DE3873759T3

DE3873759T3 - Regelungsverfahren für pflanzenwachstum.

Info

Publication number: DE3873759T3
Application number: DE3873759T
Authority: DE
Inventors: M Kinnersley; C Scott; H Whitten; H Yopp
Original assignee: Unilever Bestfoods North America
Current assignee: Unilever Bestfoods North America
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1997-07-17
Anticipated expiration: 2008-04-07
Also published as: NO173581C; GR880100222A; BR8807449A; DE3873759T2; GR1000514B; MY103073A; ES2006399A6; WO1988007815A1; CA1312476C; EP0355117B1; CS273649B2; IE880994L; NO885402L; PL152018B1; JP2619512B2; DK493389D0; US4813997A; MX167764B; CN1022972C; CS231788A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschleunigung des Pflanzenwachstums, zur Erhöhung der Chlorophyllkonzentration, zur Beschleunigung der Wurzelbildung, zur Herabsetzung der Menge an zusätzlichen Nährstoffen, welche für das Pflanzenwachstum erforderlich sind, und zum Schutz der Pflanzen gegen die toxischen Wirkungen von Salzen. In diesem Verfahren werden Pflanzen mit verdünnten Lösungen gewisser organischer Säuren behandelt. Diese Säuren beschleunigen auch die Bildung neuer Pflanzen, wenn Pflanzen durch Gewebekultur fortgepflanzt werden.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Verschiedene Derivate organischer Säuren wurden bereits als Pflanzenwachstumsregulatoren vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart das deutsche Patent 19 16 054 die Verwendung von alpha-Hydroxy- oder alpha-Keto-fettsäuren, welche 7 bis 10 Kohlenstoffatome aufweisen, und deren Derivate, insbesondere Amine, zur Verwendung für die Wachstumsförderung von Pflanzen unter trockenen Bedingungen. Das U.S. Patent 3.148.049 offenbart gewisse halogenierte Ketosäuren, wie halogenierte Acetoessigsäure, als Pflanzenwachstumsregulatoren. Das U.S. Patent 3.351.653 offenbart die Verwendung von fluorierten Oxysäuren und Estern als Herbizide. 1970 berichteten Mikami et al., Agr. Biol. Chem., 34, 977-979, Testresultate von einer Anzahl von Oxysäuren als Pflanzenwachstumsregulatoren. Einige davon, insbesondere gewisse aromatische Oxysäuren, erwiesen sich als Wurzelwachstumspromotoren. Einige der einfachen Säuren, wie Glykolsäure, erzeugten jedoch eine Unterdrückung des Wurzelwachstums anstelle der Promotion des Wurzelwachstums. Keine der Oxysäuren zeigte irgend eine Aktivität in dem verwendeten Direktwachstumsförderungstest.
Wir haben nun zu unserer Ueberraschung gefunden, dass gewisse Kondensationspolymere der einfachen Säuren, Glykolsäure und L-Milchsäure, als Wachstumspromotoren wirken und andere Vorteile aufweisen, wenn sie auf wachsenden Pflanzen angewandt werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäss dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Beschleunigung des Pflanzenwachstums gegeben, welches die Versorgung der Pflanze mit einer wirksamen Menge einer oder mehreren Säuren der folgenden Strukturformel:
in welcher n eine kleine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, die R gleich oder verschieden sind und H oder CH&sub3; bedeuten und, wenn mindestens ein R CH&sub3; ist, mindestens einige der asymetrischen Zentren in der L-Konfiguration sind, umfasst.
Ferner wird gemäss dieser Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der Konzentration an Chlorophyll in einer Pflanze ermöglicht, welche die Versorgung der Pflanze mit einer wirksamen Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel I umfasst.
Ebenfalls wird gemäss dieser Erfindung ein Verfahren zur Herabsetzung der Menge an zusätzlichen Nährstoffen, welche für das Wachstum einer Pflanze erforderlich sind, beschafft, welches die Versorgung der Pflanze mit einer wirksamen Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel I umfasst.
Weiterhin wird gemäss der Erfindung ein Verfahren zum Schutz einer Pflanze gegen die toxischen Wirkungen von Salzen geliefert, welches die Versorgung der Pflanze mit einer wirksamen Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel I umfasst.
Ausserdem wird, gemäss dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Bildung neuer Pflanzen, wenn die Pflanzen mit Hilfe von Gewebekulturen fortgepflanzt werden, geliefert, welches das Züchten von Geweben der Pflanze auf einem Wachstumsmedium umfasst, welches eine wirksame Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel I enthält.
Schliesslich wird, gemäss dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Wurzelbildung einer Pflanze ermöglicht, welches die Versorgung der Pflanze mit einer wirksamen Menge einer oder mehreren Säuren der folgenden Formel:
in welcher n eine kleine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und mindestens einige der asymmetrischen Zentren in der L-Konfiguration sind, umfasst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Säuren, welche in der Durchführung dieser Erfindung im allgemeinen nützlich sind, sind die linearen Kondensationspolymeren von Milchsäure und Glykolsäure. Diese können erhalten werden durch Kondensieren von zwei oder mehr Molekülen der Säuren unter Abscheidung von Wasser. Gemischte Polymere der beiden Säuren können ebenfalls verwendet werden. Wenn die Polymere mindestens eine Milchsäureeinheit enthalten, müssen mindestens einige der asymmetrischen Zentren in der L-Konfiguration sein, da Polymere von D-Milchsäure in diesem Verfahren nicht nützlich sind.
Die Polymere der Formel I, welche im erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden, werden leicht erhalten durch Erhitzen der monomeren Säuren, vorzugsweise unter vermindertem Druck. Die derart erhaltenen Gemische von Polymeren können ohne weitere Reinigung verwendet werden. Falls erwünscht, können die Gemische durch verschiedene Fraktionierungstechniken in ihre Komponenten getrennt werden.
Die Wirksamkeit der bei der Durchführung dieser Erfindung verwendeten Säuren wurde entdeckt, als sie in der Untersuchung der Entengrütze-Förderung von Mitchell und Livingston getestet wurden, Methods of Studying Plant Hormones and Growth-Regulating Substances, USDA- ARS Agriculture Handbook, 336, Seiten 66-67 (1968). Dieser Test zeigte, dass Polymere der Formel I wachstumsfördernde Eigenschaften aufweisen, wenn sie in der Konzentration von zwischen etwa 1 und etwa 1000 ppm (Teile pro Million) auf einer Gewichts/Volumen-Basis, verwendet werden. Weder reine L-Milchsäure noch reine D-Milchsäure weisen solche wachstumsfördernde Eigenschaften auf. Ebenso zeigen die Kondensationspolymere von D-Milchsäure nur geringe wachstumsfördernde Fähigkeit.
Diese wachstumsfördernde Fähigkeit der Polymere von L-Milchsäure tritt sogar beim Dimer von L-Milchsäure, L-Lactyl-L-milchsäure auf. Sie zeigt sich ferner bei den individuellen Kondensationspolymeren von L-Milchsäure, welche bis zu 10 Milchsäureeinheiten enthalten.
Ueblicherweise, wenn die Konzentration an Nährstoffen, welche in der zur Züchtung von Entengrütze im Wachstumsförderungsversuch verwendeten Nährlösung herabgesetzt wird, wird die Geschwindigkeit des Entengrützenwachstums verlangsamt und es wird eine kleinere Pflanzenausbeute erhalten. Wenn die Polymere der Formel I zum Wachstumsmedium zugesetzt werden, wird erstaunlicherweise die Menge an Nährstoffen, welche für ein gutes Wachstum der Entengrütze benötigt werden, stark herabgesetzt. Die Verwendung dieser Polymere beschleunigt daher nicht nur das Wachstum der Pflanzen, sondern sie setzt auch die Menge an Nährstoffen herab, welche der Pflanze zugeführt werden müssen.
Ein weiterer Vorteil, welcher sich aus der Züchtung von Pflanzen in Gegenwart von Polymeren der Formel I ableitet, besteht darin, dass die Pflanzen mehr Chlorophyll sammeln. Die Gegenwart solcher Polymere im Wachstumsmedium, insbesondere bei Konzentrationen von etwa 100 bis etwa 1000 ppm auf einer Gewichts/Volumen-Basis, erhöhen die Menge an angesammeltem Chlorophyll pro Milligramm Pflanzengewicht stark.
Wenn die Polymere der Formel I den Pflanzen zugeführt werden, befähigen sie die Pflanze, in Wasser zu wachsen, welches Konzentrationen an Salzen enthält, welche üblicherweise für die Pflanzen toxisch wären. Dies zeigt besondere Nützlichkeit für das Verfahren der Erfindung in Anwendungen, welche eine Bewässerung mit Wasser von hohem Salzgehalt verwendet.
Die wachstumsfördernde Fähigkeit dieser Polymere der Formel I sind allgemeine Eigenschaften, wie ersichtlich durch deren Fähigkeit,das Wachstum von so verschiedenen Pflanzen wie Lattich, Rettige, Spinat und Mais zu beschleunigen. Diese sind besonders nützlich zur Förderung des Wachstums von Pflanzen in Hydrokulturen.
Die Polymere der Formel I sind ferner nützliche Zusätze zu Gewebekulturmedien, wenn Pflanzen mit Hilfe von Gewebekulturen fortgepflanzt werden. Diese Säuren beschleunigen die Bildung neuer Schosse aus dem Kulturgewebe, wodurch sie die Geschwindigkeit der Bildung neuer Pflanzen erhöhen. Vorzugsweise werden die in einer Konzentration zwischen etwa 10 und etwa 1000 ppm auf eine Gewichts/Volumen-Basis verwendet. Dies ist eine besonders nützliche Eigenschaft dieser Säuren, da viele Pflanzen heutzutage kommerziell mit Hilfe der Gewebekultur fortgepflanzt werden.
Die Säuren der L-Milchsäure sind auch wirksam bei der Erhöhung der Geschwindigkeit der Wurzelbildung in einer Pflanze. Pflanzen, welche in Gegenwart dieser Säuren gezüchtet werden, weisen eine beträchtliche Erhöhung der durchschnittlichen Wurzellänge auf.
Die im Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten Säuren erweisen sich somit als fähig, eine grosse Vielfalt von wachstumsregulierenden Wirkungen in Pflanzen zu erzeugen. Die besondere wachstumsregulierende Wirkung, die in einer Pflanze erzeugt wird, hängt selbstverständlich von einer Anzahl Variablen ab, einschliesslich der verwendeten Säure oder des Gemisches von Säuren, den Konzentrationen und Gesamtmengen der verwendeten Säure, der Zeit, zu welcher die Säuren aufgebracht werden und dem Typus der Pflanzenart, welche behandelt wird. Die Menge an zugesetztem Material ist die wirksame Menge, welche erforderlich ist, um das gewünschte Resultat zu erreichen.
Im allgemeinen werden die Säuren in verdünnten wässerigen Lösungen verwendet, welche die Säuren in Konzentrationen von etwa 1 bis etwa 1000 ppm auf einer Gewichts/Volumen-Basis enthalten. Für die meisten Anwendungen liegen die bevorzugten Konzentrationen zwischen etwa 10 ppm bis etwa 100 ppm. Für gewisse Anwendungen liegen die bevorzugten Bereiche jedoch zwischen etwa 100 ppm und etwa 1000 ppm. Die am besten geeigneten Konzentrationen für eine besondere Anwendung werden leicht festgestellt nach bekannten Ausscheidungsversuchen, wie jenen, die in den Beispielen angegeben sind.
Lösungen der Säuren werden den Pflanzen mit Vorteil in dem zum Pflanzenwachstum zugesetzten Wasser zugeführt. Dieses Wasser kann auch Nährstoffe, welche für die Pflanzen erforderlich sind, enthalten. Gegebenenfalls können Lösungen der Säuren auf die Wurzeln, Stengel oder Blätter der Pflanzen aufgesprüht oder auf andere Weise aufgebracht werden.
Die folgenden spezifischen Beispiele illustrieren die vorliegende Erfindung. Sie sind nicht als Einschränkung der Erfindung auf irgend welche Weise zu interpretieren. Wenn Konzentrationen in ppm angegeben sind, sind sie auf einer Gewichts/Volumen-Basis. Wenn Mengen an Stickstoff, Phosphor und Kalium angegeben werden, beziehen sie sich auf die üblichen Düngemittelmengen, in welchen der Stickstoff als "Gewichtsprozent N", Phosphor als "Gewichtsprozent P&sub2;O&sub5;" und Kalium als "Gewichtsprozent K&sub2;O" gegeben sind.

Beispiel 1

Entengrütze (Lemna minor L.) wurde nach dem allgemeinen Verfahren von Mitchell und Livingston, Methods of Studying Plant Hormones and Growth Regulating Substances, USDA-ARS Agriculture Handbook, 336, Seiten 66-67 (1968) gezüchtet. Pflanzen wurden auf Nickell-Medien gezüchtet, wie im Handbuch beschrieben, wobei das Eisen als Ferroion, cheliert mit EDTA zugegen war. Eine Pflanze im Dreiblattstadium wurde in jede Flasche eingesetzt. Die Flaschen wurden unter kontinuierlichem Licht (500 Lux) bei 28 ± 2ºC während 14 Tagen inkubiert. Die Pflanzen wurden geerntet und gewogen. Alle angegebenen Werte stellen drei bis 5 Replikate dar.
Versuche wurden durchgeführt, in welchen 85 %ige DL-Milchsäure (Sigma Chemical Co.) in Konzentrationen von 10, 100 und 1000 ppm zugesetzt wurden. Ein Kontrollversuch wurde durchgeführt, in welchem keine Säure zugesetzt wurde. Die in Tabelle I zusammengestellten Resultate zeigen, dass das Wachstum stark beschleunigt wird, wenn die Milchsäure in den Konzentrationen von 100 und 1000 ppm zugegen ist. Dieselbe Wirkung wurde beobachtet unter Verwendung von DL-Milchsäure von Fisher Scientific. Die Tatsache, dass reine D- Milchsäure (Sigma Chemical Co., St. Louis, Mo.) und reine L-Milchsäure (Fitz Chemical Co., Chicago, Ill.) diese Wachstumsförderung nicht erzielen, ist auch aus Vergleichsversuchen ersichtlich, welche in Tabelle I angeführt sind. Es wurde festgestellt, dass das wachstumsfördernde Material in technischer DL-Milchsäure auf die grösseren Moleküle zurückzuführen ist, welche durch Kondensation von zwei oder mehr Molekülen Milchsäure gebildet sind. Das Wachstum wird durch das Einfachste solcher Moleküle, Lactylessigsäure, gefördert, welche durch Kondensation von 2 Mol Milchsäure entsteht. Dies wurde nachgewiesen durch Untersuchung von L-Lactyl-L-milchsäure, welche durch partielle Hydrolyse des cyclischen Dimers von Milchsäure, L-Lactid (erhältlich von Henley and Co., N.Y. City) erhalten wurde. Die wachstumsfördernde Eigenschaft dieser Verbindung ist klar ersichtlich aus den in der letzten Zeile von Tabelle I angeführten Resultaten. TABELLE I Untersuchung des Entengrützewachstums
a) Frischgewicht
b) Trockengewicht

Beispiel 2

Das allgemeine Vorgehen, wie es unter Beispiel 1 angeführt ist, wurde wiederholt. Die verwendeten Säuren waren gemischte Polymere von D-Milchsäure, gemischte Polymere von L-Milchsäure und gemischte Polymere von DL-Milchsäure. Die Polymere wurden erhalten durch Erhitzen der entsprechenden Säuren während 2,5 Stunden auf 100ºC unter Vakuum. Das Material wurde in Entengrützeflaschen in Mengen von 1000 ppm zugesetzt. Keine Milchsäure wurde der Kontrolle zugesetzt. Die in Tabelle II angegebenen Resultate zeigen, dass die wachstumsfördernde Wirkung der Polymeren von Milchsäure den Polymeren von L-Milchsäure zuzuschreiben ist und nicht durch die Polymeren von D-Milchsäure ausgeübt wird.
Wenn Entengrütze in Gegenwart von Poly-L-milchsäure, die gleichmässig mit Kohlenstoff-14 markiert war, gezüchtet wurde, wurde gefunden, dass 12% des radioaktiven Kohlenstoffes in dem Pflanzengewebe einverleibt war. Dies zeigt, dass die Säure als der wahre Wachstumsregulator wirkt. TABELLE II Wirkung von Polymilchsäureisomeren auf Entengrütze

Beispiel 3

Das allgemeine Vorgehen aus Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei verschiedene Polymere von L-Milchsäure zu den Entengrützenwachstumsmedien zugesetzt wurden. Die Menge an zugesetzten Polymeren war derart, dass eine äquivalente Anzahl Moleküle in jeder Flasche erreicht wurde. Das Dimer von Milchsäure (DP2) wurde durch Hydrolyse von L-Lactid erhalten. Höhere Polymere von L-Milchsäure, welche 4 bis 6 Milchsäureeinheiten enthielten (DP4-DP6) wurden durch Erhitzen des Dimers von Milchsäure unter vermindertem Druck erhalten. Diese wurden durch Hochleistungsflüssigkeits-Chromatographie (HPLC) getrennt. Die in Tabelle III angeführten Resultate zeigen, dass jedes dieser Polymeren von L-Milchsäure Wachstumspromotoren für Entengrütze sind und dass die Polymeren, welche 4 bis 6 Milchsäureeinheiten enthalten, etwas wirksamer sind als die Polymere, welche 2 Milchsäureeinheiten enthalten, wenn sie auf einer äquimolaren Basis verwendet werden. TABELLE III Wirkung von L-Milchsäurepolymeren auf Entengrütze
Ein ähnliches Experiment wurde durchgeführt, in welchem höhere Polymere der Milchsäure (DP8, DP9 und DP10) zum Wachstumsmedium für die Entengrütze zugesetzt wurden. Diese zeigten ähnliche Förderung des Wachstums, wenn sie in äquivalenten Molaritäten, d.h. 400, 450 bzw. 500 ppm, verwendet wurden. Wenn hohe Konzentrationen (4000 bis 5000 ppm) dieser Polymeren mit höherem Molekulargewicht zum Wachstumsmedium zugesetzt wurden, waren die Pflanzen sehr klein und wiesen winzige Wurzeln auf. Dies weist darauf hin, dass solche Polymere zur Zwergbildung dienen oder zur Wachstumsregulierung, wo langsames Wachstum erwünscht ist, wie in Torfpflanzungen.

Beispiel 4

Entengrütze wurde auf Medien gezüchtet, welche herabgesetzte Mengen an Nickell-Wachstumskomponenten enthielten, in jedem Fall wurden 100 ppm L-Lactyl-L-milchsäure dem Gemisch zugesetzt. In Kontrollversuchen wurde Entengrütze mit herabgesetzten Mengen Nickell-Wachstumsmediumskomponenten gezüchtet. Die Entengrütze wurde auf übliche Weise gezüchtet und geerntet, und die trockenen Pflanzen wurden sodann gewogen. Die Resultate dieser Versuche sind in Tabelle IV zusammengestellt und zeigen, dass das Dimer von L-Milchsäure ein ausgezeichnetes Wachstum der Pflanzen bewirkt, wenn nur ein Teil der üblichen Menge an Nährstoffen zugegen ist. Dies zeigt, dass solche Polymere nicht nur das Wachstum der Pflanzen fördern, sondern auch die Menge an zugesetzten Nährstoffen, welche für das Wachstum erforderlich sind, herabsetzen. TABELLE IV Wirkung von L-Milchsäuredimer auf Entengrütze, gezüchtet auf herabgesetzten Nährstoffen

Beispiel 5

Das allgemeine Vorgehen aus Beispiel 1 wurde wiederholt unter Verwendung eines Gemisches von Polymeren von Glykolsäure, einem Gemisch von Polymeren von L-Milchsäure und dem Dimer L-Lactyl- L-milchsäure. Das Material wurde in Entengrützenflaschen in Mengen von 10, 100 und 1000 ppm zugesetzt. Die gemischten Polymere von Glykolsäure wurden erhalten durch Erhitzen von Glykolsäure unter Vakuum (20 mm) bei 85ºC während 21 Stunden. Dieses Gemisch enthielt etwa 27 % Glykolsäure, 20 % DP2, 11 % DP3, 20 % DP4, 12 % DP5 und kleinere Mengen an höheren Polymeren von Glykolsäure. (DP2 = das Dimer, DP3 = das Trimer, usw. von Glykolsäure). Die gemischten Polymere der Milchsäure wurden auf ähnliche Weise wie zur Herstellung der Polymere von Glykolsäure hergestellt. Dieses Gemisch enthielt etwa 28 % Milchsäure, 34 % DP2, 22 % DP3, 9 % DP4 und kleinere Mengen an höheren Polymeren der Milchsäure. Die in Tabelle V zusammengestellten Resultate zeigen, dass die gemischten Polymere von Glykolsäure, die gemischten Polymere von L-Milchsäure, das Dimer L-Lactyl-L-milchsäure alle das Wachstum der Entengrütze fördern.
Die in Gegenwart der Säuren gezüchtete Entengrütze schien viel dunkelgrüner als die Kontrolle. Um den Chlorophyllgehalt zu messen, wurde die Entengrütze geerntet, getrocknet, in 80 % Aceton suspendiert und während 30 Sekunden unter Verwendung eines POLYTRON - Homogenisators (Brinkman Instruments, Westbury, N.Y.) homogenisiert. Das Gemisch wurde zentrifugiert und die Absorption der überstehenden Flüssigkeit wurde mit 663 und 645 nm abgelesen. Aus diesen Ablesungen wurde die Anzahl Mikrogramm an Chlorophyll pro Milligramm Trockengewicht bestimmt unter Anwendung des Nemogramms von Kirk, Planta, 78, 200-207 (1968). Die ebenfalls in Tabelle V angegebenen Resultate zeigen, dass die Polymeren von sowohl Milchsäure wie Glykolsäure den Chlorophyllgehalt der Pflanzen erhöhen, insbesondere wenn sie im Wachstumsmedium in einer Menge von etwa 100 bis 1000 ppm vorhanden sind.
Die durchschnittliche Länge der Entengrützenwurzeln wurde bei 50 Pflanzen gemessen, welche in den Kontrollen gezüchtet wurden und für 50 Pflanzen, welche in den 1000 ppm von jeder der zugesetzten Säuren enthaltenden Flaschen gezüchtet worden waren. Die Resultate sind ebenfalls in Tabelle V angegeben und zeigen, dass die Polymere von Milchsäure die Wurzellänge erhöhen. TABELLE V Vergleich von Glykolsäure- und Milchsäurepolymeren auf Entengrützenwachstum und Chlorophyllgehalt

Beispiel 6

Das allgemeine Vorgehen von Beispiel 5 wurde wiederholt, mit Ausnahme, dass das zu den Entengrützenflaschen zugesetzte Material ein Copolymer war, hergestellt durch Erhitzen eines äquimolaren Gemisches aus Glykolsäure und L-Milchsäure während 90 Minuten unter vermindertem Druck. Das Vorgehen wurde wiederholt unter Verwendung eines physikalischen Gemisches von Glykol- und Milchsäurepolymeren, welche zwei verschiedene Proportionen der Polysäuren enthielten. Diese waren dieselben Polymere, wie in Beispiel 5 verwendet. Die Resultate dieser Tests, zusammengestellt in Tabelle VI, zeigen, dass beide physikalischen Gemische der Polymeren und Copolymeren der Säuren das Wachstum von Entengrütze beschleunigen. TABELLE VI Wirkung von gemischten Polymeren von Glykol- und Milchsäuren auf das Wachstum von Entengrütze

Beispiel 7

Feines Vermiculit (125 ml) wurde in einen 1-Liter-Erlenmeyer-Kolben verbracht, der mit einem Silikonschaumverschluss zugedeckt war. Dann wurden 100 ml einer Nährlösung, enthaltend 0,5 g/l MIRACLE-GRO (eine Pflanzennahrung mit einem Verhältnis von N:P:K von 15:30:15) wurde zugesetzt. Zusätzlich zu der Nährlösung wurde L-Lactyl-L-milchsäure in einer Menge von 100 oder 1000 ppm in gewisse Kolben eingefüllt. 12 Rettichsamen (Sorte "Scarlet Globe", Yopp Quality Seeds, Carbondale, Ill.) wurden in jedem Kolben eingepflanzt. Nach 10 Tagen wurden alle Pflanzen in jedem Kolben vereint, getrocknet und gewogen. Die Pflanzen, welche auf dem 1000 ppm L-Lactyl-L-milchsäure enthaltenden Medium gewachsen waren, wiesen ein durchschnittliches Trockengewicht (Durchschnitt von 4 Kolben) von etwa 30 % mehr als die auf demselben Medium, welches jedoch kein Milchsäuredimer enthielt,gewachsenen Pflanzen. Die Pflanzen, welche auf dem 100 ppm des Milchsäuredimers enthaltenden Medium gewachsen waren, wiesen ein durchschnittliches Trockengewicht von etwa 5 % über demjenigen der Kontrollen auf.
Der Versuch mit Rettichsamen wurde wiederholt, jedoch wurde das Milchsäuredimer durch verschiedene Konzentrationen (10, 100 und 1000 ppm) des Gemisches von L-Milchsäurepolymeren, wie es in Beispiel 5 verwendet wurde, ersetzt. Die Pflanzen wurden während 16 Tagen gezüchtet, bevor sie geerntet wurden. Die Pflanzen, welche auf dem 1000 ppm des Gemisches von Milchsäurepolymeren enthaltendem Medium gewachsen waren, wogen durchschnittlich etwa 20 % mehr als jene, welche auf dem Nährmedium ohne jedes Milchsäurepolymer gewachsen waren. Die Sprosse der Rettiche, welche auf dem die Milchsäurepolymere enthaltenden Medium gewachsen waren, enthielten ferner etwa 30 % mehr Chlorophyll pro Milligramm Trockengewicht als die entsprechenden Schosse von Rettichen, welche auf dem Kontrollmedium gewachsen waren, welches keine Milchsäurepolymeren enthielt. Diese Resultate zeigen klar die Fähigkeit der Milchsäurepolymeren, das Wachstum und den Chlorophyllgehalt von Rettichen zu erhöhen.

Beispiel 8

Mais wurde in Töpfen von 15 cm Durchmesser, welche mit einem im Autoklaven behandelten Gemisch von Gewächshauspflanzenerde und Felderde gefüllt waren, eingepflanzt. Eine Düngemittellösung mit einem Verhältnis von N:P:K von 4:2:2 wurde mit Wasser derart verdünnt, dass es in einer Menge von 28 kg Stickstoff/Hektare aufgebracht wurde, wenn 100 ml pro Topf zugesetzt wurde. Vier Samen der Sorte 5145 Trucker's Favorite White Corn der Firma George W. Park Seed Company wurden in jeden Topf im Gewächshaus eingepflanzt. Die Töpfe wurden zweimal wöchentlich gewässert. Nach einer Woche wurden die Töpfe auf zwei Pflanzen pro Topf ausgedünnt. 100 ml einer Lösung, welche verschiedene Konzentrationen an L-Milchsäuredimer enthielt und auf pH 6,6 eingestellt war, wurden jede Woche während 4 Wochen zugesetzt. Die Pflanzen wurden sodann während einem weiteren Monat unter Bewässerung aber ohne Zusatz von mehr Milchsäuredimer wachsen gelassen. Da die Versuche im Winter durchgeführt wurden, wurde das bestehende Licht mit 320 Watt Fluoreszenzlicht ergänzt. Die Pflanzen wurden sodann geerntet, getrocknet und gewogen. Die in Tabelle VII zusammengestellten Resultate zeigen, dass das Dimer von L-Milchsäure das frühe Wachstum von Maispflanzen stimuliert, wenn es in Konzentrationen von 1-10 ppm pro Behandlung zugesetzt wird. Höhere Konzentrationen des Milchsäuredimers ergeben weniger Stimulation des Pflanzenwachstums. Wenn Rettichsamen unter diesen Bedingungen mit verschiedenen Mengen an L-Milchsäuredimer gezogen wurden, wurde keine wesentliche Wirkung auf das Wachstum beobachtet. Das Milchsäuredimer förderte jedoch das Wachstum der Rettiche unter etwas verschiedenen Bedingungen (Beispiel 7). TABELLE VII Wirkung von L-Milchsäuredimer auf das Wachstum von Mais

Beispiel 9

Spinatsamen wurden in einem Gemisch von Torfmoos, Vermiculit und Perlit gekeimt. Nach 9 Tagen wurden die Sämlinge in Hydrokultureinheiten übergeführt. Lattichsamen wurden auf Filterpapierscheiben, die mit destilliertem Wasser angefeuchtet waren, gekeimt. Nach 3 Tagen wurden die Sämlinge in Hydrokultureinheiten übergeführt. Die verwendeten Einheiten waren Jewel-Hubbard Scientific -Einzelhydrokultureinheiten (Carolina Biological Supply Co., Burlington, N.C.), gefüllt mit 18,5 Liter Medium. Das verwendete Medium wies die folgende Zusammensetzung auf:
Konzentration pro Liter
KH&sub2;PO&sub4; 0,034 g
KNO&sub3; 0,127 g
Ca(NO&sub3;)&sub2;.4H&sub2;O 0,296 g
MgSO&sub4;.7H&sub2;O 0,124 g
H&sub3;BO&sub3; 0,72 mg
MnCl&sub2;.4H&sub2;O 0,45 mg
ZnSO&sub4;.7H&sub2;O 0,055 mg
CuSO&sub4;.5H&sub2;O 0,020 mg
NaMoO&sub4;.2H&sub2;O 0,007 mg
FeSO&sub4;.7H&sub2;O 0,68 mg
Na&sub2;EDTA 0,93 mg
Die Fliessgeschwindigkeit des Mediums betrug 80 ml/min. ohne Belüftung des Reservoirgefässes. Frisches Medium, eingestellt auf pH 6,0 , wurde jede Woche zugesetzt. Zu gewissen der Hydrokultureinheiten wurde das Dimer von L-Milchsäure in einer Konzentration von 100 ppm zugesetzt.
Spinat wurde 38 Tage nach der Keimung geerntet, Lattich wurde 30 Tage nach der Keimung geerntet. Das Frischgewicht der einzelnen Pflanzen wurde notiert und alle Pflanzen von jeder Behandlung wurde sodann vereint und bei 70ºC während 16 Stunden zu einem einzelnen Gesamttrockengewicht für jede Behandlung getrocknet. Die in Tabelle VIII zusammengestellten Resultate zeigen, dass das Dimer von L-Milchsäure, wenn es in einer Konzentration von 100 ppm verwendet wird, wirksam ist für die Stimulierung des Wachstums von sowohl Spinat wie Lattich, wenn sie in Hydrokultur gezogen werden. TABELLE VIII Wirkung von L-Milchsäuredimer auf Spinat und Lattich, in Hydrokulturen gezogen

Beispiel 10

Kartoffelkeimkulturen wurden auf Keimspitzen initiert, welche aus "Augen" von Kartoffelknollen herausgeschnitten worden waren. Herausgeschnittene Keimspitzen, bestehend aus gipfelständigen Kuppeln, begleitet von 4- bis 6-blättrigen Primordia, wurden auf nodales Fortpflanzungsmedium gesetzt. Dieses Medium bestand aus Murashige- und Skoog-Salzen [Physiol. Plant., 15, 473- 497 (1962)] plus 30 g/l Sacharose, 0,4 mg/l Thiamin, 100 mg/l i-Inosit und 0,17 g/l NaH&sub2;PO&sub4;.H&sub2;O.
Dann wurden Replikatröhrchen jedes mit einem einzelnen Spross inokuliert. Jedes Röhrchen (25 x 150 mm) enthielt 20 ml Medium, welches auf pH 6,0 eingestellt und mit 1 % Agar verfestigt war. Versiegelte Röhrchen wurden unter 16 Stunden/Tag Licht bei etwa 5000 Lux bei einer konstanten Temperatur von 25ºC gehalten. 30 Tage nach der Inokulierung wurden die Sprosse gezählt und aufgezeichnet. Der Inhalt von jedem Röhrchen wurde in Abschnitte geschnitten, wobei jeder Abschnitt einen einzelnen Spross enthielt. Diese Sprosse wurden sodann auf frisches Medium verbracht. Nach weiteren 30 Tagen wurde wiederum die Anzahl Sprosse gezählt. Die Versuche wurden mit zwei Mengen an Dimer von L-Milchsäure, die dem Medium zugesetzt wurden und zwei Mengen an gemischtem Polymer von L-Milchsäure, die dem Medium zugesetzt wurden, wiederholt. Wenn das Dimer von L-Milchsäure oder die gemischten Polymere von L-Milchsäure zu dem Gewebekulturmedium in Mengen von 100 bis 1000 ppm zugesetzt wurden, erhöhte sich die Anzahl erzeugter Sprosse um 5-20 % über derjenigen der Kontrollen. Gemischte Polymere von L-Milchsäure waren etwas weniger wirksam als die Dimere von L-Milchsäure in dieser Förderung.
Das für Kartoffelkeimkulturen dargelegte Vorgehen wurde wiederholt für Keim-Anfangskulturen von Tabak. Die Pflänzchen, gezogen in Medien enthaltend 50 ppm und 100 ppm gemischte Polymere von L-Milchsäure, wiesen Gewichtszunahmen im Vergleich zur Kontrolle von 20 bzw. 50 % auf. Höhere Konzentrationen der Polymeren von Milchsäure im Medium (500-1000 ppm) hinderten das Wachstum der Kulturen, ergaben jedoch Produkte mit einer höheren Konzentration an Chlorophyll.
Diese Beispiele zeigen, dass die Polymeren von L-Milchsäure nützlich sind für die Erhöhung der Geschwindigkeit neuer Pflanzen, wenn die Pflanzen mit Hilfe einer Gewebekultur vermehrt werden.

Beispiel 11

Entengrütze wurde gezüchtet unter Verwendung des allgemeinen Vorgehens von Beispiel 1. Pflanzen wurden in Kontrollflaschen gezogen, welche nur das Kulturmedium enthielten. Andere Pflanzen wurden in Flaschen gezogen, welche Medium enthielten, zu welchem 400 ppm Mn&spplus;&spplus; (als MnSO&sub4;.H&sub2;O) mit oder ohne zusätzlicher Polyglykolsäure , Poly-L-milchsäure oder L-Lactyl-L-milchsäure zugesetzt worden waren. Die in Tabelle IX zusammengestellten Resultate zeigen, dass das Dimer von Milchsäure, sowie die Polymeren von Milch- und Glykolsäuren fähig sind, die Entengrütze vor den wachstumshindernden Wirkungen der Manganionen zu schützen. Es wird festgestellt, dass die bevorzugten Konzentrationen an Polyglykolsäure und L-Lactyl- L-milchsäure zu diesem Zweck etwa 100 ppm betragen, während die bevorzugte Konzentration an Poly-L-milchsäure etwa 1000 ppm zu diesem Zweck beträgt. TABELLE IX Wirkung von verschiedenen Säuren auf Entengrütze in Gegenwart von Mn&spplus;&spplus;
a) PGA = Polyglykolsäuregemisch mit der in Beispiel 5 angegebenen Zusammensetzung
b) PLA = Poly-L-milchsäure-Gemisch mit der in Beispiel 5 angegebenen Zusammensetzung
c) LL = L-Lactyl-L-milchsäure.

Beispiel 12

Das allgemeine Vorgehen von Beispiel 11 wurde wiederholt, jedoch wurden die Pflanzen in Flaschen gezogen, welche Medium mit verschiedenen Mengen an Cu&spplus;&spplus; (als CuSO&sub4;.5H&sub2;O) und Meerwasser mit und ohne zugesetzte L-Milchsäurepolymeren enthielt. Die in Tabelle X zusammengestellten Resultate zeigen die Wirksamkeit von L-Milchsäurepolymeren zum Schutz der Pflanzen gegen die wachstumshemmenden Wirkungen der Kupferionen und des Gemisches von Ionen, die im Meerwasser zugegen sind.
In einem ähnlichen Versuch wurde gezeigt, dass 10 bis 100 ppm L-Milchsäuredimer die Pflanzen vor der wachstumshemmenden Wirkung von 15 % Meerwasser schützte. Ein Wachstumsmedium, welches 1000 ppm des Milchsäuredimers und 15 % Meerwasser enthielt, war jedoch für die Pflanzen toxisch. TABELLE X Wirkung von L-Milchsäurepolymeren auf Entengrütze, die in Gegenwart von Salzen gezogen wird
a) PLA = Poly-L-milchsäuregemisch mit der in Beispiel 5 gegebenen Zusammensetzung
b) MARINEMIX , ein Salzgemisch enthaltend 29 verschiedene Ionen (Marine Enterprises, Baltimore, Md.), wurde in genügend destilliertem Wasser gelöst, um die angegebene prozentuale Meerwasserkonzentration zu ergaben.

Beispiel 13

Chlorella vulgaris wurde in Chu-Gerloff-Medium [Gerloff et al., Seiten 27-44, in The Culturing of Algae: A Symposium, Antioch Press, Yellow Springs, Ohio (1950)] in 250 ml -Erlenmeyer-Kolben, die mit Gummipfropfen verschlossen waren, gezüchtet. Die Kolben wurden mit 40 Touren pro Minute geschüttelt und einem Licht von etwa 4000 Lux während 16 Stunden pro Tag ausgesetzt. Nach 8 Tagen Wachstum wurden 5 ml -Proben von jeder Kultur getrocknet, und der Chlorophyll-Gehalt der Zellen wurde gemessen unter Verwendung des in Beispiel 5 angeführten Verfahren. Die Tests wurden wiederholt mit Chlorella, welche in Gegenwart von zugesetzter Poly-L-milchsäure gezogen wurden,und mit Chlorella, die in Gegenwart von Meerwasser und ohne zugesetzte Poly-L-milchsäure gezogen worden waren. Die in Tabelle XI zusammengestellten Resultate sind die Durchschnittswerte der Bestimmungen, die mit Gehalten von vier verschiedenen Kolben von jeder Konzentrationshöhe durchgeführt werden. Sie zeigen die Fähigkeit von Milchsäurepolymeren, die Menge an Metabolit, Chlorophyll, zu erhöhen, selbst wenn die Algen in Gegenwart von beträchtlichen Konzentrationen an den in Meerwasser gefundenen Salzen gezogen werden. TABELLE XI Wirkung von L-Milchsäurepolymeren auf den Chlorophyllgehalt von Chlorella in Gegenwart von Salzen
a) PLA = Poly-L-milchsäuregemisch mit der in Beispiel 5 angegebenen Zusammensetzung
b) MARINEMIX , ein Salzgemisch enthaltend 29 verschiedene Ionen (Marine Enterprises, Baltimore, Md.), wurde in genügend destilliertem Wasser gelöst, um die angegebene prozentuale Meerwasserkonzentration zu ergeben.
Es ist somit ersichtlich, dass gemäss der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Beschleunigung des Pflanzenwachstums, zur Verbesserung des Wurzelwachstums und des Chlorophyllgehaltes, zum Schutz einer Pflanze gegen die toxischen Wirkungen von Salzen, zur Herabsetung der Menge an zugesetzten Nährstoffen, die für das Wachstum einer Pflanze erforderlich sind, und zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Bildung neuer Pflanzen, wenn die Pflanzen mit Hilfe von Gewebekulturen fortgepflanzt werden, zur Verfügung gestellt wird, welches die Ziele, Zwecke und Vorteile, wie sie oben erwähnt wurden, völlig befriedigt.

Claims

1. Verfahren zur Beschleunigung des Wachstums einer Pflanze, dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanze eine wirksame Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel:

in welcher n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und R die Bedeutung H hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure der Pflanze in wässeriger Lösung in einer Konzentration von zwischen 1 und 1000 Teilen pro Million auf einer Gewicht/Volumen-Basis zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze Lemna minor L. ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze ausgewählt ist aus der Gruppe : Lattich, Rettich, Spinat und Mais.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze in Hydrokultur gezüchtet wird.

6. Verfahren zur Erhöhung der Konzentration an Chlorophyll in einer Pflanze, dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanze eine wirksame Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel:

in welcher n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, die R gleich oder verschieden sind und H oder CH&sub3; bedeuten und, wenn mindestens ein R CH&sub3; ist, mindestens einige der asymmetrischen Zentren in der L-Konfiguration vorliegen, zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure der Pflanze in wässeriger Lösung in einer Konzentration von zwischen 100 und 1000 Teilen pro Million auf einer Gewicht/Volumen-Basis zugeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze ausgewählt wird aus der Gruppe : Lemna minor L. und Chlorella vulgaris.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze Rettich ist.

10. Verfahren zur Beschleunigung der Wurzelbildung in einer Pflanze, dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanze eine wirksame Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel:

in welcher n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und mindestens einige der asymmetrischen Zentren in der L-Konfiguration vorliegen, zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure der Pflanze in einer wässerigen Lösung mit einer Konzentration von zwischen 1 und 1000 Teilen pro Million auf einer Gewichts/Volumen-Basis zugeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze ausgewählt wird aus der Gruppe : Lemna minor L., Kartoffel, Lattich und Mais.

13. Verfahren zur Herabsetzung der Konzentration des Grundnährmediums, die für das Wachstum einer Pflanze notwendig ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanze eine wirksame Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel:

in welcher n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, die R gleich oder verschieden sind und H oder CH&sub3; bedeuten, und wenn mindestens ein R CH&sub3; ist, mindestens einige der asymmetrischen Zentren in der L-Konfiguration vorliegen, zugeführt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure der Pflanze in einer wässerigen Lösung in einer Konzentration von zwischen 1 und 1000 Teilen pro Million auf einer Gewichts/Volumen-Basis zugeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze Lemna minor L. ist.

16. Verfahren zur Beschleunigung der Bildung neuer Pflanzen, wenn die Pflanzen mit Hilfe von Gewebekulturen fortgepflanzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass Gewebe der Pflanze auf einem Wachstumsmedium gezüchtet werden, welches eine wirksame Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel:

in welcher n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist, die R gleich oder verschieden sind und H oder CH&sub3; bedeuten und, wenn mindestens ein R CH&sub3; ist, mindestens einige der asymmetrischen Zentren in der L-Konfiguration vorliegen.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure im Wachstumsmedium in einer Konzentration zwischen 10 und 1000 Teilen pro Million auf einer Gewichts/Volumen-Basis zugegen ist.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Pflanze ausgewählt ist aus der Gruppe : Kartoffeln und Tabak.

19. Verfahren zum Schutz einer Pflanze gegen die toxischen Wirkungen von Salzen, dadurch gekennzeichnet, dass der Pflanze eine wirksame Menge von einer oder mehreren Säuren der Strukturformel: