DE2641295C2

DE2641295C2 - Verfahren zum Sterilisieren von männlichen Staubbeuteln von Pflanzen

Info

Publication number: DE2641295C2
Application number: DE2641295A
Authority: DE
Inventors: Michael William Borden Kent Kerr
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1975-09-16
Filing date: 1976-09-14
Publication date: 1985-10-10
Also published as: BR7606071A; IE43947L; NL183073B; IT1070714B; IL50485A; MX5016E; DE2641295A1; PH16425A; DK414776A; EG12309A; PT65589B; AT344753B; GB1567153A; SU965337A3; GR62103B; BE846125A; ZA765499B; US4047930A; JPS5238334A; SE7610177L

Description

worin R ein Wasserstoffatom, Alkali- oder Erdalkalimetall, Ammonium, Alkylammonium mit Alkylgruppe(n) von vorzugsweise jeweils bis zu 6 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylgruppe mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man kleinkörnige Halmfrüchte mit einer Verbindung nach Formel I behandelt, worin R eine Alkylgruppe mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Halmfrucht- bzw. Getreidepflan- ™

zen mit 2-Carboxy-3,4-methanpyrrolidin oder 2-Methoxycarbonyl-3,4-methanpyrrolidin behandelt. |

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pflanzen mit 0,05 J bis 2,00 kg/ha behandelt.

5. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es die heterocyclische Verbindung nach Formel I als Wirkstoff zusammen mit einem Träger und/oder einem oberflächenaktiven Mittel enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sterilisieren der männlichen Staubbeutel von Pflanzen, Insbesondere Getreidepflanzen, und auf ein Mittel zur Durchführung dieses Verfahrens.

Zur Züchtung von ergiebigem Hybrid-Saatgut kreuzt der Saatzüchter sorgfältig ausgelesene Eltcmpflanzen durch Fremdbestäubung, ein Vorgang der sehr zeitraubend ist und eine sehr geschulte Belegschaft verlangt, insbesondere im Fall von kleinkörnigen Halmfrüchten, die Zwitterblüten haben und sich normalerweise selbst bestäuben. Im allgemeinen kann man sagen, daß man eine kleinkörnige Halmfrucht-Hybrlde nur dann züchten kann, wenn es gelingt, die Selbstbestäubung vollkommen zu vermeiden und dies wird In der Praxis dadurch erreicht, daß man die männlichen Staubbeutel von Hand aus der Blüte entfernt.

Aufgabe der Erfindung Ist es. die männlichen Staubbeutel - ohne Beeinträchtigung der weiblichen Fruchtbarkeit - zu sterilisieren.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer im Anspruch 1 angegebenen Verbindung gelöst, wobei man die Behandlung mit dieser Verbindung während der Wachstumsperiode zwischen dem 2-Knotenstadium der Pflanze und dem Auftreten der Ähre vornimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für kleinkörnige Halmpflanzen, wie Getreide. Anzuwendende Mengen und bevorzugte Verbindungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zur völligen Sterilisierung der männlichen Staubgefäße werden die heterocyclischen Verbindungen auf die | Pflanze gebracht, z. B. auf Weizen, Gerste, Hafer, Roggen, Reis und Hirse, jedoch auch auf großkörnige Halmfrüchte wie Mais und Sorghum. i|

Die Verbindungen können auf die Pflanzen wie üblich als solche aufgebracht werden; vorzugsweise bringt ;| man sie jedoch in Form eines Mittels auf, dessen Bestandteil Im Anspruch 5 angegeben sind. K

Es wurde auch festgestellt, daß diese Verbindungen eine Hemmung des vegetativen Wachstums der behandelten Pflanzen verursachen können. So wurde beispielsweise eine ausgesprochene Verkürzung des Stengelwachstums bei Getreidepflanzen beobachtet. Dieser Effekt wurde auch bei anderen Getreidepflanzen, Leguminosen, Lein, Senf, Zuckerrüben und Soyabohnen beobachtet. Eine Hemmung des vegetativen Wachstums von Nutzpflanzen - im richtigen Stadium ihrer Entwicklung - kann sehr vorteilhaft sein, beispielsweise für Pflanzen, die gegenüber schwierigen klimatischen Bedingungen und Klimaveränderungen weniger empfindlich sind.

Die Dosierung der auf die Pflanzen aufzubringenden Verbindung kann Innerhalb eines weiten Bereiches schwanken und liegt bei Getreide bzw. Halmfrüchten im Bereich von 0,05 bis 2,00 kg/ha. Mittel mit einem Gehalt von 50 bis 1500 ppm heterocyclischer Verbindung sind für diesen Zweck sehr geeignet. Eine Hemmung wi des Längenwachstums kann man mit 0,05 bis 8,00 kg/ha. Insbesondere mit 0,1 bis 2,00 kg/ha, erreichen.

Der Ausdruck »Träger« bedeutet hler einen Stoff, der anorganisch oder organisch, synthetischer oder natürlicher Provenlenz sein kann und mit dem der Wirkstoff gemischt wird, um das Aufbringen des Mittels oder Lagerung, Transport und Handhabung zu erleichtern. Wie üblich bei Herblclden kann der Träger fest oder flüssig und ein beliebiger Stoff sein.

Als feste Träger eignen sich natürliche und synthetische Tone und Silicate, ζ. B. natürliche Kieselsäure und Diatomeenerde, Magnesiumsilicate, wie Talk, Magneslumalumlnlumsillcate wie Attapulglt und Vermiculit, Alu'mlnlumsilicat wie Kaollnlt, Montmorlllinit und Glimmer, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, synthetische hydratisierte Siliciumoxide und synthetische Calcium- oder Aluminiumsilicate, Elemente wie Kohle und Schwe-

fei, natürliche und synthetische Harze wie Cumaronhaize, Polyvinylchlorid und Styrolpolymere und -copolymere, feste Polychlorphenole, Bitumia, Wachse wie, Bienenwachs, Paraffin und chlorierte Mineralwachse, sowie feste Düngemittel wie Superphosphate.

Beispiele für flüssige Träger sind Wasser, Alkohole wie Isopropanol oder Glykole, Ketone wie Aceton, Methyläthylketon, Methylisobutylketon und Cyclohexanone, Äther, aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol, Toluol und Xylol, Erdöl fraktionen wie Kerosin oder leichte Mineralöle, chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, Perchloräthylen, Trichloräthan sowie verflüssigte, normalerweise dampf- oder gasförmige Verbindungen. Oft sind auch Gemische aus verschiedenen Flüssigkelten geeignet.

Das oberflächenaktive Mittel kann ein Emulgier- oder Dispergier- oder ein Netzmittel sein, das nichtionisch oder ionisch sein kann. Es kann ein beliebiges oberflächenaktives Mittel verwendet werden, wie es zur Bereitung von Herblciden oder Insekticiden üblich ist. Beispiele für oberflächenaktive Mittel sind die Natrium- oder Calciumsalze von Polyacrylsäuren und Lingninsulphonsäuren, die Kondensationsprodukte von Fettsäuren oder aliphatischen Aminen oder Amiden mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen im Molekül mit Ethylenoxid und/oder Prupylenoxld, Fettsäureester von Glycerin, Sorbit, Rohrzucker oder Pentaerythrit, Kondensate dieser Ester mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, Kondensationsprodukte von Feltalkoholen oder Alkylphenolen >5 wie p-Octylphenol oder p-Octylcresol mit Ethylenoxid oder Propylenoxid, Sulfate oder Sulfonate dieser Kondensationsprodukte, Alkali- oder Erdalkalisalze, vorzugsweise Natriumsalze, von Schwefelsäure- oder Sulfonsäureestern mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen im Molekül, z. B. Natriumlaurylsuifat, Natriumalkylsulfate-sec, Alkylsulfate, Natriumsalze von sulfoniertem Rizinusöl und Natriumalkylarylsulfonate, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat sowie Polymere von Ethylenoxid und dessen Copolymere mit Propylenoxid.

Die erfindungsgemäßen Mittel können als benetzbare Pulver, Stäubmittel, Granulate, Lösungen, emulgierbare Konzentrate, Emulsionen, Suspensionskonzentrate und Aerosole angesetzt werden. Benetzbare Pulver enthalten üblicherweise 25, 50 oder 75 Gew.-96 Wirkstoff, 3 bis 10 Gew.-% eines Dispergiermittels und gegebenenfalls bis zu 10 Gew.-% Stabilisatoren und/oder andere Zusätze wie Mittel zur Erleichterung des Einbringens oder des Haftens. Stäubmittel sind gewöhnlich Konzentrate ähnlicher Zusammensetzung wie die benetzbaren Pulver, jedoch ohne Dispergiermittel. Sie werden an Ort und Stelle mit weiterem festem Träger verdünnt, so daß man ein Mittel erhält, das gewöhnlich 0,5 bis 10 Gew.-% Wirkstoff enthält. Granulate werden mit einer Korngröße zwischen 0,15 und 2,0 mm hergestellt und enthalten im allgemeinen 0,5 bis 25 Gew.-96 Wirkstoff und bis 10 Gew.-96 Zusätze wie Stabilisatoren, Verzögerer und Bindemittel. Emulgierbare Konzentrate enthalten gewöhnlich außer dem Lösungsmittel 10 bis 5096 (Gew./Vol.) Wirkstoff, 2 bis 20% (Gew./Vol.) Emulgatoren und bis zu 20% (Gew./Vol.) Zusätze wie Stabilisatoren oder Mittel zur Erleichterung des Einbringens oder zur Verhinderung von Korrosion, Suspensionskonzentrate sind stabile, sich nicht absetzende, fließfähige Produkte enthaltend 10 bis 75 Gew.-% Wirkstoff, 0,5 bis 15 Gew.-96 Dispergiermittel, 0,1 bis 10 Gew.-% Suspendiermittel wie Schutzkolloide und thixotrope Mittel und bis 10 Gew.-9o Zusätze wie Anti-Schäummittel, Korrosionsschutzmittel, Stabilisatoren, Einbring- und Haftmittel. Als Träger enthalten sie Wasser oder eine organische Flüssigkeit, in welcher der Wirkstoff Im wesentlichen unlöslich ist. In dem Träger können organische Feststoffe oder anorganische Salze gelöst sein, die ein Absetzen oder - falls Wasser zugegen Ist - Gefrieren verhindern.

Die erfindungsgemäßen Mittel kf.nnen zusätzlich noch andere Bestandteile enthalten, z. B. Schutzkolloide wie Gelatine, Leim, Casein, Gummi, Celluloseäther oder Polyvinylalkohol, thixotrope Mittel wie Bentonite oder Natriumpolyphosphate, Stabilisatoren wie Ethylendiamintetraessigsäure, Harnstoff oder Triphenylophosphat oder auch andere Herbicide oder Pesticide sowie Haftmittel, z. B. nicht-flüchtige Öle.

Wäßrige Dispersionen und Emulsionen, z. B. Mittel, die erhalten wurden durch Einmischen eines erfindungsgemäßen benetzbaren Pulvers oder emulglerbaren Konzentrates, fallen ebenfalls unter die Erfindung.

Die Emulsionen können W/O oder O/W-Emulsionen sein und eine dicke, mayonnaiseartige Konsistenz aufweisen.

Die Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung, wobei die zur Beschreibung der Wachstümsstadien bei der Entwicklung von Halmpflanzen verwendete Terminologie »Plant Pathology«, Bd. 3, 1954, entnommen 1st.

Beispiel 1

Die Versuche wurden an Sommerweizen, Sorte »Callbri«, mit 2-Methoxy-carbonyl-3,4-methanpyrrolidin als »Sterilisationsmittel« durchgeführt.

Das Sterilisationsmittel wurde auf die Pflanzen in zwei verschiedenen Stadien ihrer Entwicklung angewandt, nämlich:

Stadium 7: 2-Knotenstadium, d. h. gerade bevor die Ähre als separates Organ unterscheidbar geworden Ist

(2 Blattansätze), und
Stadium 10: mittleres Stadium, d. h. wenn die Ähre gebildet ist und als Schwellung in der sie umhüllenden

Blattscheide sichtbar wird. ω

Gruppen von Pflanzen (20 Töpfe, 3 Pflanzen je Topf) In den Entwicklungsstadien 7 und 10 wurden mit einer Lösung von 100 ppm bzw. 500 ppm Wirkstoff in Wasser enthaltend 0,196 Netzmittel (Reaktionsprodukt von Octylphenol und Ethylenoxid) besprüht.

Bei gleichzeitigen Vergleichsversuchen wurden die Pflanzen nur mit Netzmittel enthaltendem Wasser besprüht. Beim Erscheinen der Ähre wurde über sie eine transparente Hülle aufgebracht, um eine Fremdbefruchtung von unbehandelten Ähren zu unterbinden. Dann Heß man die Pflanzen Samen ansetzen und zählte die durchschnittlichen Samenkörner je Ähre aus; die Resultate sind Tabelle I zu entnehmen.

Tabelle I

Versuch Nr. Sterilisier- mittl. Anzahl Körnern je Ähre
mittel ppm Stadium 7 Stadium 10

Vergleich	-	0	36,3	36,3
1	100	34,3	32,8
2	500	3,4	0,5
3	0	0

Aus der Tabelle geht hervor, daß mit 100 ppm Sterilisiermittel fast vollständige und mit 500 ppm vollständige Sterilität erzielt wurde. Vergleichbare Ergebnisse waren in Freiluftversuchen zu beobachten.

Zum Nachweis, daß die weibliche Fruchtbarkeit nicht wesentlich beeinträchtigt war, wurden männlich-sterile Pflanzen mit unbehandelten lebensfähigen Pollen befruchtet, der bei dieser Fremdbefruchtung entstandene Samen war lOOSBIg lebensfähig.

Beispiel 2

Es wurden Versuche an Weizenpflanzen, Sorte »Dove«, mit 2-Carboxy-3,4-methanpyrrolidln durchgeführt 2» und zwar die Pflanzen in zwei Stadien des Pflanzenwachstums während des Wachstums des Halmes, jedoch vor Entwicklung der Ähre, behandelt nämlich:

Stadium 8: wenn das letzte Blatt gerade sichtbar Ist und

Stadium 9: wenn das Blatthäutchen des letzten Blattes gerade sichtbar ist.

Gruppen von Pflanzen (20 Töpfe, 3 Pflanzen je Topf) in den Entwicklungsstadien 8 und 9 wurden mit einer wäßrigen Lösung von 72 bzw. 144 ppm der Verbindung unter Zusatz von 0,1% Netzmittel, bei den Vergleichsversuchen nur mit netzmittelhaltigem Wasser, besprüht.

Von Fremdbefruchtung geschützte und behandelte Pflanzen konnten Samen ansetzen; die mittlere Anzahl -in Körner je Ähre wurden ausgezählt; die Resultate gehen aus Tabelle II hervor.

Tabelle II

Versuch Nr. Sterilisier- mlttl. Anzahl Körnern je Ähre
mittel ppm Stadium 8 Stadium 9

Vergleich	-	0	36,3	36,3
1	72	34,3	32,8
2	144	0	0
3	0	0

Die Resultate zeigen klar die Sterilität der männlichen Staubbeutel, während die Lebensfähigkeit und Fruchtbarkeit der weiblichen Teile der Blüte durch Fremdbefruchtung als unbeeinträchtlgt nachgewiesen ist.

Beispiel 3

Die Versuche wurden an Sommergerste, Sorte »Imber«, mit 2-Carboxy-3,4-methanpyrrolidin durchgeführt.
Das SterlUsiermlttel wurde In den Entwicklungsstadien 8 und 9 auf die Pflanze aufgebracht und zwar wäßrige Lösungen von 100 und 200 ppm.

Tabelle III

Versuch Nr. Sterilisier- mittl. Anzahl Körnern je Ähre
mittel ppm Stadium 8 Stadium 9

Vergleich	-	21,2	21,2
1	100	0,25	16,25
2	200	0	7,95

6» Beispiel 4

Die Versuche wurden mit Sommerweizen, Sorte »Sappo«, und 2-Carboxy-3,4-methanpyrrolldin durchgeführt und zwar an Gruppen von Pflanzen (10 Töpfe, 2 Pflanzen je Topf) in den Entwlcklungsstadien 8 und 9/10 mit wäßrigen Lösungen von 50 bzw. 100 ppm Wirkstoff enthaltend 0,196 Netzmittel bzw. zum Vergleich mit Netz- <>5 mittel enthaltendem Wasser.

Unter Vermeidung von Fremdbefruchtung konnten die Pflanzen Samen ansetzen; die mittlere Anzahl von Körnern je Ähre wurde ausgezählt.

ij

Tabelle IV	26 41 295	41,6 4,1 0,1 Beispiel 5	Körnern je Ähre Stadium 9
Versuch Nr.	Sterilisier- mlttl. Anzahl mittel ppm Stadium 9		41,6 38,9 22,1
Vergleich 1 2	50 100

IU

Vor dem Ernten der Ähren in Beispiel 1 wurde die mittlere Länge von 10 willkürlich ausgewählten Haupthalmen von im Stadium 7 behandelten Weizenpflanzen mit der Länge von den Haupthalmen unbehandelter Pflanzen verglichen, wobei der Abstand zwischen den Ährenknoten und der Basis der Ähre gemessen wurde.

Tabelle V	Mittlere Länge des Halms cm	Verkürzung in %
Sterilisier mittel ppm	33,4 26,0 25,4 23,8	22,0 24,0 28,7
Vergleich 50 100 200

Tabelle	VI	Reis	Hühner hirse	Hafer	Lein	Senf	Zucker rüben	Soya- bohnen
kg/ha	Mais	5 2	5 2	6 3	6 5	5 3	7 5	OO OO
1 0,2	1 0

20

Aus der Tabelle ist klar ersichtlich, daß bei den erfindungsgemäß behandelten Weizenpflanzen die Halme wesentlich kürzer als bei den unbehandelten Vergleichspflanzen sind.

Beispiel 6

30

Durch Besprühen der Blätter einer Anzahl von keinem Halm bildenden Pflanzen mit 0,2 bzw. 1 kg/ha 2-Carboxy-3,4-methanpyrrolidin wurde ebenfalls eine Hemmung des vegetativen Wachstums beobachtet. Die Wachstumshemmung wurde visuell anhand einer Skala von 0 bis 8 registriert, wobei 0 keine und 8 eine starke Wachstumshemmung anzeigt, ohne daß jedoch die Pflanzen abgetötet wurden.

40

Beispiel 7

45

Durch Besprühen der Blätter von perennierenden Raigras mit 2-Carboxy-3,4-methanpyrrolidin wurde eine Wachstumshemmung erzielt (10 Pflanzen je Behandlung), die laut Tabelle VII wie folgt benotet wurde:

Die Resultate zeigen klar eine Hemmung des Längenwachstums, jedoch praktisch keine schädliche Wirkung auf die Bestockung (Anzahl der Wurzelsprosse), was für die Beeinflussung des Wachstums von Gras wichtig ist. ^o

Beispiel 8

Versuche gemäß Beispiel 7 wurden an der Soyabohnen-Kultursorte »Amsoy« vor dem Auftreten der Blüten durchgeführt.

Tabelle VII	Zunahme der Sprossen	Höhe cm	rrischgewichi g
kg/ha	18 15 20 17	31 30 23 19	14 15 12 10
Vergleich 0,5 2,0 5,0

Tabelle VIII

kg/ha

Höhe In cm nach Besprühen I

Zunahme der Halmlänge cm

51	67	90
39	39	39
36	36	37

54 2 3

Auch hler war ein merklicher Rückgang der Halmlänge zu beobachten. Während der Versuchsperlode entwikkelten sich keine Blüten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Sterilisieren männlicher Staubbeutel und gegebenenfalls der Hemmung des vegetativen Wachstums von Pflanzen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Pflanzen während der Wachstumsperiode zwischen dem 2-Knotenstadium der Pflanze und dem Auftreten der Ähre mit einer heterocyclischen Verbindung der folgenden allgemeinen Formel behandelt:

N COOR