnahme wurde die dunkel gefärbten Samen und die schlecht werdenden Sanon entnommen und beseitigt und soinit aus aev Analyse ausgeschieden. Die betreffenden Daten werden in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt.

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Tabelle XVI Sojabohnen-Samenanalyse

durchschnittl. durchschnittl.Gewicht Behandlung Zahl von Samen pro 30 Samen in Gramm N-Pflanzen

IA 152,2

2A 302,0

Vergleichs- no η

pflanzen ·ΐ±*»,υ

Art 'B zusammen 111,2 Art C zusammen 137,0

Es ist interessant, daß die Zahl von Samen pro Pflanze sowie die Gewichte der Samen bei den Behandlungen IA und 2A größer sind als bei den Vergleichsgruppen. In der 2A Behandlungsgruppe ist diese Steigerung sehr bedeutend und das Sameηgewicht ist mehr als 18% höher als bei den Vergleichswerten. Die Daten für die zusammengefaßten B- und C-Behandlungen weichen nur geringfügig von denen Jer Vergleichspflanzen ab.

Beispiel Nr. 6 Weizen

6,40	8
6,33	6
5,31	7
5,80	8
5,19	ö

Bei einer ersten Behandlung von Weizen waren die Bestrahlungen für eine Zeitdauer von 2 Minuten bei hoher Intensität auf eine Stelle, die Koleoptilspitze (Keimscheidenspitze), gerichtet. Die Wachstumsdaten, die nach einer Entwicklungszeit von 14 Tagen notiert wurden, zeigten erhebliche Veränderungen in den Wachstumsänderungen im Hinblick auf die Behandlungsbedingungen. Um die Wirkung dieser Behandlung an anderen Stellen der entwickelnden Pflanze näher zu untersuchen, wurde das Weizenwachstum als eine Funktion der Behandlungsstelle an der Radikula erforscht. Die Untersuchungsergebnisse werden als Kurven in Fig. 17 und 18 dargestellt.

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In Fig. 17 stellt die Kurve 140 die Wirkung der Behandlung IA auf das Weizenwachstum an der Radikula in einem Abstand von 0,1 bis 10,0 cm von der Wurzelspitze dar. Die Kurve 141 zeigt die Wirkung auf das Wachstum von Weizen als Ergebnis einer 2A Behandlung an entsprechenden Stellen der Radikula. Die Bestrahlungen v/urdeη für 5 Minuten bei einer Intensität von H = 4 rna durchgeführt. Den Daten liegen 1Ö Pflanzen pro Tunkt nach' einer Entwicklungszeit von 53 Tagen zugrunde. Jeder"Punlit an den Kurven stellt die Mitte einer Linie für den mittleren Fohler (S.E.) dar, die etv/a dieselbe Kurvenweite wie die der Vergleiehswerte aufweist.

Gemäß Fig. 18 stellt die Kurve 142 die Wirkung auf das Wachstum von Weizen als Folge von 4B-Behandlungen an der Radikula in einem Abstand von 0,1 - 10,0 nun von der Wurzelspitze dar. Die Kurve 143 zeigt die Wirkung auf das Wachstum von Weizen als Folge von 6B~Behandlungen an entsprechenden Stellen der Radikula. Die Bestrahlungen wurden für eine Zeitdauer "on 5 Minuten und bei einer Intensität von H= 4 ma, E = 450 V durchgeführt. Den Daten liegen 10 Pflanzen pro Punkt nach einer Entwicklungszeit von 14 Tagen zugrunde. Jeder Punkt an den Kurven stellt die Mitte einer Linie für den mittleren Fehler (S.E.) dar, die etwa dieselbe Kurvenweite wie die der Vergleiehswerte hat. Es ist aus Fig.-18 ersichtlich, da?. die 4B- und ΘΒ-Behandlungen zu einer Verringerung des Wachstums gegenüber den Vergleichswerten führten, während die IA- und 2A-Behandlungen gemäß Fig. 17 im allgemeinen eine Wachstumssteigerung verursachten.

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Beispiel Nr. 7 Luzerne

Die nachfolgende Tabelle XVII gibt Daten über Wachstum und Laubwerkveränderungen an behandelter Luzerne.

Tabelle XVII

Wachstum und Luabwerkveränderungen an behandelter Luzerne (5 Min. - 2 ma Intensität bei einem Abstand von 0,25 mm zur Radikulaspitze)

Behandlung V/ach st um am 29.Tag Laubwerk am 58.Tag N-PiXi-.nsen

(Höhe und mittlere Blattstiel u.nd

Abv/eichung) mittlere Abweichung)

IA 8,13 + 1,70 cm 10,20 + 2,53 19

Vergleichs- 6,18 + 2,79 cm 7,20+3,38 36 werte

Um die tatsächliche Anzahl von Blättchen an der Pflanze zu ermitteln, wird die Anzahl der Blattstiele mit drei multipliziert (3 Blättchen pro Blattstiel).

309841/0437

Beispiel Nr. 8 Nelken

Tabelle XVIII

Daten über die Blüten der F.. Eellvengeneration (bestrahlt bei einem Abstand von 0,75 min zur Radikulaspitze)

behandelte Serien

Verglelcfrsserieη

Bestrahlungsart

Blütezeit in Tage

Blütezeit ohne Bestrahlung

IA-10	Min.	-10	teze	ma	-	150 V.	Bl	100	•	107,1 Tage
Il	ti		ti		ti	88	100	97 Tage
IA-IO	Min.	-2	ma	600 V.	88	109
Il	It		tt	ti	84	102
IA- 2	Min.	- 2	ma	600 V.	109	121
It	Il		Il		96	97
3B-1O	Min.	- 2	ma,		100	112
It	ti		It	100
3B-1O	Min.	-10	ma,	115
Il	I!		ti	90
7C-1O	Min.	-10	ma,	96
Durchschnitt		95,2 Tage
Minder	!it	81 Tage
stblü

30904 1/043

Beispiel Nr. 9 Löwenmaul Tabelle XIX

Daten über die Blüten der F₁ Löwenmaulgeneration (bestrahlt bei einera Abstand von 0,5 mm zur RadihuIospitze)

behandelte Serien

Vergleichsserien Bestrahlungsart Blütezeit in Tage

Blütezeit ohne Bestrahlung

lA-10 Min.-IO ma	150	V.	72	93
It . If Il	600	V,	84	97
IA-IO Min.- 2 ma	It		77	87
it .: ti	600	V.	93	84
3B-10 Min.- 2 ma,	It		70	90
3B-10 Min.-10 ma,	150	V.	83
It It It			86
7C-10 Min.-10 ma,			80
It Il It		77
7C-10 Min.- 2 ma,		78
Durchschnitt		80,0 Tage	90,2 Tage
Mindestblüteze it		70 Tage	84 Tage

309841/0437

Beispiel Nr. 10 Tagetes (Studentenblume)

Tabelle XX .-._ . -,,..-

Die nachfolgenden Daten zeigen verstärktes Blühen bei IA Behandlungen (Bestrahlung erfolgt für 10 Minuten an dem an der Spitze befindlichen Meristembereich nach dem Hervortreten der Samenschale (Intensitäten erstrecken sich vom II = 1,0 bis 12,0 ma, E= 6C0 V.)

Behandlung Blüten pro Pflanze durchschnittl.Föhe N-Pflanzen

IA 9,0 15,8 cm 8

4B 7,7 15,1 cm 8

Tabelle XXI Daten über'F₁ Löwenmaul

Die nachfolgenden Daten zeigen erhöhte V/achstumsraten durch Radikulabehandlung. Diese Daten wurden an etwa dreiwochenalten Pflanzen ermittelt (30-minütige Bestrahlung bei einem Abstand von etwa 2 mm zur Wurzelspitze, H = 12 ma.)

durchschnittl. Wachstumsrate und Behandlung mittlerer Fehler (mm/Tag) N-Pflanzen

A o,94 + 0,26 15

Vergleichs- ο 71 + 0 22 15

werte ^O)/1 £ ^ü»<^ 15 .

Eine Wachstums- und Entwicklungserhöhung wurde bei vier der F- nachfolgenden Generationen ohne weitere Behandlung beobachtet.

3 0 9841/0437

Beispiel Nr. 11 Ageratum

Tabelle XXII

Bestrahlung bei einem Abstand von 0,3 ram zur Spitze von etv-a 1 min langen Ranikulen in Zeitabständen von ΰ Minuten (H - 8 ma für Λ Behandlungen und H = 8 ma, E= 450 V. für B Behandlungen) .
Daten wurden a.m 32. Tag ermittelt.

Behandlung	Wachstumsveränderungen	N-Pflanzen
IA	+ 20,2 %	5
3B	+ 4,1 %	5
6B	+ 8,2 %	7
Vergleichs werte		9

309841/0437

- 4ο -

231506

Beispiel Nr. 12 Zinnie

Tabelle XXIII

Blütedaten bei Zinniepflanzen. Eine bedeutende Veränderung in der Anzahl der Blattschichten fand bei zv/ei der Behandlungsarten statt. Eine Kürzung der Blütezeit wird angegeben.

Zinnie (F-)

Behandlungsart* Blütezeit Blattschichten N-Pflanzeη

(in Tagen) pro Blume

IA, 4B, 6B₁-.15 Min. 49,8 2,40 5

apikaies Meristem IA, 4B, SC - 1 Stunde

- ig**- Endosperm ⁴⁸'^{8 3}'^{47 15}

IA, 15 Mirf. - Wurzel -

spitze, veränderliche 47,8 4,54 24

Intensität

Vergleichswerte 52,0 4,30 23

48,8 .	3,47
47,8	4,54
52,0	4,30

* Die Intensität wurde von 0,5 bis 15 rna für das H-PeId und . von 60 bis 600 V für das E-FeId verändert. ** ig = Anfaiigskeiniung

Außer den vorstehenden Daten zeigten die behandelten Pflanzen (in Kombination miteinander) eine bemerkenswerte Steigerung einer Verzweigungsentartung, die darin besteht, daß ein einziger Zweig am zweiten Knoten unter der Infloreszenz (Blüte) vorkommt. Diese Daten sind:

Tabelle XXIV - .

% Pflanzen mit einem Bedingungen einzigen Zweig N-Pflanzen

Kombiniert behandelte Pflanzen 38,8 % SO

Vergleichswerte 8,7 % 23

309841/0437

Daten über Zinniebltitengröße, die eine Größensteigerung in Gruppen zeigen, die bei Intensitäten von 0,5; 1,0; 2,0; 4,0; 8,0 und 15,0 rna für H behandelt wurden. Alle Intensitäten
wurden in der nachfolgenden Tabelle kombiniert.

Tabelle XXV
IA - Daten für eine Frichstuiiis-zeit von etwa 6o Tarton

Behandlung durchschni tt1.Blüten^röße N-Pflanaen

IA - 5 Min. - Wurzelspitze 3,76 cm 24

IA - 5 Min. - Abstand 0,8 mm ~ ._{q nr}.

von der Spitze ^J»^4b "°

Vergleichswerte * 3,29 27

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Beispiel Nr. 13 Weihnachtskirschenpflanze

Daten für die "Weihnachtskirsche'¹ (Christmas Cherry plant), wobei die Radikulae mit einer Länge von 0,5 - 1,5 mm in Zeitabständen von 5 Minuten einer Bestrahlung bei einem Abstand von 0,3 mm zur Wurzelspitze ausgesetzt wurden.

Tabelle XXVI Wachstumsdaten - 50 Tage - IA Typ Intensität durchschnittliche AWachstum-% N-Pflanzen

8 9 7

0	(Vergleichs werte)	Ιο,17 cm	-	-
1,	O ma .	11,93	+17	,3
8,	O ma	12,13	+19	,3
14	,0 ma	12,55	+23	,4

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Beispiel Nr. 14 Orangenbaum

Die nachstehenden Daten wurden an in einem Treibhaus wachsenden Orangenbäumen ermittelt. In Tabellen XXVII, XXVIII und XXIX wurden die verschiedenen Behandlungsarten kombiniert. Die Behandlungen -wurden an der Radikulaspitzo (H = 5 iia, E = 300 V) für zwei Minuten durchgeführt. Hierzu sei bemerkt, daß in den beiden Tabellen XXYII und XXVIlI für die Behandlungsarten A ttvirl B das Y/achstuni der Orangenbäume gegenüber dem der unbehinderten Vergleichspflanzen im wesentlichen gesteigert wurde. Auch waren die Zeiten für das Heraustreten der""Pilanzen aus dem Boden in Tabelle XXIX geringer für alle Behandlungsarten als für die der unbehandelten Vergleichspflanzen.

Tabelle XXVII

Wachstum nach etwa 50 Tage - kombinierte Behandlungsarten

durchschnittl. durchschnittl. durchschnittl. Behandlung Pflanzenhöhe Blatterweitorg. Stielknoten IT-PfIa nze:

A	10,	2 cm
B	9,	9
Vergleichs pflanzen		8

11,1 cm 11,5

10,0

6,2 5,5

4,9

Tabelle XXVIII

Wachstum nach etwa 30 Tage - kombinierte Behandlungsarten

durchschnittl. durchschnittl. durchschnittl. Behandlung Pflanzenhöhe Blatterweiterg. Stielknoten N-Pflansen

A	4,4 cm
B	4,7
C	3,2
Vergleichs pflanzen	4,0

4,5 4,5 4,2

4,2

2,3 2,5 1,6

2,0

11 3

11

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Tabelle XXIX

Vergleich der Koimungsraten in behandelten Bäumen und Vergleichsbäumen (Heraustreten aus dem Boden). .

Behandlung durchschnitt1♦Hervortretun^szeit N-Pflanzen

Λ " 7,6 Tage ... 21

B ' 9,3 15

C « 9,0 - 5

Vergleichsbäume 9,5 .17

Beispiel Nr. 15 Kiefer und Tannen . <

Den nachstehenden Daten liegen die Behandlung der keimenden Samen sowohl der Ponderosa- wie auch der Douglas-Tannenart ■zugrunde. Eine Analyse hinsichtlich der Stiellänge und Nadel-· erweiterung wurde durchgeführt, wobei es scheint, daß die zwei Arten in unterschiedlicher Weise auf die Behandlungen reagieren. Beispielsweise zeigen die nachfolgenden Tabellen, daß die Douglas-Tanne eine geringe Wachstumszunahine hinsichtlich der Stiellänge und eine Abnahme hinsichtlich der Nadellänge aufweist, während die Ponderosa-Kiefer eine Abnahme in Stiellänge und möglicherweise eine Zunahme in Nadellänge bei einigen Behandlungen andeutet.

■ Tabelle XXX

Stielwachstum und Nadelentwicklung bei behandelten Douglas-Tannenexemplaren (2 Minuten H=S ma, E = 300 V.)

Behandlung Stielwachstum-% Nadel wachstum-1^	+11,	5	-12,1	N-Pflänzen
2A	+1,	6	-17,8	3
3B	+12,	8	ς =; j	3
8C	__		__ -	O
Vergleichsbäume	3

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Tabelle XXXI

Stiel- und Nadelwachstura bei Ponderosa-Kiefern (5 Minuten, H = 12 ma, E - 300 V.)

Behandlung Stielvachstum-% Nade!wachstum-% N-Pflanzen 1Λ -19,1 +5,3 3

6B -42,4 +4,0 4

7C - 5,5 -18,3 5

Vergleichsbäume 4

Außer den obigen Vaehstumsdaten virde das Hervortreten von Pflanzen aus dem Boden untersucht und dabei festgestellt, daß die Vergleichsbäume mit Bezug auf die behandelten Bäurae konsequent zu einem verzögerten Zoitpunkt hervortraten. Diese Daten werden in Tabelle XXXIII angegeben.

Tabelle XXXIII

Vergleich bezüglich der Keimung bei behandelten Pflanzen und Vergleichspflanzen (6 bis 10 Pflanzen pro Gruppe, 2-5 Hinuten, H - 2-12 ma, E « 3OO-6OO V.)

Keimung in Tage

Behandlung	Ponderosa-Kiefer	Douglas-Tanne
IA	5,2	5,0
6B	4,8	6,0
7C	6,0	7,0
Vergleichspflanzen	6,0	7,8

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Beispiel Nr. 16 Gräser (Timotheegras, deutsches Weidegras oder englisches Raygras, St.-Augustin-Gras)

Folgende Tabellen XXXIV und XXXV zeigen spezifische Behandlungen, die bei Timotheegras und deutschem Weidegras angewendet wurden, um das Wachstum bei diesen zwei Grasarten zu verringern. Die Behandlungen wurden in Zeitabständen von zvtel Minuten durchgeführt.

Tabelle XXXIV

Tiiaotheegras - hervortretende Hadikula bestrahlt - Daten über Wachstum von 15 Tagen

hohe Intensität geringe Intensität

CH = 14 ma, E= 600 V) (H = 2 ma, E = 150 V)

Behandlung	flWachstum-%	N-Pflanzen	AWachstum-»	N-Pflanzen
IA	-26,4	4	-17,4	3
2A	- 6,8	4	-19,6	4
3B .	- 3,8	3		—
4B	+18,0	4	- 4,7	4
5B	-26,0	4	+11,4	4
6B	- 1,5	4	-17,4	4
7C	- 8,7	3		— -
8C	-13,7	3	+11,7	4
Yergleichs- pflanzen		14		12

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Tabelle XXXV

Deutsches Weidelgras - Bestrahlung für 2 Minuten im Abstand von 1 ram zur Spitze - hohe Intensität (H = 4 ma, E= 600 V) Daten über Wachstum von 15 Tagen

Behandlung ,	/\ 11 ν. c h s t v.va—%	K-Pflniizen
IA	»15,7	3
2A	-10,9	4
3B	+15,2	4
4B -	+19,2	3
5B	-17,4	4 -
6B	-37,0	3
7C ,..- ;7	- 9,7	q
8C	- 5,2	4
Vergleichs- pflanzen	,_	15

Die nachfolgende Tabelle XXXVI veranschaulicht die Wirkung der Behandlung an der Wachstumsrate von St.-Augustin-Gras. Die Stolon der verschiedenen Knoten vurden bestrahlt, um das Wachstum zu verringern. Ss handelte sich hier um etv;a fünf Pflanzen pro Knoten. Die Daten wurden nach einer Wachstumsperiode von etva 20 Tagen ermittelt.

309841 /0437

Tabelle XXXVI

St.-Augustin-Gras - die Knoten wurden für S Iliimteii bei !rolle Intensität (H = 12 ma, E = 600 V) bestrahlt - Daten über Tiae tuia von 20 Tagen

Durchschnittliche Ften^elhöhe (-cm) Knoten am St en £ el.

Behandln ngsar ten Vergleich.spf lanzen

IA _2A__ 3B SC ,'..."■ ■

4,8 16,5 17,3 6,5 18,5 1

14, 14,8 16,3 13,8 12,8 2

14, 7,6 3,4 1,7 8,7 3

2,2 3,8 2,8 4,1 5,6 4

3,0 1,8 2,3 3,4 ' 5,0 5

Beispiel Nr. 17 Zuckerrüben

Tabelle XXXVII

Wachstum in Zuckerrüben als Punktion der Behanclltmgsstelle an der Radikula (lA-Art-5-10 Hin. Zeitdauer, Intensitäten von 0,5, 1,0 3,0 und 7,0 rna) nach 38 Tagen

Stelle an der Kadiktila	-aWachstum-%	K-Pflanzen
Spitze der Radikula	+7,6	16
ο ,12 ran	-2,1	19
o,25 mm	-8,2	15
2,oo nun	+13,7	9
Vergleichspflanzen	__—	30

309841/043

Claims (32)

1. Patentansprüche

   il

   rill b'

   ί. Verfahren zur Behandlung von Pflanzen, bei dem auf die nach folgenden Generationen übertragbare morphogenetisehe Veränderungen erzeugt werden, dadurch gekennzeich net , daß ein vorbestimrates Gradientkraftfeld auf einon vorbestimmten, lokalisierten Bereich der Pflanze gerichtet. wird, wobei das Feld und der Bereich hinsichtlich der ge wünschten morphogenetisch.cn Reaktion ausgewählt sind, und daß der Bereich in dein Kraftfeld für eine zur Erzeugung c'ov morphogenetisehen Veränderung angemessene Zeit gelassen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß das Kraftfeld ein magnetisches Gradientfeld ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld ein elektrostatisches Gradientfeld ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichn e t , daß das Kraftfeld eine Kombination der magneti schen und elektrostatischen Gradientfeider ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld auf den Meristembereich der Wurzelspitze gerichtet wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld auf den Bereich der Zellenstreckung und Differenzierung des reifen Gewebes in der primären Wurzel gerichtet wird.

   3Ö9041/0437

   - 5ο -■
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfeld auf den Wurzel-Keimsproß-Ühergangsbereich gerichtet wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld auf don an der Spitze befindlichen (apikalen) Meristembereich an der Verbindungsstelle der Keimblätter (Kotyledonen) gerichtet wird.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld auf den seitlichen (lateralen).

   "Nfferistembereich^ die *ird^|entwickelnde^>Knospen und Blüten der reifen PflanaenTgeTichtet wird.
10. 10. Verfahren zur Behandlung von Pflanzen, bei dem auf die nachfolgenden Generationen übertragbare morph©genetische Veränderungen erzeugt werden, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines Gradientkraftfeldes, Konzentrierung des Kraftfeldes an der Spitze eines Kerns, Bestrahlung eines vorbestimmten Bereichs der Pflanze in einem geringen Abstand im Hinblick auf das konzentrierte Kraftfeld, und Belassen dieser Anordnung der Pflanze im Kraftfeld, um die gewünschten Abweichungen von den gewöhnlichen Wachstuntsreaktionen herbeizuführen.
11. 11. Verfdi ren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld verändert wird, um die gewünschten Abweichungen von den gewöhnlichen Wachstumsreaktionen zu steuern.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld ein magnetisches Gradientfeld ist, dessen Kernspitze nordorientiert ist.

    309841/04 37
13. 13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzei c h n e t , daß das Kraftfeld ein magnetisches Gradientfeld
    ist, dessen Kernspitze südorientiert ist.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß dos Kraftfeld aus einer Kombination von magnetischen uηd e 1 οk trοstati seheη Y,raίtfe 1 c* e r η bestoht.
15. 15. Vorfahren nach Anspruch 14, dadurch g e 1: e η η ζ e i e h net , daß die Kernspitze im magnetischen Feld nordorientiert (Ii) ist, und daß das elektrostatische Feld
    negativ (-) ist.
16. 3.6. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k ο η η ζ c 5. c h net , daß die Kernspitze iin magnetischen Feld- nordorientiert (N) ist, und daß das elektrostatische Feld
    positiv (+) ist.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Kernspitze iro magnetischen Feld südorientiert (S) ist, und daß das elektrostatische Feld
    negativ (-) ist.
18. IS. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Kernspitze im magnetischen Feld südorientiert (S) ist, und daß das elektrostatische Feld
    positiv (+) ist. '.wun ?·_!3Λΐί ·-■
19. 19. Verfahren nnch Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Kraftfeld ein elelitrostatisches Feld ist.
20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Feld negativ (-) orientiert ist.
21. 21. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch ge.k'erihseiehn e t , daß das elektrostatische Feld positiv (+) orien-

    ^tiertlSt· 309841/0437
22. 22. Verfahren zur Behandlung von Pflanzen, bei den eine morpho genetische Abweichung: von normalen Pflanzenreaktionen erzeugt vird, dadurch gekennzeichnet , daß eine Pflanze mit einer vorbestimmten Würzelstreckung ausgewählt wird, daß ein Kraftfeld von vorbestimmten Intensität und zur Erzeugung: der gewünschten morphogenetischen Abweichung· von an.2;or.;e.ssener Dauer axif einen vorbestimmten lokalisierte;! Bereich der Pflanze gerichtet vird.
23. 23. Vorrichtung zur Behandlung von Pflanzen, bei der laorpliogenetische Abweichungen gegenüber normalen Pflanzenreaktionen erzeugt werden, gekennzeichnet durch eine magnetische Spule (12), einen sich durch diese Spule erstreckenden, sich außerhalb des abgrenzenden fJpulenendes zu einer 55pitze verjüngenden, langgestreckten magnetischen Kern (11) zur Konzentrierung des von der Spule erzeugten magnetischen Kraftfeldes, einen nichtmägnetisclien Metalltisch (14) zum Tragen einer Pilanze in.einer vorbestimmten Lage im Kraftfeld relativ zur Kernspitze, Einstellungsmittel zum Einstellen des relativen Abstandes zwischen der Spitze und dem Tisch, und den Kern mit dem Tisch verbindende elektrisch leitende Ilittel, um die Bildung von elektrischen Streufeldern zwischen der Spitze und den Tisch zu verhindern.
24. 24. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine veränderbare Gleichstromquelle, die mit der magnetischen Spule verbunden ist, um das an der Spitze kon~ zentrierte magnetische Feld zu verändern.
25. 25. Vorrichtung zur Behandlung von Pflanzen, bei der eine morphogenetische Abweichung gegenüber normalen Pfla.nzenreaktione.n erzeugt wird, gekennzeichnet, durch.eine magnetische Spule, einen sich durch diese Spule erstreckenden und außerhalb des angrenzenden Spulenen ^v?.s sich zu einer Spitze verjüngenden, langgestreckten, magne-

    309841/0437

    tischen Kern zur Konzentrierung des von der Spule erzeugten magnetischen Kraftfeldes, einen nichtmagnetischen Metalltisch zum Tragen einer Pflanze in einem vorbestimmten -'bstand gegenüber der Kernspitze, und elektrische Mittel, die mit dein Kern und dem Tisch verbunden sind, um ein elektrostatisches Feld zwischen der Spitze und dem Tisch •zu erzeugen.
26. 26. Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet. durch Mittel zum Einstellen des relativen Abstandos zv.-ischen der Spitze und dem Tisch.
27. 27. Vorrichtung nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch eine veränderbare Gleichstromquelle, die zur Xmlerun'i des an der Spitze konzentrierten magnetischen Feldes mit der magnetischen Spule verbunden ist, und Mittel zur Änderung des zwischen der Spitze und dem Tisch erzeugten elektrostatischen Feldes.
28. 28. Vorrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Mittel zur Änderung einer der beiden Felder hinsichtlich einer von dem Tisch getragenen Pflanze.
29. 29. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannung des elektrostatischen Kraftfeldes durch die Spule gespeist wird und gegenüber den Windungen der magnetischen Spule elektrisch isoliert ist.
30. 30.- Vorrichtung zur Behandlung von Pflanzen, bei der eine morphogenetische Abweichung gegenüber normalen Pflanzenreaktionen erzeugt wird, gekennzeichnet durch einen sich zu einer Spitze verjüngenden, langgestreckten Metallkern, einen nichtmagnetischen Metalltisch zum Tragen einer Pflanze in einem vorbestimmten Abstand

    309841/0437

    ■ ■ - 54 -

    gegenüber der Kernspitze, und durch mit dem Kern und dein Tisch verbundene elektrische Mittel sur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes zv/ischen der Spitze und dem Tisch.
31. 31. Vorrichtung nach Anspruch 30, g e k e η η zeichnet durch Kittel zur Xnderung des zwischen der Spitze und clo-ia Tisch erzeugten elektrostatischen Feldes.
32. 32. Vorrichtung nach Anspruch 30, g e k e η η ζ e i c Ii η ο t durch Kittel zum Einstellen des relativen Abstandes m-dschon der Spitze und dem Tisch.

    I 1

    3O98A1/(H37