DE60206379T2

DE60206379T2 - VERWENDUNG VON 2-ALPHA, 3-ALPHA, 17-BETA-TRIHYDROXY-5-ALPHA-ANDROSTAN-6-ON ZUR REGULIERUNG DER ENTWICKLUNG VON PFLANZEN durch Verminderung von Stress der Pflanzen.

Info

Publication number: DE60206379T2
Application number: DE60206379T
Authority: DE
Inventors: Ladislav Kohout; Alexander Kasal; Hana Chodounska; Barbora Slavikova; Jaroslava Hnilickova
Original assignee: Institute of Organic Chemistry and Biochemistry CAS
Current assignee: Institute of Organic Chemistry and Biochemistry CAS
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2022-07-03
Also published as: PL202414B1; DE60206379D1; WO2003003834A1; HUP0401943A2; ES2250658T3; EP1401278A1; EP1401278B1; HUP0401943A3; HU227952B1; PL364495A1

Description

Fachgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on zur Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress, insbesondere betrifft sie dessen Verwendung zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums in ihren Entwicklungsstadien durch Senkung jeglichen Stresses, der die Pflanzen in ihrer Umgebung beeinflusst.
Stand der Technik/Hintergrund der Erfindung
Zur Regulierung von Pflanzenwachstum werden verschiedene Pflanzenhormone und Mischungen hieraus verwendet. In den letzten Jahren wurde viel Aufmerksamkeit auf Brassin-Steroide gerichtet, die analog sind zu dem natürlichen Pflanzenhormon Brassinolid, (22R,23R,24S)-2α,3α,22,23-tetrahydroxy-24-methyl-7α-homo-7-oxa-5α-cholestan-6-on.
Diese Verbindung kann aus verschiedenen natürlichen Pflanzenstoffen isoliert werden. Ein solches Verfahren ist jedoch für den Einsatz in der Praxis unbrauchbar, da Brassinolid in natürlicher Materie nur in sehr geringen Mengen vor kommt. Zum Beispiel beträgt sein Gehalt in Rapspollen, das heißt in Pollen von Brassica napus [Groves M. D. et al.: Nature (London) 281, 216 (1979).], lediglich 0,1 × 10^–4%, sein Gehalt in anderen Stoffen, beispielsweise in Chinakohl [Morishita T. et al.: Phytochemistry 22, 1051 (1983)], ist sogar noch wesentlich geringer, nämlich 0,3 × 10^–9%. Es ist auch möglich, Brassinolid synthetisch herzustellen, was aufgrund der vielen Schritte einer solchen Synthese, der geringen Ausbeute bei der Synthese und des sehr hohen Preises des Endprodukts nicht zweckmäßig ist [zum Beispiel Fung et al.: J. Amer. Chem. Soc. 102, 6580 (1980), Hazra B. G. et al.: Tetrahedron 50 2523 (1994), Koreeda M. et al.: Synlett 8, 650 (1995) etc.]. Daher wird 24-Epibrassinolid, (22R,23R,24R)-2α,3α,22,23-tetrahydroxy-24-methyl-7α-homo-7-oxa-5α-cholestan-6-on, das ein Strukturisomer von Brassinolid darstellt, welches von Brassinolid lediglich in der Konfiguration der Methylgruppe auf Position 24 abweicht, bei vereinzelten Anwendungen in der Landwirtschaft und in der Brassin-Steroid-Forschung am Häufigsten verwendet. Diese Verbindung ist jedoch synthetisch ebenfalls nur schwer herzustellen, obwohl Verbesserungen ihrer Synthese veröffentlicht wurden (vgl. z.B. Kohout L.: Coll. Czech. Chem. Commun. 59, 457 (1994), Brosa C. et al.: Tetr. Lett. 32, 7057 (1992) und Khripach V. A. et al.: Zh. Org. Khim. 30, 1650 (1994).].
Die Synthese und die Verwendung einiger anderer neuer Brassin-Steroide wurden im Stand der Technik beschrieben [z.B. Khripack V. A. et al.: Vesti Akad. Nauk Belarusi, Ser. Khim. Nauk (3), 64 (1995), und Mori K. et al.: Liebigs Ann. Chem. 815 (1988).], darunter auch 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on [CZ-A-97-039754, CS 252 605 , Plant Growth Regulation 17 (2), 121–126 (1995), Coll. Czech. Chem. Commun. 52 (2), 476–486 (1987), und CZ 281 040 ).}. Gemäß CZ A 97-039754 wird die oben genannte Verbindung jedoch zur Steigerung des Pflanzenwachstums verwendet, insbesondere zur Steigerung der Pflanzenhöhe, und daher zur Steigerung der grünen Masse. CS 252 605 beschreibt vor allem die Synthese der betreffenden Verbindung, ohne auf das Pflanzenstadiums-Wachstum einzugehen. Die Veröffentlichung in Plant Growth Regulation 17 (2), 121–126 (1995) stellt fest, dass 24-Epibrassinolid (das in der Natur in vielen Pflanzen vorkommt, zum Beispiel in Arabidopsis thaliana) und die oben genannte Verbindung unterschiedliche Auswirkungen auf das Wachstum von Tabak-Kallus-Gewebe haben. Diese Veröffentlichung beschreibt ihren Einfluss auf das Wachstum, den Auxin- und den Zytokinin-Gehalt von Tabak-Kallus-Gewebe. Coll. Czech. Chem. Commun. 52 (2), 476–486 (1987) beschreibt die Synthese von vielen Brassin-Steroiden, einschließlich der Synthese der oben genannten Verbindung, ohne jegliche Erwähnung des Pflanzenstadiums-Wachstums. Das tschechische Patent CZ 281 040 beschreibt ebenfalls eine neue Synthese mehrerer natürlicher und synthetisch hergestellter Brassin-Steroide. Die Schrift bezieht sich auf die Verbesserung der Synthese, die Reduzierung der Anzahl der Syntheseschritte, und die Steigerung der Ausbeute strukturell unterschiedlicher Brassin-Steroide. Die oben genannte Verbindung wird dort lediglich als eines von mehreren Beispielen für Ausgangsstoffe für die Synthese von geeignetem Lakton/geeigneten Laktonen verwendet. Daher hat keine dieser Veröffentlichungen etwas mit der vorliegenden Erfindung zu tun, da hierin kein Abbau/keine Beseitigung von Stress während des Pflanzenwachstums erwähnt wird, oder gar die Regulierung von Pflanzenwachstum erwähnt wird.
Das am häufigsten verwendete Brassin-Steroid ist 24-Epibrassinolid, also (22R,23R,24)-2α,3α,22,23-tetrahydroxy-24-methyl-7α-homo-7-oxa-5α-cholestan-6-on. Im Stand der Technik wird jedoch keine Verwendung eines anderen synthetischen Brassin-Steroids als Verbindung, die Pflanzenstress beseitigt, erwähnt. Es besteht daher die Notwendigkeit, als Pflanzenwachstums-Regulator, der Pflanzenstress beseitigt, eine Verbindung einzusetzen, die sehr aktiv sein müsste, mit einer Aktivität vergleichbar mit 24-Epibrassinolid, die aber leicht zugänglich sein müsste. Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem.
Offenlegung der Erfindung
Wir haben herausgefunden, dass 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on (Verbindung I) ein sehr zweckmäßiger aktiver Bestandteil für die Beeinflussung von verschiedenen Pflanzenwachstumsstadien durch Senkung oder gar Beseitigung von Pflanzenstress ist. Formulierungen mit der Verbindung I werden folgendermaßen durchgeführt: Verbindung I wird auf konzentrierte Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel wie Alkohol, beispielsweise Methanol, Ethanol, Propanol oder Isopropanol oder dergleichen, oder in einem inerten Lösungsmittel wie zum Beispiel Dimethylsulfoxid, N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid oder dergleichen, oder in einem Gemisch hieraus, gelöst. Diese konzentrierte Lösung wird dann mit Wasser auf eine bestimmte geeignete Konzentration, beispielsweise auf 10^–6 M-Lösung verdünnt, und diese Lösung wird auf Pflanzen appliziert. Es ist natürlich vorteilhaft möglich, den aktiven Bestandteil auch direkt in einer notwendigen Menge Wasser zu verdünnen und diese Lösung direkt zu applizieren. Die Applikation kann auf jegliche geeignete Weise durchgeführt werden, beispielsweise mit einem Handsprühgerät, einem Rückensprühgerät, oder mit jeglicher industriell gefertigten Sprühvorrichtung. Bei der Wahl des geeigneten Sprühgeräts gibt es keine besondere Beschränkung, da die Konzentration des aktiven Bestandteils sehr niedrig ist. Zur guten Durchfeuchtung ist es möglich, ein oberflächenaktives Mittel wie Tween beizufügen, beispielsweise Tween 20. Die auf diese Weise erhaltene Lösung ist zur Applikation geeignet, um die Entwicklung von Pflanzenwachstumsstadien zu regulieren, insbesondere durch Abbau von Pflanzenstress. Der Begriff „Pflanzenstress" bedeutet zum Beispiel, jedoch ohne Eingrenzung hierauf, Wasser-/Bewässerungsmangel, Nährstoffmangel im Medium, in welchem die Pflanzen wachsen, Einfluss von Kälte, Salt, Pestiziden, Herbiziden, und so weiter, und so weiter.
Die vorliegende Erfindung wird in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert, die nicht als Eingrenzung dieser Erfindung dienen sollen, sondern nur zu deren Veranschaulichung. Die Eingrenzung der vorliegenden Erfindung erfolgt lediglich durch die Ansprüche im Anhang.
Beispiele
Beispiel 1
Herstellung einer einfachen Lösung mit 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on zur Applikation
2 ml Isopropanol werden 1 mg 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on hinzugefügt. Diese Lösung wird mit Wasser auf die geeignete Konzentration verdünnt. Die so gewonnene Lösung wird zur Applikation vorbereitet.
Beispiel 2
Herstellung einer Lösung mit 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on mit oberflächenaktivem Mittel zur Applikation
2 ml Ethanol werden 1 mg 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on und 1 ml Tween 20^® hinzugefügt. Diese Lösung wird mit Wasser auf die geeignete Konzentration verdünnt. Die so gewonnene Lösung wird zur Applikation vorbereitet.
Beispiel 3
Herstellung einer wässrigen Lösung mit 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on zur Applikation
0,2 mg 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on wird in 10 l Wasser gelöst. Diese Lösung kann direkt appliziert werden.
Beispiel 4
Herstellung einer komplexen Lösung mit 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on zur Applikation.
0,5 ml Ethanol und 0,5 ml Dimethylsulfoxid werden 1 mg 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-on hinzugefügt. Diese Lösung wird mit Wasser auf die geeignete Konzentration verdünnt. Die so gewonnene Lösung wird zur Applikation vorbereitet.
Beispiel 5
Beseitigung von Salzstress
Die Applikationslösung A wird durch Zugabe von 0,01 ml einer Lösung gemäß Beispiel 1 zu 500 ml Wasser hergestellt. Bohnenpflanzen, die zu Beginn ihres zweiten Wachstumsstadiums (Länge eines Wachstumsstadiums beträgt 2 mm) in ein Gewächshaus gepflanzt wurden, werden in 6 gleich große Gruppen aufgeteilt. Die erste und zweite Gruppe werden mit Wasser bewässert, das eine 1%ige Natriumchlorid-Lösung enthält, die dritte und vierte Gruppe werden bei 15°C in ein Gewächshaus gepflanzt, die fünfte und sechste Gruppe werden unter Standard-Bedingungen in ein Gewächshaus gepflanzt. Die zweite, vierte und sechste Gruppe werden mit der Applikationslösung A besprüht. Nach 4 Tagen wird die grüne Masse aller Gruppen aufgezeichnet, getrocknet und erneut aufgezeichnet.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt, dass nach der Behandlung mit der Applikationslösung A in allen Fällen eine deutliche Beseitigung des Stresseinflusses auf die Pflanzen auftrat.
Beispiel 6
Beseitigung des Salzstresses
Die Bedingungen in diesem Beispiel sind dieselben wie in Beispiel 5, ausgenommen von der Bewertung der grünen bzw. trockenen Masse, die nach 18 Tagen aufgezeichnet wurde.
Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt, dass nach der Behandlung mit der Applikationslösung A in allen Fällen eine deutliche Beseitigung des Stresseinflusses auf die Pflanzen auftrat.
Beispiel 7
Bekämpfung der Auswirkungen von Trockenheit auf das Wachstum von Zuckerrüben
Dieses Experiment wurde im Jahr 2000 als Feldversuch durchgeführt, einem außerordentlich trockenen Jahr mit 150 Millionen US$ Verlust bei der landwirtschaftlichen Produktion in der Tschechischen Republik. Das Feld (Nr. 1) mit einer Fläche von 10 m² wurde mit der Lösung gemäß Beispiel 3 (Applikationslösung C) besprüht. Das zweite Feld (Nr. 2) am selben Ort wurde mit der Applikationslösung D besprüht, die durch Lösung von 0,2 g 24-Epibrassinolid in 10 L Wasser hergestellt wurde. Das dritte Feld (Nr. 3) am selben Ort wurde mit einer entsprechenden Menge Trinkwasser besprüht (Behandlung E). Nach der Ernte wurden der Zuckergehalt und die Masse der Zuckerrüben aufgezeichnet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Tabelle 3
Tabelle 3 zeigt, dass die Behandlung mit der Applikationslösung C, die Verbindung I enthält, in der Zunahme aller Werte in Bezug auf die Kontrollpflanzen resultiert, wobei die Zunahme hier größer ist als bei der Applikationslösung D, die 24-Epibrassinolid enthält. Beide Applikationslösungen hatten eine Minderung des durch die außergewöhnliche Trockenperiode des Jahres 2000 verursachten Stresses zur Folge.
Diese Beispiele hier dienen lediglich der Veranschaulichung der Erfindung, und nicht als Eingrenzung, da es viele weitere verschiedene Abänderungen der oben angegebenen Ausführungsbeispiele gibt, die denselben geistigen Hintergrund haben wie die nachfolgenden Ansprüche, und in deren Umfang liegen.

Claims

Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress in Form einer Applikationslösung, die durch Auflösen des aktiven Bestandteiles auf geeignete Konzentration in geeignetem Lösungsmittel hergestellt wird, worauf sie mit Wasser verdünnt wird, und die so entstandene Applikationslösung auf die Pflanzen appliziert wird.
Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Bestandteil in einem geeigneten Lösungsmittel, in dem er gut lösbar ist, auf konzentrierte Lösung gelöst wird, welche dann mit Wasser zur Applikationslösung unmittelbar vor der Applikation verdünnt wird.
Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das geeignete Lösungsmittel ein Alkohol oder ein anderes inertes organisches Lösungsmittel ist.
Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Alkohol Ethanol oder Isopropanol ist.
Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das andere inerte organische Lösungsmittel Dimethylsulfoxid ist.
Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösung des aktiven Bestandteils in geeignetem Lösungsmittel ein oberflächenaktives Mittel zugefügt wird.
Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Tween 20 als das oberflächenaktive Mittel verwendet wird.
Verwendung des 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-ons als aktiver Bestandteil für die Regulierung von Pflanzenwachstum durch Senkung von Pflanzenstress nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das geeignete Lösungsmittel Wasser ist.