DE3814465A1 - Pheromon-isomerengemisch, pheromon-dispenser und deren anwendung in der schaedlingsbekaempfung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schädlingsbekämpfungsverfahren mittels eines E/Z-Pheromon-Isomerengemisches und einen zur Verteilung des Gemisches geeigneten Dispenser.

Im speziellen handelt es sich um die Darstellung einer wirksamen Mischung von Sexual-Pheromonen, mittels derer die Kommunikation zwischen den beiden Geschlechtern gewisser lepidopteraler (schmetterlingsartiger) Insekten, wie z. B. vom Tomaten-Madenwurm (Keiferia lycopersicella), zum Zweck der Populationskontrolle gestört werden kann.

In der Landwirtschaft und im Gartenbau gehört es bereits zum Stand der Technik, die Vermehrung von Schädlingen durch Anwendung von Sexual-Pheromonen einzudämmen, die für die jeweilige Insektenart spezifisch sind und welche die Kommunikation zwischen den beiden Geschlechtern stören.

Beispielsweise ist bekannt, daß es sich bei den meisten Sexual-Pheromonen von verschiedenen schmetterlingsartigen Schädlingen, wie z. B. vom Tomaten-Madenwurm (Keiferia lycopersicella), vom hellbraunen Apfelfruchtschalenwickler (light-brown apple worm), von allesfressenden Wicklerlarven (omnivorous leaf rollers), vom Pfirsichbohrer (peach twig borer), von der stachligen Eulenfalterlarve (spiny bollworm) und ähnlichen Insekten, chemisch gesehen um aliphatische Alkohole mit mindestens einer C-C-Doppelbindung bzw. um die entsprechenden Aldehyde bzw. Essigsäure-ester handelt. Diese aliphatisch ungesättigten Verbindungen bestehen in der Regel aus mehreren Stereoisomeren, u. a. aus den E- und Z-Isomeren.

Es ist bekannt, daß ausschließlich das E-Isomer die Aktivität der jeweiligen Verbindung als Insekten-Sexual-Pheromon bestimmt, weshalb es erwünscht wäre, daß die Synthese des Sexual-Pheromons das E-Isomer in einer möglichst hohen Reinheit liefert, um eine gesteigerte Wirkung hinsichtlich der Störung der Kommunikation zwischen den beiden Insektengeschlechtern zu erzielen.

Allerdings ist kein industrielles Verfahren bekannt, das selektiv die E-Isomeren dieser Sexual-Pheromone ergibt. Beispielsweise liefern gebräuchliche Synthesen für diese ungesättigten organischen Verbindungen überwiegend das Z-Isomer, weshalb das gewünschte E-Isomer aus dem Z-Isomer durch Isomerisation, gefolgt von der Auftrennung der Isomeren (z. B. durch das Harnstoff-Trennverfahren), gewonnen werden muß. Alternativ kann die Birch-Reduktion angewendet werden. Beide Methoden sind allerdings für einen industriellen Einsatz aufgrund der geringen Ausbeute an dem gewünschten E-Isomer wenig geeignet.

Aus diesem Grund wird in der Regel ein Sexual-Pheromon- Präparat aus einer Mischung von E- und Z-Isomeren, wobei der Hauptbestandteil E-Isomer von einem kleinen, unvermeidlichen Prozentsatz des Z-Isomeren begleitet wird, zur Populationsbegrenzung von Schädlingen eingesetzt, gegen die nach allgemeiner Ansicht nur das E-Isomer wirksam ist.

Wie oben ausgeführt, ist es extrem schwierig, das E-Isomer solch einer ungesättigten Verbindung industriell in ausreichend hoher Reinheit herzustellen, weshalb die E-Isomeren von hoher Reinheit sehr teuer sind. Es erübrigt sich zu betonen, daß solch ein extrem kostspieliger Wirkstoff als Sexual-Pheromon zur Schädlingsbekämpfung weder in der Landwirtschaft noch im Gartenbau eingesetzt werden kann. Demgemäß stellen konventionelle Sexual-Pheromon-Präparate in der Praxis gewöhnlich Gemische des E- und des Z-Isomers dar, dergestalt, daß der Anteil des E-Isomers in etwa viermal so groß wie der des Z-Isomers ist.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein im Vergleich zu konventionellen Sexual-Pheromon- Präparaten, die hauptsächlich aus dem E-Isomer und einem kleinen, unvermeidlichen Anteil an Z-Isomer bestehen, kostengünstigeres und dennoch wirksameres Sexual-Pheromon-Präparat zur Schädlingsbekämpfung zu schaffen.

Unerwarteterweise wurde gefunden, daß - entgegen der Meinung der Fachwelt - ein Schädlings-Sexual-Pheromon-Präparat aus einer E/Z-Isomeren-Mischung mit einem relativ niedrigen E-Isomer-Anteil eine im Vergleich zu konventionellen Präparaten höhere Aktivität bezüglich der Anziehung eines bestimmten Geschlechtspartners des jeweiligen Insekts aufweist.

Das erfindungsgemäße Sexual-Pheromon-Präparat besteht nämlich aus einem E/Z-Isomeren-Gemisch eines Sexual-Pheromons mit mindesten einer C-C-Doppelbindung, wobei das Verhältnis des E- zu dem des Z-Isomers im Bereich zwischen 1 : 1 und 3 : 1 liegt.

Zu den erfindungsgemäßen Sexual-Pheromonen mit E/Z-Isomeren gehören z. B. folgende Verbindungen: Ethansäure-4-tridecenylester, dessen E-Isomer als Sexual-Pheromon des Tomaten- Madenwurms bekannt ist; Ethansäure-11-tetradecenylester, dessen E-Isomer bekanntlich das Sexual-Pheromon des hellbraunen Apfelfruchtschalenwicklers und der allesfressenden Wickerlarve ist; Ethansäure-5-decenylester und 5-Decen-1-ol, deren E-Isomeren jeweils als Sexual-Pheromon des Pfirsichbohrers bekannt sind; und 10,12-Hexadecadienal, dessen E,E-Isomer ein bekanntes Sexual-Pheromon der stacheligen Eulenfalterlarve und verwandter Arten ist.

Im Gegensatz zu der in der Fachwelt allgemein akzeptierten Lehrmeinung, daß Sexual-Pheromon-Präparate zur Schädlingsbekämpfung einen möglichst hohen Anteil des E-Isomers der betreffenden ungesättigten organischen Verbindung enthalten sollten, muß das erfindungsgemäße Sexual-Pheromon- Präparat das Z-Isomer in einem relativ hohen Prozentsatz aufweisen, der im Verhältnis zum Anteil des E-Isomers exakt festgelegt ist. Daher ist es für die Erfindung wesentlich, daß im Sexual-Pheromon-Präparat das Verhältnis des E- zum Z-Isomer im Bereich zwischen 1 : 1 und 3 : 1 liegt. Falls der Anteil des E-Isomers unter dem angegebenen Bereich läge, würde das Sexual-Pheromon-Präparat eine relativ niedrige Aktivität hinsichtlich der Anziehungskraft auf ein bestimmtes Geschlecht der Schädlinge aufweisen. Andererseits würden Sexual-Pheromon-Präparate mit einem höheren Anteil an E- Isomer als oben angegeben nicht die erwünschte höchste Wirksamkeit erbringen, abgesehen von den Schwierigkeiten bei der industriellen Produktion solch einer Stereoisomeren- Mischung mit einem hohen Anteil an E-Isomer.

Das erfindungsgemäße Sexual-Pheromon-Präparat zeigt eine Aktivität bezüglich der Störung der Kommunikation zwischen den beiden Schädlingsgeschlechtern, die derjenigen des hochreinen E-Isomers gleicht bzw. diese sogar noch übertrifft.

Überdies übt das erfindungsgemäße Sexual-Pheromon-Präparat keine anziehende Wirkung auf Schädlinge aus, wie sie gelegentlich beim E-Isomer auch bei verminderter Konzentration in der Luft beobachtet wird.

Allerdings kann zur Zeit keine Erklärung für dieses Phänomen gegeben werden. Diese ungewöhnlichen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Sexual-Pheromon-Präparats bewirken in der Praxis bedeutende Vorteile bei der Schädlingsbekämpfung, verbunden mit - verglichen mit der Synthese des hochreinen E-Isomers - deutlich niedrigeren Produktionskosten.

Anhand einiger Beispiele soll nachfolgend die Erfindung im Vergleich mit Standard-Präparaten näher erläutert werden.

Beispiel 1

In einem Freilandversuch auf sechs quadratischen Flächen (Testflächen Nr. 1-6, jeweils 0,3 ha Fläche, Gesamtfläche des Tomatenfelds: 1,8 ha) wurden erfindungsgemäße Sexual- Pheromon-Präparate zur Störung der Kommunikation zwischen den beiden Geschlechtern des Tomaten-Madenwurms (Keiferia lycopersicella) in folgender Weise getestet: es wurden sechs Präparate mit Ethansäure-4-tridecenylester, dessen E-Isomer ein bekanntes Sexual-Pheromon des Tomaten-Madenwurms darstellt, in verschiedenen E/Z-Isomeren-Verhältnissen gemäß Tabelle 1 ausgebracht. Die Isomeren-Gemische mit den E/Z-Verhältnissen 0,5, 2,0 und 2,3 wurden durch Zugabe des Z-Isomers zum Isomeren-Gemisch mit dem E/Z-Verhältnis = 2,5 (durch Isomerisierung des Z-Isomers gewonnen) hergestellt. Das Isomeren-Gemisch mit dem E/Z-Verhältnis = 18 wurde durch Harnstoff-Separation aus dem oben erwähnten Gemisch mit dem E/Z-Verhältnis = 2,5 erhalten. Das Präparat mit dem E/Z-Verhältnis = 0 entspricht dem reinen Z-Isomer (0 : 1 = 0).

Jeweils 80 mg dieser Präparate wurden in ein Polyethen- Röhrchen mit einem Innendurchmesser von 0,8 mm, einem Außendurchmesser von 1,4 mm sowie einer Länge von 20 cm überführt, und das Röhrchen an beiden Enden verschlossen. Anschließend wurde ein Cellophan-Klebeband auf einen 12 cm langen zentralen Abschnitt des Röhrchens aufgewickelt, um die Freisetzungsgeschwindigkeit des Pheromons durch die Wandung des Dispenser- Röhrchens angemessen zu steuern.

Die dergestalt vorbereiteten Pheromon-Dispenser wurden am 2. Mai gleichmäßig auf die Testflächen verteilt. Die Anzahl der auf die jeweiligen Testflächen verteilten Pheromon- Dispenser betrug 1000 pro ha in den Testflächen Nr. 1-4 und 500 pro ha in Nr. 5. Zu Kontrollzwecken wurde Testfläche Nr. 6 von Pheromon-Dispensern freigehalten. Im Zentrum jeder Testfläche wurde eine Pheromon-Falle aufgestellt, und die Wirksamkeit der verteilten Pheromon-Dispenser wurde beurteilt nach der Anzahl der im Juli und August gefangenen männlichen Motten. Zusätzlich wurde im August und September die Anzahl der angefressenen Früchte bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt, wobei die angegebene Anzahl der männlichen Motten dem monatlichen Durchschnittswert der pro Nacht gefangenen Motten entspricht. Je kleiner die Zahl der gefangenden Motten, desto höher liegt dementsprechend die Aktivität hinsichtlich der Kommunikations- Unterbindung.

Tabelle 1

Die in der Tabelle 1 angegebenen Werte bedeuten, daß die höchste Aktivität in den Testflächen Nr. 2 und 5 erreicht wurde, bei denen das E/Z-Pheromon-Isomeren-Verhältnis 2,3 bzw. 2,5 betrug.

Beispiel 2

Ethansäure-4-tridecenylester wurde als Sexual-Pheromon des Tomaten-Madenwurms in einem Feldversuch auf drei quadratischen Testflächen (Nr. 7-9, je 1 ha) eines Tomatenfelds eingesetzt. Analog Beispiel 1 wurden Pheromon-Dispenser durch Einbringen von jeweils 60 mg eines E/Z-Isomeren- Gemisches des Ethansäure-4-tridecenylesters (E/Z-Verhältnis: 2,0, 15,7 und 0,1) in ein Polyethen-Röhrchen mit einem Innendurchmesser von 0,7 mm, einem Außendurchmesser von 1,4 mm sowie einer Länge von 20 cm und anschließendes Verschließen der beiden Enden des Röhrchens hergestellt.

Jedes Röhrchen wurde auf einem 14 cm langen zentralen Abschnitt mit einer Polyvinylidenchlorid-Suspension bedeckt.

Die so vorbereiteten jeweils 800 Pheromon-Dispenser wurden am 29. April gleichmäßig über die jeweilige Testfläche verteilt, und die Anzahl der angefressenen Früchte im September bestimmt mit folgendem Resultat.

Diese Ergebnisse beweisen, daß auch hier die beste Wirkung bei einem E/Z-Isomeren-Verhältnis von 2,0 erzielt wird.

Beispiel 3

Drei verschiedene Arten von Pheromon-Dispenser wurden durch Einbringen von jeweils 80 mg eines E/Z-Isomeren-Gemisches des Ethansäure-11-tetradecenylesters (E/Z-Verhältnis: 1,9, 15,7 und 0,7) in jeweils 1000 Polyethen-Röhrchen mit einem Innendurchmesser von 0,8 mm, einem Außendurchmesser von 1,4 mm sowie einer Länge von 20 cm und anschließendes Verschließen der Röhrchen an beiden Enden hergestellt. Das Isomeren- Gemisch mit dem E/Z-Verhältnis von 1,9 wurde durch Isomerisierung des Z-Isomers gewonnen, während die Mischung mit dem E/Z-Verhältnis von 0,7 durch Zugabe des Z-Isomers zur Mischung mit dem E/Z-Verhältnis von 1,9 zubereitet worden ist. Die Mischung mit dem E/Z-Verhältnis von 15,7 wurde durch Harnstoff-Separation aus dem Gemisch mit dem E/Z- Verhältnis von 1,9 gewonnen.

Feldversuche wurden auf vier quadratischen Testflächen von je 1 ha (Nr. 10-13, wobei Nr. 13 für Kontrollzwecke vorgesehen war) eines Weinfelds durchgeführt, wobei je 1000 Pheromon-Dispenser in den Weinstöcken in einer Höhe von ca. 1 m über dem Boden gleichmäßig verteilt wurden, um das Pheromon, dessen E-Isomer als Sexual-Pheromon der allesfressenden Wicklerlarve bekannt ist, aus den Dispensern derart freizusetzen, daß die Rate über ca. zwei Monate im wesentlichen konstant blieb. Die Wirksamkeit des derart freigesetzten Pheromons wurde anhand der Anzahl der Kopulationen, die zwischen den beiden Geschlechtern der Insekten stattfanden, nach der sogenannten "gefangenen Weibchen-Methode" ("trapped female method") bestimmt. Folgende Ergebnisse wurden erzielt:

Diese Ergebnisse zeigen, daß bei einem E/Z-Isomeren-Verhältnis von 1,9 im Vergleich zu den Isomeren-Verhältnissen 15,7 und 0,7 eine außergewöhnlich hohe Aktivität zu verzeichnen ist.

Claims (4)

1. E/Z-Isomerengemisch einer organischen Verbindung mit einer C-C-Doppelbindung, deren E-Isomer als Sexual- Pheromon für lepidopterale Insekten wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß das E/Z-Isomerenverhältnis des Gemisches im Bereich zwischen 1 : 1 und 3 : 1 liegt.

2. Dispenser für Sexual-Pheromone von lepidopteralen Insekten zur Bekämpfung derselben, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Kunststoffröhrchen besteht, das mit einem E/Z-Isomerengemisch des betreffenden Sexual-Pheromons gefüllt ist, wobei das E/Z-Isomerenverhältnis des Gemischs im Bereich zwischen 1 : 1 und 3 : 1 liegt.

3. Dispenser für das Sexual-Pheromon des Tomaten- Madenwurms (Keiferia lycopersicella), dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Kunststoffröhrchen besteht, das mit einem Gemisch aus E- und Z-Ethansäure-4- tridecenylester gefüllt ist, wobei das E/Z-Isomerenverhältnis des Gemisches im Bereich zwischen 1 : und 3 : 1 liegt.

4. Verfahren zur Bekämpfung des Tomaten-Madenwurms (Keiferia lycopersicella), dadurch gekennzeichnet, daß man in der Tomatenanpflanzung Dispenser anbringt, von denen jeder aus einem Kunststoffröhrchen besteht, das mit einem Gemisch aus E- und Z-Ethansäure- 4-tridecenylester gefüllt ist, wobei das E/Z-Isomerenverhältnis des Gemisches im Bereich zwischen 1 : 1 und 3 : 1 liegt.