DE2858755C2

DE2858755C2 -

Info

Publication number: DE2858755C2
Application number: DE2858755A
Authority: DE
Inventors: Ted Tsutomu Warminster Pa. Us Fujimoto
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Syngenta Ltd
Priority date: 1977-03-10
Filing date: 1978-03-01
Publication date: 1991-02-28
Anticipated expiration: 1998-03-02
Also published as: SE8503365L; FR2383605A1; AU524926B2; NL7802656A; CS199719B2; JPS53133633A; SE446812B; BR7801362A; JPH0225886B2; DK106078A; JPS62265204A; NZ186596A; PL115813B1; NL171118C; CH629077A5; SE7801307L; DD140410A5; PL205233A1; HU182990B; SE469585B

Description

Die Erfindung betrifft Pflanzenwachstumsregulierungsmittel, die eine männliche Sterilität in Getreidekornpflanzen bedingen.

Die Getreidekornpflanzen wie Mais, Weizen, Reis, Roggen, Gerste, Hirse, Sorghum und abessinisches Liebesgras, sind die Hauptnahrungsnutzpflanzen in der Welt. Die Bedeutung dieser Pflanzen bedingt umfangreiche Forschungsarbeiten zur Verbesserung sowohl ihrer Produktivität als auch ihres Nahrungsmittelwertes. Eines der wichtigsten Merkmale zur Verbesserung der Qualität und der Ausbeute von Getreidekornpflanzen ist die Hybridation. Die Hybridation hat sich als wirksame Methode für einige Nutzpflanzen erwiesen, insbesondere Mais, der bei Anwendung der bisher bekannten Methoden treten jedoch noch einige Probleme auf.

Beispielsweise erfordert die Maishybridation eine zeitraubende, von Hand durchgeführte Befreiung von Fäden oder eine unzureichende mechanische Befreiung von Fäden, die möglicherweise die Maispflanzen beschädigt. Die Hybridation von Mais, Gerste und Weizen unter Verwendung zellplasmatischer männlicher steriler Varietäten kann nur unter Einsatz begrenzter genetischer Grundmaterialien durchgeführt werden, wobei eine Behandlungsanlage und eine Wiederherstellungsanlage vorgesehen sein müssen. Ferner erfordern diese zellplasmatischen männlichen Sterilisierungsmethoden im Falle von Gerste und Weizen aufwendige Maßnahmen infolge der genetischen Kompliziertheit dieser Nutzpflanzen, so daß noch keine großen Erfolge erzielt werden konnten.

Da die Herbeiführung einer selektiven männlichen Sterilität mit chemischen Methoden viele der Probleme lösen würde, die bei den bisher verfügbaren Hybridationsmethoden auftreten, besteht ein erheblicher Bedarf an neuen Verbindungen, welche selektiv die gewünschte Sterilität erzeugen, so daß männliche sterile Pflanzen geschaffen werden können, die für die Hybridation erforderlich sind.

Durch die Erfindung wird ein Pflanzenwachstumsregulierungsmittel zur Bewirkung einer männlichen Sterilität in Getreidekornpflanzen zur Verfügung gestellt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es wenigstens eine Verbindung der Formel

worin R¹ für Carboxy oder ein für landwirtschaftliche Zwecke verträgliches Salz davon oder für Alkoxycarbonyl mit einer C₁-C₄-Alkylgruppe steht, R² gegebenenfalls mit Halogen, C₁-C₄-Alkyl- oder Alkoxy-, Nitro- oder Trifluormethylgruppen substituiertes Phenyl ist, R³ C₁-C₄-Alkyl bedeutet und R⁴ Wasserstoff, Halogen oder C₁-C₄-Alkyl ist und einen für landwirtschaftliche Zwecke verträglichen Träger enthält.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steht R³ für eine Methylgruppe und R⁴ für ein Wasserstoffatom oder ein Halogenatom.

Ist R¹ ein Salz einer Carboxygruppe, dann kann ein Alkalimetall, ein Erdalkalimetall oder ein Übergangsmetall das Kation darstellen. Das Kation kann ferner eine Ammonium- oder substituierte Ammoniumgruppe sein. Repräsentative Metallkationen sind Alkalimetallkationen, die bevorzugt sind, wie Natrium, Kalium und Lithium, Erdalkalimetallkationen, wie Calcium, Magnesium, Barium und Strontium, oder Schwermetallkationen, wie Zink, Mangan, Kupfer(II), Kupfer(I), Eisen(III), Eisen(II), Titan und Aluminium. Von den Ammoniumsalzen seien solche erwähnt, in denen das Ammoniumkation der Formel NZ¹Z²Z³Z⁴ entspricht, wobei Z¹, Z², Z³ und Z⁴, die gleich oder verschieden sein können, für Wasserstoff, Hydroxy, (C₁-C₄)-Alkoxy, (C₁-C₂₀)-Alkyl, (C₃-C₈)-Alkenyl, (C₃-C₈)- Alkinyl, (C₂-C₈)-Hydroxyalkyl, Alkoxyalkyl mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, (C₂-C₆)-Aminoalkyl, (C₂-C₆)-Halogenalkyl, substituiertes oder nichtsubstituiertes Phenyl, substituiertes oder nichtsubstituiertes Phenylalkyl mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen in dem Alkylanteil, Amino oder alkylsubstituiertes Amino stehen. Wahlweise können zwei der Substituenten Z¹, Z², Z³ oder Z⁴ miteinander verbunden sein und mit dem Stickstoffatom einen 5- oder 6gliedrigen heterocyclischen Ring bilden, der gegebenenfalls ein weiteres Heterosauerstoffatom, Stickstoffatom oder Schwefelatom in dem Ring aufweisen kann und vorzugsweise gesättigt ist. Erwähnt seien der Piperidin-, Morpholin-, Pyrrolidin- oder Piperazinring. Eine andere Alternative besteht darin, daß drei der Substituenten Z¹, Z², Z³ oder Z⁴ miteinander verbunden sein können und mit dem Stickstoffatom einen 5- oder 6gliedrigen aromatischen heterocyclischen Ring bilden können, beispielsweise einen Pyrrol- oder Pyridinring. Enthält die Ammoniumgruppe substituiertes Alkyl, substituiertes Phenyl oder substituiertes Phenylalkyl, dann werden die Substituenten im allgemeinen aus Halogen, (C₁-C₈)- Alkyl, (C₁-C₄)-Alkoxy, Hydroxy, Nitro, Trifluormethyl, Cyano, Amino oder (C₁-C₄)-Alkylthio ausgewählt. Derartige substituierte Phenylgruppen weisen vorzugsweise bis zu zwei derartige Substituenten auf. Repräsentative Ammoniumkationen sind Ammonium, Dimethylammonium, 2-Äthylhexylammonium, Bis-(2-hydroxy)- äthylammonium, Tris-(2-hydroxyäthyl)-ammonium, Dicyclohexylammonium, tert.-Octylammonium, 2-Hydroxyäthylammonium, Morpholinium, Piperidinium, 2-Phenäthylammonium, 2-Methylbenzylammonium, n-Hexylammonium, Triäthylammonium, Trimethylammonium, Tri-(n-butyl)-ammonium, Methoxyäthylammonium, Diisopropylammonium, Pyridinium, Diallylammonium, Pyrazolium, Propargylammonium, Dimethylhydrazinium, Hydroxyammonium, Methoxyammonium, Dodecylammonium, Octadecylammonium, 4-Dichlorphenylammonium, 4-Nitrobenzylammonium, Benzyltrimethylammonium, 2-Hydroxyäthyldimethyloctadecylammonium, 2-Hydroxyäthyldiäthyloctylammonium, Decyltrimethylammonium, Hexyltriäthylammonium sowie 4-Methylbenzyltrimethylammonium.

Typische Verbindungen für die Pflanzenwachstumsregulierungsmittel der vorliegenden Erfindung sind folgende:
1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3-carbonsäure,
1-(4-Chlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3- carbonsäure,
1-(4-Fluorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3- carbonsäure,
1-(4-Bromphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3-carbonsäure,
1-(4-Jodphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3- carbonsäure,
1-(3-Fluorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-(3-Chlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3- carbonsäure,
1-(3-Bromphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3- carbonsäure,
1-(3,4-Dichlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-(2-Fluorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-(2-Chlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3-carbonsäure,-
1-(4-Trifluormethylphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-(3-Trifluormethylphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-6-äthylpyridazin-3-carbonsäure,
1-(4-Chlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-äthylpyridazin-3- carbonsäure,
1-(4-Fluorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-äthylpyridazin-3- carbonsäure,
1-(3,4-Dichlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-äthylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-6-propylpyridazin-3-carbonsäure,
1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-5,6-dimethylpyridazin-3-carbonsäure,
1-(4-Chlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-5,6-dimethylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-5-äthyl-6-methylpyridazin-3-carbonsäure,
1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-5,6-diäthylpyridazin-3-carbonsäure,
1-(4-Methylphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3-carbonsäure-,
1-(2-Chlor-4-methylphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-(2,4,6-Trichlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methyl-pyridazin- 3-carbonsäure,
1-(3-Äthoxyphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-äthylpyridazin-3-carbonsäure,-
1-(4-Methylthiophenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-(3-Cyanophenyl)-5-brom-1,4-dihydro-4-oxo-6-äthylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-Phenyl-5-brom-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3-carbonsäure,
1-(3-Chlorphenyl)-5-chlor-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure,
1-(4-Chlorphenyl)-5-brom-1,4-dihydro-4-oxo-6-äthylpyridazin- 3-carbonsäure sowie
die Salze und Ester der vorstehend erwähnten Säuren.

Die in den erfindungsgemäßen Pflanzenwachstumsregulierungsmitteln eingesetzten Verbindungen können nach an sich bekannten Methoden zur Herstellung von analogen Verbindungen oder nach anderen geeigneten Verbindungen hergestellt werden. Gemäß einer herkömmlichen Methode wird ein 4-Hydroxy-12-pyron der Formel

worin R⁶ für ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe steht und R³ die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt, oder ein Salz eines Pyrons der Formel II (hergestellt durch Behandlung des Pyrons mit einem Äquivalent einer geeigneten wäßrigen Base, wie Kalium- oder Natriumhydroxid, -acetat oder -carbonat), gewöhnlich bei einer Temperatur von -10 bis 50°C in einem polaren Lösungsmittel, wie Wasser, Methanol, Äthanol, Glym oder Dimethylformamid, mit einem Diazoniumsalz umgesetzt, wie Diazoniumchlorid, das nach einer herkömmlichen Diazotierungsmethode aus einem Amin der Formel

R²-NH₂ (III)

hergestellt worden ist, wobei R² die im Anspruch 1 angegebene Bedeutung besitzt. Das als Produkt anfallende Hydrazon der Formel

worin R², R³ und R⁶ die vorstehend angegebenen Bedeutungen aufweisen, wird dann entweder mit einer wäßrigen Säure, wie Chlorwasserstoffsäure, Trifluoressigsäure, Schwefelsäure, Methansulfonsäure oder Salpetersäure, oder einer wäßrigen Base, wie Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid, gewöhnlich bei einer Temperatur von 20 bis 150°C und vorzugsweise 40 bis 100°C zur Gewinnung (durch Umlagerung) eines Pyridazins der Formel

behandelt, wobei R², R³ und R⁶ die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen.

Ester des Pyridazins der Formel V werden durch Veresterung mit einem geeigneten Alkohol, vorzugsweise einem (C₁-C₄)- Alkanol, hergestellt. Eine herkömmliche Methode ist eine Fischerveresterung unter Einsatz von wasserfreier Chlorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure als Katalysator und dem Alkohol als Lösungsmittel. Diese Veresterung wird im allgemeinen bei einer Temperatur von 35 bis 150°C durchgeführt, wobei gegebenenfalls ein inertes Colösungsmittel, wie Methylenchlorid, Äthylenchlorid, Diäthyläther, Toluol oder Xylol, verwendet wird. Salze der Pyridazine der Formel V sowie ihre 5-Halogenanaloga können nach herkömmlichen Methoden hergestellt werden, beispielsweise durch Neutralisation mit einer geeigneten anorganischen oder organischen Base in einem Lösungsmittel, wie Wasser oder Methanol.

Die Verbindungen, in denen R⁴ für ein Halogenatom steht, können durch Umsetzung der entsprechenden Pyridazine, in denen R⁴ für ein Wasserstoffatom steht, mit 1 Äquivalent eines Halogenierungsmittels, wie Brom, Chlor, Sulfurylbromid oder Sulfurylchlorid oder dgl., in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, wie Hexan, Benzol, Äthyldendichlorid oder Methanol, gewöhnlich bei einer Temperatur von 0 bis 50°C und vorzugsweise bei Zimmertemperatur, hergestellt werden.

In der folgenden Tabelle I sind typische Verbindungen sowie ihre Schmelzpunkte und Elementaranalysen zusammengefaßt. Die Herstellungsmethoden, die sich der Tabelle I anschließen, zeigen die Synthese der Verbindungen 10, 12, 14 und 16 in der Tabelle I. Dabei sind alle Temperaturen in °C zu verstehen, während alle Teil- und Prozentangaben sich auf das Gewicht beziehen, sofern nichts anderes angegeben ist.

Tabelle I

1-Aryl-1,4-dihydro-4-oxo-pyridazine

Herstellungsmethode 1 (Verbindung 10, Tabelle I) Herstellung von 1-(4-Fluorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure

7,88 g 4-Hydroxy-6-methyl-2-pyron werden in 250 ml Wasser suspendiert, worauf 6,63 g wasserfreies Natriumcarbonat der Suspension zur Auflösung des Pyrons zugesetzt werden.

In einem Trennkolben werden 7,22 g 4-Fluoranilin mit 25 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure und 31 ml Wasser vermischt. Die erhaltene Lösung wird bei ungefähr 5 bis 10°C gehalten, worauf eine Lösung von 4,75 g Natriumnitrit in 16 ml Wasser zugesetzt wird. Die erhaltene Lösung von 4-Fluorphenyldiazoniumchlorid wird tropfenweise der gerührten Pyronlösung zugesetzt, während die Temperatur bei ungefähr 5 bis 10°C gehalten wird. der pH-Wert wird auf ungefähr 8 bis 9 durch Zugabe kleiner Mengen an wäßrigem Natriumhydroxid gehalten.

Das erhaltene Hydrazon wird während einer Zeitspanne von ungefähr 2 Stunden mit 500 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure am Rückfluß gehalten. Bei der Filtration werden 10,2 g 1-(4- Fluorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin-3-carbonsäure erhalten, die aus Chloroform/Äther umkristallisiert wird (F. 185 bis 187°C).

Herstellungsmethode 2 (Verbindung 12, Tabelle I) Herstellung von 1-(4-Chlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazincarbonsäure sowie ihres Natriumsalzes

12,75 g p-Chloranilin werden in 40 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure gelöst, worauf die Lösung auf 0°C abgekühlt wird. Eine Lösung von 7,6 g Natriumnitrit mit einer Temperatur zwischen 0 und 5°C wird zugesetzt. Das diazotierte Anilin wird unter Eiskühlung einer zuvor hergestellten Lösung von 12,6 g 4-Hydroxy-6-methyl-2-pyron und 55 g Natriumcarbonat in 500 ml Wasser zugegeben.

Die erhaltene Aufschlämmung wird über Nacht unter Rückfluß erhitzt. Stellt man fest, daß die Reaktion nicht beendet ist, dann wird der pH auf 12 eingestellt, worauf mit der Rückflußbehandlung fortgefahren wird. Die dunkle Lösung wird bis zur Einstellung eines pH von 6 bis 7 mit Essigsäure neutralisiert und mit Aktivkohle behandelt. Das Filtrat wird bis zur Einstellung eines pH von 2 mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure unter Eiskühlung zur Ausfällung des Produktes angesäuert. Die Säure wird aus Aceton/Hexan umkristallisiert, wobei 10,5 g (39%) 1-(4-Chlorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure (F. 229 bis 230°C) erhalten werden.

5 g der Säure werden in das Natriumsalz durch Behandlung mit 0,76 g Natriumhydroxid in 200 ml wasserfreiem Methanol umgewandelt. Das Lösungsmittel wird entfernt, worauf der Feststoff mit Äther gewaschen und im Vakuum bei 90°C getrocknet wird.

Analyse für C₁₂H₈ClN₂ONa · ½ H₂O:
berechnet: C 48,76; H 3,07; N 9,48; Cl 11,99; Na 7,78
gefunden: C 48,11; H 2,80; N 9,24; Cl 12,37; Na 7,62

Herstellungsmethode 3 (Verbindung 14, Tabelle I) Herstellung von 1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure

In 375 ml Wasser werden 11,8 g 4-Hydroxy-6-methyl-2-pyron suspendiert, worauf 9,95 g wasserfreies Natriumcarbonat zur Auflösung des Pyrons zugesetzt werden.

In einem Scheidekolben werden 9,08 g Anilin mit 37,5 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure und 47 ml Wasser vermischt. Die erhaltene Lösung wird bei ungefähr 5 bis 10°C gehalten, worauf eine Lösung von 7,13 g Natriumnitrit in 24 ml Wasser zugesetzt wird. Die erhaltene Lösung von Phenyldiazoniumchlorid wird tropfenweise der gerührten Pyronlösung zugesetzt, wobei die Temperatur bei ungefähr 5 bis 10°C gehalten wird. Der pH wird bei ungefähr 8 bis 9 durch Zugabe kleiner Mengen einer Natriumhydroxidlösung gehalten.

Nachdem die Zugabe beendet ist, wird das erhaltene Hydrazon (18 g) durch Filtration isoliert und erneut in 500 ml konzentrierter Chlorwasserstoffsäure suspendiert. Die Mischung wird während einer Zeitspanne von 2½ Stunden am Rückfluß gehalten und dann abgekühlt. Die 1-Phenyl-1,4-dihydro-4-oxo-6- methylpyridazin-3-carbonsäure fällt in Form von bräunlichen Kristallen aus, die aus Wasser umkristallisiert werden. Ausbeute 7,0 g, F. 173°C.

Herstellungsmethode 4 (Verbindung 16, Tabelle I) Herstellung von 1-(4-Fluorphenyl)-5-brom-1,4-dihydro-4-oxo- methylpyridazin-3-carbonsäure

1,5 g 1-(4-Fluorphenyl)-1,4-dihydro-4-oxo-6-methyl-pyridazin- 3-carbonsäure werden in 100 ml trockenem Methanol suspendiert, worauf 0,242 g Natriumhydroxid zugesetzt werden. Der erhaltenen Lösung werden tropfenweise 1,038 g Brom, gelöst in 50 ml Methanol, zugesetzt. Das Lösungsmittel wird entfernt, wobei ein weißer Feststoff zurückbleibt, der in einer verdünnten Base aufgenommen wird. Die Lösung wird dann mit Chlorwasserstoffsäure angesäuert. Der erhaltene Niederschlag wird filtriert und aus Chloroform/Äther umkristallisiert. Dabei erhält man 1,4 g 1-(4-Fluorphenyl)-5-brom-1,4-dihydro-4-oxo-6-methylpyridazin- 3-carbonsäure (F. 219 bis 220°C).

Die Verbindungen eignen sich besonders als chemische Hybridationsmittel für Getreidenutzpflanzen, wie Weizen, Gerste, Mais, Reis, Sorghum, Hirse, Hafer und Roggen. Bei einer Verwendung als chemische Hybridationsmittel induzieren die Verbindungen in wirksamer Weise ein hohes Ausmaß an selektiver männlicher Sterilität, d. h., daß sie nicht gleichzeitig auch eine signifikante weibliche Sterilität in den behandelten Pflanzen induzieren. Ferner verursachen sie keine signifikante Wachstumshemmung der behandelten Pflanzen.

Unter dem Begriff "männliche Sterilität" sind sowohl die aktuelle männliche Sterilität, die sich durch ein Fehlen von männlichen Blütenteilen oder durch einen sterilen Pollen zu erkennen gibt, als auch eine funktionelle männliche Sterilität, gemäß welcher die männlichen Blütenteile nicht mehr in der Lage sind, eine Bestäubung zu verursachen, zu verstehen.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen bedingen auch andere, das Wachstum steuernde Reaktionen, beispielsweise eine Steuerung des Blühens, eine Steuerung der Fruchtbildung sowie eine Hemmung der Saatbildung im Falle von Nichtgetreidespezies. Außerdem werden andere verwandte wachstumsregulierende Reaktionen erzeugt.

Bei einer Verwendung als Hybridationsmittel werden die Mittel in einer Menge eingesetzt, die dazu ausreicht, die gewünschte Pflanzenreaktion zu erzeugen, ohne daß dabei unerwünschte oder phytotoxische Reaktionen auftreten. Die Verbindungen werden im allgemeinen auf die zu behandelnden Nutzpflanzen in einer Menge von 0,03 bis 22,42 kg/Hektar und vorzugsweise 0,14 bis 11,21 kg/Hektar aufgebracht. Die aufgebrachte Menge schwankt in Abhängigkeit von der behandelten Nutzpflanze, der zur Behandlung eingesetzten Verbindung sowie ähnlichen Faktoren.

Zur Gewinnung einer Hybridsaat wird im allgemeinen die folgende Methode angewendet. Die zwei zu kreuzenden Elternteile werden in alternierende Beetreihen eingepflanzt. Der weibliche Elternteil wird mit einer erfindungsgemäßen Verbindung behandelt. Der auf diese Weise erzeugte männlich-sterile weibliche Teil wird mit dem Pollen von dem anderen männlich-fruchtbaren männlichen Elternteil bestäubt. Die durch den weiblichen Elternteil erzeugte Saat ist die Hybridsaat, die dann in herkömmlicher Weise geerntet werden kann.

Eine bevorzugte Methode zur Aufbringung der Mittel ist die Aufbringung auf Blätter. Wird diese Methode angewendet, dann wird in sehr wirksamer selektiver Weise eine männliche Sterilität erzeugt, wenn die Mittel zwischen dem Zeitpunkt des Beginnens des Blühens und der Meiose aufgebracht wird. Die erfindungsgemäßen Mittel können ferner als Saatbehandlungsmittel eingesetzt werden, wobei die Saat in eine flüssige Formulierung eingetaucht wird, welche den Wirkstoff enthält. Ferner kann man die Saat mit dem Mittel überziehen. Bei einer Saatbehandlung werden die Wirkstoffe der Mittel im allgemeinen in einer Menge von ungefähr ¼ bis 10 kg pro 100 kg Saat aufgebracht. Die erfindungsgemäßen Mittel sind auch dann wirksam, wenn sie auf den Boden oder auf die Wasseroberfläche in Reisfeldern aufgebracht werden.

Die erfindungsgemäßen Mittel können als Hybridationsmittel zusammen mit anderen Pflanzenwachstumsregulatoren, d. h. in Mischung mit diesen, eingesetzt werden, beispielsweise zusammen mit Auxinen, Gibberellinen, Äthylen-freisetzenden Mitteln, wie Äthephon, Pyridonen, Cytokininen, Maleinsäurehydrazid, Bernsteinsäure, 2,2-Dimethylhydrazid, Cholin sowie dessen Salzen, (2-Chloräthyl)-trimethylammoniumchlorid, Trÿodbenzoesäure, Tributyl-2,4-dichlorbenzylphosphoniumchlorid, polymeren N-Viny-2-oxazolidinonen, Tri-(dimethylaminoäthyl)-phosphat und dessen Salzen sowie N-Dimethylamino-1,2,3,6-Tetrahydrophthalaminsäure und deren Salzen. Unter einigen Bedingungen können die erfindungsgemäßen Mittel in vorteilhafter Weise mit landwirtschaftlichen Schädlingsbekämpfungsmitteln eingesetzt werden, wie Herbiziden, Fungiziden, Insektiziden sowie Pflanzenbakteriziden.

Eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Mittel können auf die Wachstumsstelle oder auf die zu behandelnden Pflanzen aufgebracht werden. Der Träger muß für landwirtschaftliche Zwecke annehmbar sein, nicht jedoch für pharmazeutische Zwecke. Unter "landwirtschaftlich verträglichem Träger" ist jede Substanz zu verstehen, die dazu verwendet werden kann, den Wirkstoff in dem Mittel aufzulösen, zu dispergieren oder zu verteilen, ohne daß dabei die Wirkung beeinträchtigt wird. Dabei darf diese Substanz selbst keine signifikante nachteilige Wirkung auf den Boden, die verwendeten Vorrichtungen, die Nutzpflanzen oder die landwirtschaftliche Umgebung ausüben. Die Wachstumsreguliermittel können entweder fest oder flüssige Formulierungen oder Lösungen sein. Beispielsweise können die Mittel als benutzbare Pulver, emulgierfähige Konzentrate, Stäube, körnige Formulierungen, Aerosole oder fließfähige Emulsionskonzentrate formuliert werden. In derartigen Formulierungen werden die Wirkstoffe mit einem flüssigen oder festen Träger verstreckt, wobei gegebenenfalls geeignete grenzflächenaktive Mittel zugemengt werden können.

Es ist gewöhnlich zweckmäßig, insbesondere bei einem Aufbringen auf Blätter, Hilfsmittel zuzusetzen, beispielsweise Benetzungsmittel, die Ausbreitung fördernde Mittel, Dispergiermittel, klebrigmachende Mittel, Klebstoffe oder dgl., wobei man auf in der Landwirtschaft bewährte Mittel zurückgreifen kann. Beispiele für Hilfsmittel, die in herkömmlicher Weise verwendet werden, finden sich in der Veröffentlichung der John W. McCutcheon, Inc. "Detergents and Emulsifiers Annual".

Die erfindungsgemäßen Mittel können in jedem geeigneten Lösungsmittel aufgelöst werden. Beispiele für Lösungsmittel, die sich zur Durchführung der Erfindung eignen, sind Wasser, Alkohole, Ketone, aromatische Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe, Dimethylformamid, Dioxan sowie Dimethylsulfoxid. Ferner kann man Mischungen dieser Lösungsmittel verwenden. Die Konzentration der Lösung kann von ungefähr 2 bis ungefahr 98 Gew.-% an Wirkstoff schwanken, wobei ein bevorzugter Bereich der Wirkstoffe zwischen ungefähr 20 und ungefähr 75% liegt.

Zur Herstellung von emulgierfähigen Konzentraten können die Wirkstoffe in organischen Lösungsmitteln, wie Benzol, Toluol, Xylol, methyliertem Naphthalin, Maisöl, Pineöl, o-Dichlorbenzol, Isophoron, Cyclohexanon oder Methyloleat oder in Mischungen aus diesen Lösungsmitteln zusammen mit einem Emulgiermittel oder grenzflächenaktiven Mittel, das eine Dispergierung in Wasser ermöglicht, aufgelöst werden. Geeignete Emulgiermittel sind beispielsweise die Äthylenoxidderivate von Alkylphenolen oder langkettigen Alkoholen, Mercaptanen, Carbonsäuren sowie reaktiven Aminen, insbesondere veresterten mehrwertigen Alkoholen. Lösungsmittellösliche Sulfate oder Sulfonate, wie die Erdalkalisalze oder Aminsalze von Alkylbenzolsulfonaten sowie die Fettalkoholnatriumsulfate mit grenzflächenaktiven Eigenschaften können als Emulgiermittel allein oder in Verbindung in einem Äthylenoxidreaktionsprodukt eingesetzt werden. Fließfähige Emulsionskonzentrate werden in ähnlicher Weise wie emulgierfähige Konzentrate formuliert und enthalten zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Komponenten Wasser sowie ein stabilisierendes Mittel, wie ein wasserlösliches Cellulosederivat oder ein wasserlösliches Salz einer Polyacrylsäure. Die Konzentration des Wirkstoffs in den emulgierfähigen Konzentraten beträgt gewöhnlich ungefähr 10 bis 60 Gew.-% und in fließfähigen Emulsionskonzentraten gewöhnlich ungefähr 10 bis 60% oder sogar bis zu 75%, bezogen auf das Gewicht.

Zum Sprühen geeignete benetzungsfähige Pulver können in der Weise hergestellt werden, daß der Wirkstoff mit einem feinteiligen Feststoff, wie einem Ton, einem organischen Silikat oder -carbonat oder einer Kieselerde vermischt wird, worauf Benetzungsmittel, klebrig-machende Mittel und/oder Dispergiermittel derartigen Mischungen zugesetzt werden. Die Konzentration der Wirkstoffe in derartigen benetzbaren Pulvern liegt gewöhnlich zwischen ungefähr 20 und 98 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 40 und 75 Gew.-%. Ein Dispergiermittel kann im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 0,5 bis 3 Gew.-% des benetzbaren Pulvers und ein Benetzungsmittel in einer Menge von ungefähr 0,1 bis ungefähr 5 Gew.-% des Mittels vorliegen. Stäube können durch Vermischen der Wirkstoffe mit feinteiligen inerten Feststoffen, die organischer oder anorganischer Natur sein können, hergestellt werden. Für diesen Zweck geeignete Materialien sind beispielsweise botanische Mehle, Kieselerden, Silikate, Carbonate und Tone. Eine bequeme Methode zur Herstellung eines Staubes besteht darin, ein benetzbares Pulver mit einem feinteiligen Träger zu verdünnen. Staubkonzentrate, die ungefähr 20 bis 80% des Wirkstoffs enthalten, werden in herkömmlicher Weise hergestellt und anschließend auf eine Verwendungskonzentration von ungefähr 1 bis 10 Gew.-% verdünnt.

Körnige Formulierungen können in der Weise hergestellt werden, daß ein festes Material, wie körnige Fuller-Erde, Vermiculith, vermahlene Maisteile, Saathülsen, einschließlich Kleiehülsen oder andere Kornhülsen, oder ähnliche Materialien imprägniert werden. Eine Lösung eines oder mehrerer der Verbindungen in einem flüchtigen organischen Lösungsmittel kann auf den körnigen Feststoff aufgesprüht oder mit diesem vermischt werden, worauf das Lösungsmittel durch Verdampfen entfernt wird. Das körnige Material kann jede geeignete Größe besitzen. Eine bevorzugte Größe schwankt zwischen 1,2 und 0,25 mm. Der Wirkstoff macht gewöhnlich ungefähr 2 bis 15 Gew.-% der körnigen Formulierung aus.

Salze der Wirkstoffe in den erfindungsgemäßen Mitteln können als wäßrige Lösungen formuliert und aufgebracht werden. Die Salze machen in typischer Weise ungefähr 0,05 bis ungefähr 50 Gew.-% und vorzugsweise ungefähr 0,1 bis 10 Gew.-% der Lösung aus. Diese Mittel können gegebenenfalls vor der Verwendung weiter mit Wasser verdünnt werden. In einigen Fällen kann die Aktivität dieser Mittel dadurch erhöht werden, daß Hilfsmittel zugemengt werden, wie beispielsweise Glycerin, Methyläthylcellulose, Hydroxyäthylcellulose, Polyoxyäthylensorbitanmonooleat, Polypropylenglykol, Polyacrylsäure, Polyäthylennatriummalat oder Polyäthylenoxid. Das Hilfsmittel macht im allgemeinen ungefähr 0,1 bis 5 Gew.-% und vorzugsweise ungefähr 0,5 bis 2% des Mittels aus. Derartige Mittel können gegebenenfalls auch ein für landwirtschaftliche Zwecke verträgliches grenzflächenaktives Mittel enthalten.

Die erfindungsgemäßen Mittel können als Sprays nach bekannten Methoden aufgebracht werden, beispielsweise in Form von hydraulischen Sprays, Luftsprays oder Stäuben. Bei einer Aufbringung unter Einsatz eines niedrigen Volumens wird gewöhnlich eine Lösung als Mittel verwendet. Die Verdünnung und das Volumen des aufgebrachten Mittels hängen von verschiedenen Faktoren ab, beispielsweise von dem Typ der verwendeten Vorrichtung, von der Aufbringungsmethode, von der zu behandelnden Fläche sowie von dem Typ und der Entwicklungsstufe der zu behandelnden Nutzpflanze.

Die folgenden Beispiele erläutern die wachstumsregulierende Aktivität der erfindungsgemäßen Mittel.

Beispiel 1 Chemische Hybridationsaktivität

Die folgenden Methoden werden angewendet, um die Aktivität der erfindungsgemäßen Mittel im Hinblick auf eine Induzierung einer männlichen Sterilität in Getreidepflanzen zu untersuchen.

Eine begrannte Varietät (Fielder) und eine grannenfreie Varietät (Mayo-64) eines Frühlingsweizens werden in einer Menge von 6 bis 8 Samen in jeweils einen 15,25 cm Topf eingepflanzt, der ein steriles Medium aus 3 Gew.-Teilen Erdboden und 1 Gew.-Teil Humus enthält. Man läßt die Pflanzen unter Kurztag- (9 Stunden) Bedingungen während der ersten vier Wochen wachsen. Dabei wird ein gutes vegetatives Wachstum vor dem Einsetzen der Blüte erzielt. Die Pflanzen werden dann Langtag-Bedingungen (16 Stunden) ausgesetzt, die durch intensive Lichteinflüsse in einem Gewächshaus erzeugt werden. Die Pflanzen werden 2, 4 und 8 Wochen nach dem Pflanzen mit einem wasserlöslichen Düngemittel (Stickstoff-Phosphor-Kalium = 16%-25%-16%) in einer Menge von 1,3 ml pro Liter Wasser gedüngt und häufig mit einem geeigneten Insektizid zur Bekämpfung von Blattläusen besprüht. Ferner erfolgt eine Bestäubung mit Schwefel zur Bekämpfung von pulverförmigem Mehltau.

Die Testmittel werden auf die Blätter der begrannten weiblichen Pflanzen aufgebracht, nachdem diese Pflanzen den Fahnenblätterzustand (Stufe 8 auf der Skala von Feekes) erreicht haben. Alle Mittel werden in einem Trägervolumen aus 468 l/Hektar aufgebracht, das ein grenzflächenaktives Mittel enthält. Die Aufbringung erfolgt in einer Menge von 0,3 g/l. Nach dem Auftreten der Ähren, jedoch vor der Blütezeit, werden 4 bis 6 Ähren pro Topf zur Verhinderung einer Kreuzung in einen Beutel überführt. Nachdem die ersten Anzeichen einer Blütenöffnung erkennbar sind, werden zwei Ähren pro Topf unter Anwendung der Annäherungsmethode mit dem grannenlosen männlichen Elternteil bestäubt (gegenseitige Bestäubung). Sobald die Samen deutlich sichtbar werden, wird die Ährenmenge gemessen und die Samen pro Ähre sowohl im Falle der in dem Beutel enthaltenen Ähren als auch der bestäubten Ähren gezählt. Die männliche Sterilität läßt sich als Prozentsatz der Inhibierung des Samens in den eingepackten Ähren der behandelten Pflanzen und die weibliche Fruchtbarkeit in bestäubten Ähren als Prozentsatz der Unterdrückung der Samenbildung berechnen. Nach der Reife wird der Samen der gekreuzten Ähren zur Bestimmung des Prozentsatzes der Hybridation eingepflanzt. Die "Annäherungsmethode", auf die vorstehend hingewiesen worden ist, sieht vor, die gegenseitig zu bestäubenden Ähren in nächste Nähe zueinander oder in einen Kontakt miteinander zu bringen und die Ähren in einem transparenten Beutel einzuschließen.

Der Prozentsatz der Sterilität, der Prozentsatz der Fruchtbarkeit sowie der Prozentsatz der Ährenlängeninhibierung werden aus den folgenden Formeln errechnet:

S_c = Samen/Ähre in eingepackten Ähren von Vergleichspflanzen
S_t = Samen/Ähren in eingepackten Ähren behandelter Pflanzen

F_t = Samen/Ähren in nach der Annäherungsmethode gekreuzten Ähren behandelter Pflanzen
F_c = Samen/Ähre in nichteingepackten Ähren von Vergleichspflanzen

H_c = Ährenlänge von Vergleichspflanzen
H_t = Ährenlänge von behandelten Pflanzen

In der Tabelle III sind typische Ergebnisse zusammengefaßt, die bei der Untersuchung erfindungsgemäßer Mittel erhalten worden sind. Ein Strich bedeutet, daß keine Bestimmung der Werte erfolgte.

Tabelle III

Keimzellenabtötende Aktivität

Tabelle IV

Versuchsbericht

Die folgenden Werte zeigen deutlich, daß die chemische Hybridisierungsaktivität (männliche Sterilität) des Natriumsalzes der Verbindung 12 der Tabelle I um mehr als eine Größenordnung höher ist als die entsprechende Aktivität von "Ethrel" (Ethefon = 2-Chlorethanphosphonsäure).

Test Nr. 1

Es wurde ein Feldversuch unter Verwendung von zwei Varietäten von weichen rotem Winterweizen in Newtown, PA, USA, im Jahr 1972 durchgeführt. Die Ergebnisse werden als ED₉₅ für die männliche Sterilität (wirksame Dosis für eine 95%ige männliche Sterilität) zum Ausdruck gebracht.

Test Nr. 2

Es wurde ein Feldversuch unter Verwendung von vier Varietäten von weichen rotem Winterweizen in Lafayette, IN, USA, im Jahr 1978 durchgeführt. Die Ergebnisse werden als ED₉₅-Werte für die männliche Sterilität zum Ausdruck gebracht.

Varietät RH-5148 ist NA-Salz der Verbindung Nr. 12.

Die zur Durchführung der beiden Versuche eingehaltenen Methoden sind Standardfeldversuchsmethoden, die zum Testen neuer Mittel angewendet werden.

Die Mittel wurden auf die Blätter auf in Parzellen wachsenden Pflanzen bei der in der Tabelle angegebenen Wachstumsstufe aufgebracht. Wachstumsstufe = Feeke-Skala.

Am Kopfteil werden 20 Ähren pro Parzelle in Glassin-Beuteln zur Bestimmung der männlichen Sterilität eingepackt.

(V.-Pflanzen = Vergleichspflanzen, erf. b. = erfindungsgemäß behandelten).
ED₉₅ wird aus 3 bis 4 Dosen berechnet.

Wenn auch die zwei Tests unter Einsatz verschiedener Varietäten durchgeführt wurden, so handelt es sich dennoch um nahe miteinander verwandte Winterweizen. Die Wachstumsstufen, bei welchen die Mittel appliziert wurden, waren ebenfalls sehr ähnlich und überlappten sich teilweise, wobei dieser Test unter Einsatz einer Varietät durchgeführt wurde, die relativ resistent gegenüber einer Sterilisation ist (Redcoat bzw. Benhur). Betrachtet man nur die anfälligen Varietäten auf der Basis der Null-Hypothese, daß keine der Veränderungen zwischen den Tests auf Unterschiede in den Varietäten zurückgeht, so zeigt ein Vergleich der Ergebnisse tatsächlich eine mehr als 20fache Zunahme der Sterilisierungsaktivität. Obwohl die Null-Hypothese wahrscheinlich nicht genau zutrifft, so läßt sich dennoch die erwähnte Zunahme der Sterilisationsaktivität belegen.

Auch aus den Daten der folgenden Tabelle IV ist zu ersehen, daß Ethefon äußerst signifikante nachteilige Wirkungen auf die Pflanzenhöhe (10 bis 30%ige Herabsetzung) bei Mengen besitzt, die deutlich unterhalb denjenigen liegen, die für ein wirksames Ausmaß an Sterilisation erforderlich sind.

Tabelle V

Induzierung einer männlichen Sterilität durch Ethefon im Falle von Winterweizen in Newtown, PA

Wachstumsstufen:
12. April - Ährendifferenzierung
21. April - Blütchendifferenzierung
1. Mai - Beginn einer Veränderung der Blätter (Flag leaf)

Von den erfindungsgemäßen Mitteln sei eine neue Klasse von Wirkstoffen hervorgehoben, und zwar solche der Formel I, bei denen R⁴ eine andere Bedeutung als Wasserstoff besitzt, beispielsweise Halogen.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Verbesserung des kommerziellen Wertes von Saatgut zur Erzeugung von Getreide durch Hybridation in der Weise, daß (1) einer mechanischen Sävorrichtung ein Hybridationsmittel zugeführt wird, das einen Wirkstoff der Formel I und einen für landwirtschaftliche Zwecke verträglichen Träger dafür enthält, (2) die mechanische Aussävorrichtung dazu verwendet wird, das Hybridationsmittel entweder in Form eines Staubes oder einer flüssigen Sprühung auf die Blätter männlicher und weiblicher Getreidekornpflanzen vor der Meiose zur Induzierung einer männlichen Sterilität aufzubringen, (3) den auf diese Weise behandelten Elternteil mit Pollen eines männlichen Elternteils des Getreidekorns zu bestäuben, (4) den bestäubten Elternteil bis zur Saatbildung reifen zu lassen und (5) die reife Saat zu ernten.

Claims

1. Pflanzenwachstumsregulierungsmittel zur Bewirkung einer männlichen Sterilität in Getreidekornpflanzen, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens eine Verbindung der Formel worin R¹ für Carboxy oder ein für landwirtschaftliche Zwecke verträgliches Salz davon oder für Alkoxycarbonyl mit einer C₁-C₄-Alkylgruppe steht, R₂ gegebenenfalls mit Halogen, C₁-C₄-Alkyl- oder Alkoxy-, Nitro- oder Trifluormethylgruppen substituiertes Phenyl ist, R³ C₁-C₄-Alkyl bedeutet und R⁴ Wasserstoff, Halogen oder C₁-C₄-Alkyl ist, und einen für landwirtschaftliche Zwecke verträglichen Träger enthält.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es (a) in Form eines Staubes oder (b) eines benetzbaren Pulvers, eines emulgierfähigen Konzentrates oder eines fließfähigen Emulsionskonzentrats vorliegt, wobei jedes der zuletzt genannten drei Formulierungen ein grenzflächenaktives Mittel enthält.