DE69535138T2

DE69535138T2 - Verfahren um einer Ethylen-reaktion in Pflanzen entgegenzuwirken

Info

Publication number: DE69535138T2
Application number: DE69535138T
Authority: DE
Inventors: Edward C. Sisler; Sylvia M. Blakenship
Original assignee: North Carolina State University; University of California
Current assignee: North Carolina State University; University of California
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2015-05-23
Also published as: EP0762829B1; EP1410712B1; CA2319203C; CA2319204C; ES2229239T3; EP1410712A3; DE69535957D1; CA2319203A1; CA2319204A1; EP1728426B1; ATE333792T1; EP0762829A1; DE69535138D1; DE69533477T2; CA2191434A1; ATE275337T1; AU699373B2; JPH10501231A; DK1410712T3; CA2191434C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Regulierung des Pflanzenwachstums und betrifft insbesondere Verfahren zum Hemmen verschiedener Ethylenreaktionen durch Aufbringen von Cyclopropenderivaten auf die Pflanze.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Von Ethylen ist bekannt, daß es eine Vielzahl von Wachstumserscheinungen in Pflanzen vermittelt. Siehe allgemein Fritz et al., US-Patentschrift 3879188. Man weiß, daß diese Aktivität durch einen spezifischen Ethylenrezeptor in Pflanzen erreicht wird. Viele Verbindungen, die anders sind als Ethylen, treten mit diesem Rezeptor in Wechselwirkung: einige ahmen die Wirkung von Ethylen nach, andere hindern Ethylen daran sich zu bindung und wirken dadurch dessen Wirkung entgegen.
Viele Verbindungen, die die Wirkung von Ethylen blockieren, diffundieren über einen Zeitraum von mehreren Stunden aus der Bindungsstelle heraus. Siehe E. Sisler und C. Wood, Plant Growth Reg. 7, 181–191 (1988). Diese Verbindungen können verwendet werden, um der Wirkung von Ethylen entgegenzuwirken. Ein Problem bei derartigen Verbindungen besteht jedoch darin, daß die Einwirkung kontinuierlich sein muß, wenn die Wirkung mehr als nur einige Stunden anhalten soll.
Bei biologischen Untersuchungen wurde eine Photoaffinitätsmarkierung verwendet, um Bindungsstellen in einer permanenter Weise zu markieren: üblicherweise durch Erzeugen eines Carbenoder Nitren-Zwischenprodukts. Derartige Zwischenprodukte sind sehr reaktiv und reagieren rasch und unterschiedslos mit vielen Gegenständen. Eine bereits gebundene Verbindung reagiert jedoch vorwiegend mit der Bindungsstelle. In einer Voruntersuchung wurde gezeigt, daß Cyclopentadien ein sehr wirksames Blockierungsmittel für die Ethylenbindung darstellt. Siehe E. Sisler et al., Plant Growth Reg. 9, 157–164 (1990). Verfahren zum Bekämpfen der Ethylenreaktion bei Pflanzen mit Diazocyclopentadien und Derivaten davon sind in der US-Patentschrift 5100462 von Sisler und Blankenship offenbart.
Pirrung et al., Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, Bd. 13, 857–859 (1989), betrifft Zubereitungen mit 2-Cycloalkyl-1-aminocyclopropancarbonsäure zusammen mit Verfahren zur Verwendung von 2-Cycloalkyl-1-aminocyclopropancarbonsäure zur Modulation der Geschwindigkeit der Reifung und Alterung von landwirtschaftlichen Produkten.
Die europäische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. EP 0030287 beschreibt 1-Aminocyclopropan-Derivate.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorstehend aufgeführten und andere Aufgaben und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung ausführlich erläutert.
Es wird hier ein Verfahren zum Hemmen einer Ethylenreaktion in einer Pflanze offenbart. Das Verfahren umfaßt das auf die Pflanze Aufbringen einer wirksamen, die Ethylenreaktion hemmenden Menge eines Cyclopropenderivats.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Blockieren von Ethylenrezeptoren in Pflanzen durch Aufbringen eines Cyclopropenderivats auf die Pflanzen in einer für die Rezeptorblockierung wirksamen Menge.
Ebenfalls offenbart wird ein Verfahren zum Hemmen von Abszission in einer Pflanze, das das Aufbringen einer wirksamen, die Abszission hemmenden Menge eines Cyclopropenderivats auf die Pflanze umfaßt.
Ebenfalls offenbart wird ein Verfahren zum Verlängern des Lebens einer Schnittblume, das das Aufbringen einer wirksamen, lebensverlängernden Menge eines Cyclopropenderivats auf die Schnittblume umfaßt.
Die hier beschriebenen Verfahren können in jeder beliebigen Art und Weise durchgeführt werden, wie beispielsweise durch Inkontaktbringen der Pflanze mit einem Gas eines Cyclopropenderivats oder durch Besprühen der Pflanze mit einer Lösung, die ein Cyclopropenderivat enthält. Diese und andere geeignete Verfahren der Aufbringung werden nachstehend ausführlich erörtert.
Noch ein anderes Verfahren zum Hemmen einer Ethylenreaktion in einer Pflanze wird offenbart. Das Verfahren umfaßt Aufbringen einer wirksamen, die Ethylenreaktion hemmenden Menge einer Verbindung, die aus mit Licht behandeltem Diazocyclopentadien durch Gaschromatographie isoliert worden ist, auf die Pflanze, wobei die Verbindung nach etwa 0,7 Minuten von einer Glassäule mit 23% SP-1700 auf 80/100-Chromosorb P AW^TM eluiert.
Die vorliegende Erfindung betrachtet auch Verfahren zum Blockieren von Ethylenrezeptoren in Pflanzen, zum Hemmen der Abszission in Pflanzen und zum Verlängern des Lebens von Schnittblumen, welche das Aufbringen einer wirksamen, die Ethylenreaktion hemmenden Menge einer Verbindung, isoliert aus Diazocyclopentadien durch Gaschromatographie, auf die Pflanze umfassen, wobei die Verbindung nach etwa 0,7 Minuten von einer Glassäule mit 23% SP-1700 auf 80/100-Chromosorb P AW^TM eluiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Gaschromatogramm, wobei der Peak bei 0,70 eine die Ethylenreaktion hemmende Verbindung, die aus Diazocyclopentadien isoliert worden ist, veranschaulicht.
2 zeigt ein Diagramm, das die Konzentration von 1-Methylcyclopropen, die erforderlich ist, um einen Schutz gegen exogenes Ethylen zu erreichen, als eine Funktion der Behandlungszeit darstellt.
3 vergleicht die Messung der Ethylenerzeugung in Blumen; mit Ethylen behandelt, mit 1-Methylcyclopropen behandelt und unbehandelt.
4 zeigt die irreversible Bindung des Ethylen-Inhibitors an den Ethylen-Rezeptor.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Derivate von Cyclopropen können ebenfalls verwendet werden, um die hier angegebenen Verfahren auszuführen.
Derivate von Cyclopropen, die zur Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind durch die nachstehende Formel (I) definiert:
wobei:
n die Zahl 2 ist; und
R aus der Gruppe, bestehend aus gesättigtem oder ungesättigtem C₁-C₄-Alkyl, Hydroxy, Halogen, Alkoxy und Carboxy, ausgewählt ist.
Der Ausdruck „Alkyl", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf lineares oder verzweigtes, gesättigtes oder ungesättigtes Alkyl. Zu Beispielen gehören, ohne aber darauf beschränkt zu sein, Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und Butyl. Alkylgruppen der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise linear und gesättigt.
Der Ausdruck „Pflanze" wird hier im allgemeinen Sinn verwendet und umfaßt Pflanzen mit holzigen Stengeln wie Bäume und Sträucher. Die nach den hier beschriebenen Verfahren zu behandelnden Pflanzen umfassen vollständige Pflanzen und beliebige Teile davon, wie Feldfrüchte, Topfpflanzen, Schnittblumen (Stengel und Blüten) und geerntete Früchte und Gemüse.
Pflanzen, die nach den erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden, werden vorzugsweise mit einer nicht-phytotoxischen Menge des Wirkstoffs behandelt.
Die vorliegende Erfindung kann zur Bekämpfung zahlreicher verschiedener Ethylenreaktionen angewendet werden. Ethylenreaktionen können durch entweder exogene oder endogene Ethylenquellen initiiert werden. Ethylenreaktionen umfassen zum Beispiel das Reifen und/oder Altern von Blumen, Früchten und Gemüsen, die Abszission von Blättern, Blüten und Früchten, die Verlängerung des Lebens von Zierpflanzen, wie Topfpflanzen, Schnittblumen, Sträuchern und schlafenden Sämlingen, bei einigen Pflanzen (z.B. Erbsen) die Hemmung des Wachstums und bei anderen Pflanzen (z.B. Reis) die Stimulation des Wachstums.
Gemüsearten, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Hemmung der Reifung und/oder Alterung behandelt werden können, umfassen grüne Blattgemüse, wie Salat (z.B. Lactuca sativa), Spinat (Spinaca oleracea) und Kohl (Brassica oleracea), verschiedene Wurzeln, wie Kartoffeln (Solanum tuberosum) und Karotten (Daucus), Knollen, wie Zwiebeln (Allium sp.), Kräuter, wie Basilikum (Ocimum basilicum), Oregano (Origanum vulgare), Dill (Anetum graviolens) sowie Sojabohne (Glycine max), Lima-Bohnen (Phaseolus limensis), Erbsen (Lathyrus spp.), Mais (Zea mays), Brokkoli (Brassica oleracea italica) Blumenkohl (Brassica oleracea botrytis) und Spargel (Asparagus officinalis).
Früchte, die durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Hemmung der Reifung behandelt werden können, umfassen Tomaten (Lycopersicon esculentum), Äpfel (Malus domestica), Bananen (Musa sapientum), Birnen (Pyrus communis), Papaya (Carica papaya), Mangos (Mangifera indica), Pfirsiche (Prunus persica), Aprikosen (Prunus armeniaca), Nektarinen (Prunus persica nectarina), Orangen (Citrus sp.), Zitronen (Citrus limonia), Limetten (Citrus aurantifolia), Pampelmuse (Citrus paradisi), Tangarinen (Citrus nobilis deliciosa), Kiwi (Actinidia chinenus), Melonen wie Cantaloupe-Melone (C. cantalupensis) und Zuckermelone (C. melo), Ananas (Ananas comosus), Persimone (Diospyros sp.), verschiedene kleine Früchte, einschließlich Beeren, wie Erdbeeren (Fragaria), Blaubeeren (Vaccinium sp.) und Himbeeren (z.B. Rubus ursinus), grüne Bohnen (Phaseolus vulgaris), Mitglieder der Gattung Cucumis wie die Gurke (C. sativus) und Avocados (Persea americana).
Zu Zierpflanzen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hemmung der Alterung und/oder der Verlängerung des Lebens und Erscheinungsbilds von Blumen (z.B. Verzögerung des Welkens) behandelt werden können, gehören Topfzierpflanzen und Schnittblumen. Zu Topfzierpflanzen und Schnittblumen, die erfindungsgemäß behandelt werden können, gehören Azalee (Rhododendron spp.), Hortensie (Macrophylla hydrangea), Hibiskus (Hibiscus rosasanensis), Löwenmäuler (Antirrhinum sp.), Weihnachtsstern (Euphorbia pulcherima), Kakteen (z.B. Cactaceae schlumbergera truncata), Begonien (Begonia sp.), Rosen (Rosa spp.), Tulpen (Tulipa sp.), Narzissen (Narcissus spp.), Petunien (Petunia hybrida), Nelke (Dianthus caryophyllus), Lilie (z.B. Lilium sp.), Gladiole (Gladiolus sp.), Inkalilie (Alstoemeria brasiliensis), Anemone (z.B. Anemone blanda), Akelei (Aquilegia sp.), Aralie (z.B. Aralia chinensis), Aster (z.B. Aster carolinianus), Bougainvillea (Bougainvillea sp.), Kamelie (Camellia sp.), Glockenblume (Campanula sp.), Hahnenkamm (Celosia sp.), Scheinzypresse (Chamaecyparis sp.), Chrysantheme (Chrysanthemum sp.), Clematis (Clematis sp.), Alpenveilchen (Cyclamen sp.), Freesie (z.B. Freesia refracta) und Orchideen der Familie Orchidaceae.
Zu Pflanzen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hemmung der Abszission von Blättern, Blüten und Früchten behandelt werden können, gehören Baumwolle (Gossypium spp.), Äpfel, Birnen, Kirschen (Prunus avium), Pecannüsse (Carva illinoensis), Trauben (Vitis vinifera), Oliven (z.B. Vitis vinifera und Olea europea), Kaffee (Coffea arabica), Gartenbohnen (Phaseolus vulgaris) und Birkenfeige (Ficus benjamina) sowie schlafende Sämlinge wie verschiedene Obstbäume einschließlich Apfel, Zierpflanzen, Sträucher und Baumsämlinge. Ferner gehören zu Sträuchern, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hemmung der Abszission von Blattwerk behandelt werden können, Liguster (Ligustrum sp.), Photinea (Photinia sp.), Stechpalme (Ilex sp.), Farne der Familie Polypodiaceae, Strahlenaralie (Schefflera sp.), Kolbenfaden (Aglaonema sp.), Cotoneaster (Cotoneaster sp.), Berberitze (Berberis sp.), Wachsbeerenstrauch (Myrica sp.), Abelia (Abelia sp.), Akazie (Acacia sp.) und Bromeliaden der Familie Bromeliaceae.
Zu weiteren Ethylenreaktionen gehören die von Fritz et al., US-Patentschrift 3879188 in Spalte 3, Zeile 62, bis Spalte 6, Zeile 65, aufgeführten Ethylenreaktionen (deren Offenbarung hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit eingeschlossen wird).
Der erfindungsgemäße Wirkstoff kann durch beliebige geeignete Maßnahmen auf Pflanzen aufgebracht werden. Sie können allein oder in Kombination mit inerten Trägem aufgebracht werden. Der Wirkstoff kann allein in gasförmiger, flüssiger oder fester Form durch Inkontaktbringen der Verbindung mit der zu behandelnden Pflanze aufgebracht werden. Ferner kann der Wirkstoff in die Salzform umgewandelt und dann auf die Pflanzen aufgebracht werden. Alternativ kann der Wirkstoff mit einem inerten Träger aufgebracht werden. Zu geeigneten festen Trägem gehört Staub. Der Wirkstoff kann auch in einer flüssigen Lösung, als organisches Lösungsmittel oder wässerige Lösung suspendiert werden. Gleichermaßen kann die gasförmige Form der Verbindung in einem inerten gasförmigen Träger dispergiert werden, um eine gasförmige Lösung bereitzustellen.
Als Träger für die erfindungsgemäßen Wirkstoffe können zahlreiche organische Lösungsmittel verwendet werden, z.B. Kohlenwasserstoffe wie Hexan, Benzol, Toluol, Xylol, Kerosin, Dieselöl, Heizöl und Erdölnaphtha, Ketone wie Aceton, Methylethylketon und Cyclohexanon, chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorkohlenstoff, Ester wie Ethylacetat, Amylacetat und Butylacetat, Ether, z.B. Ethylenglycolmonomethylether und Diethylenglycolmonomethylether, Alkohole, z.B. Ethanol, Methanol, Isopropanol, Amylalkohol, Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylcarbitolacetat und Glycerin.
Gemische aus Wasser und organischen Lösungsmitteln, entweder als Lösungen oder Emulsionen, können ebenfalls als Träger für den Wirkstoff angewendet werden.
Die Wirkstoffe können als Aerosole aufgebracht werden, z.B. indem man sie in Luft mit einem komprimierten Gas, wie zum Beispiel Dichlordifluormethan oder Trichlorfluormethan und andere Freone, dispergiert.
Die erfindungsgemäßen Wirkstoffe können auch mit Hilfsstoffen oder Trägern, wie Talkum, Pyrophyllit, synthetisches feines Siliciumdioxid, Attapulgiton (Attaclay), Kieselgur, Kreide, Diatomeenerde, Kalk, Calciumcarbonat, Bentonit, Fuller-Erde, Schalen von Baumwollsaat, Weizenmehl, Sojabohnenmehl, Bimsstein, Tripel, Holzmehl, Walnußschalenmehl, Redwoodmehl und Lignin, aufgebracht werden.
Es kann wünschenswert sein, in die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ein Netzmittel einzubringen. Derartige Netzmittel können in sowohl den festen als auch den flüssigen Zusammensetzungen angewendet werden. Das Netzmittel kann einen anionischen, kationischen oder nicht-ionischen Charakter aufweisen.
Zu typischen Klassen von Netzmitteln gehören Alkylsulfonatsalze, Alkylarylsulfonatsalze, Alkylsulfatsalze, Alkylamidsulfonatsalze, Alkylarylpolyetherallcohole, Fettsäureester von mehrwertigen Alkoholen und die Alkylenoxid-Additionsprodukte derartiger Ester, und Additionsprodukte von langkettigen Mercaptanen und Alkylenoxiden. Zu typischen Beispielen derartiger Netzmittel gehören die Natriumalkylbenzolsulfonate mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, Alkylphenolethylenoxid-Kondensationsprodukte, z.B. p-Isooctylphenol, das mit 10 Ethylenoxideinheiten kondensiert ist, Seifen, z.B. Natriumstearat und Kaliumoleat, das Natriumsalz von Propylnaphthalinsulfonsäure, der (Di-2-ethylhexyl)ester von Natriumsulfobernsteinsäure, Natriumlaurylsulfat, Natriumstearat und Kaliumoleat, das Natriumsalz des sulfonierten Monoglycerids von Kokosnußfettsäuren, Sorbitansesquioleat, Lauryltrimethylammoniumchlorid, Octadecyltrimethylammoniumchlorid, Polyethylenglycollaurylether, Polyethylenester von Fettsäuren und Kolophoniumsäuren, z.B. Ethofat 7 und 13, Natrium-N-methyl-N-oleyltaurat, Türkischrotöl, Natriumdibutylnaphthalinsulfonat, Natriumligninsulfonat (Marasperse N), Polyethylenglycolstearat, Natriumdodecylbenzolsulfonat, tert.-Dodecylpolyethylenglycolthioether (Nonionic 218), langkettige Ethylenoxid-Propylenoxid-Kondensationsprodukte, z.B. Pluronic 61 (Molekulargewicht 1000), Sorbitansesquioleat, Polyethylenglycolester von Tallölsäuren, Natriumoctylphenoxyethoxyethylsulfat, Polyoxyethylen(20)-sorbitanmonolaurat („Tween 20"), Tris(polyoxyethylen)-sorbitanmonostearat („Tween 60") und Natriumdihexylsulfosuccinat.
Die festen, flüssigen und gasförmigen Zubereitungen können nach beliebigen herkömmlichen Verfahren hergestellt werden. So kann der Wirkstoff, feinverteilt falls er ein Feststoff ist, zusammen mit einem festen Träger einer Taumelbehandlung unterworfen werden. Alternativ kann der Wirkstoff in flüssiger Form, unter Einschluß von Lösungen, Dispersionen, Emulsionen und Suspensionen davon, mit dem festen Träger in fein verteilter Form gemischt werden.
Die folgenden nicht-begrenzenden Beispiele sind veranschaulichend und fallen nicht in den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht ist, wenn es nicht anderweitig festgestellt ist. In diesen Beispielen bedeutet μl Mikroliter; bedeutet ml Milliliter; bedeutet 1 Liter, bedeutet cm Zentimeter und sind Temperaturen in Grad Celsius angegeben.
BEISPIEL 1
Isolierung von Wirkstoff aus Diazocyclopentadien
Diazocyclopentadien wurde in einen Glasbehälter gegeben und dem Licht ausgesetzt. Ein VARIAN^TM-Gaschromatograph, der mit einem Flammenionisationsdetektor und einer Glassäule mit 23% SP-1700 auf 80/100-Chromosorb P AW^TM mit Stickstoff als Trägergas ausgerüstet war, wurde verwendet, um das Gemisch aufzutrennen. Diazocyclopentadien wurde bei Umgebungstemperatur analysiert. Ein Chromatogramm wurde erzeugt und die Zeit der Elution jedes Peaks wurde unter Verwendung einer Stopuhr gemessen. Ein beispielhaftes Chromatogramm ist als 1 wiedergegeben.
Danach wurde die Detektorflamme ausgelöscht und ein Stück TYGON^TM-Schlauch wurde fest über die Flammenspitze gezogen. Das entgegengesetzte Ende des Schlauchs wurde mit der Nabe einer Spritzennadel verbunden. Inzwischen wurden Nelken in Wasser enthaltende Glasgefäße gegeben. Sodann wurde jeder einzelne Peak in ein gesondertes Gefäß eluiert. Das Verfahren wurde fünfmal wiederholt. Die Gefäße wurden mit etwa 1 ml reinem Sauerstoff versetzt, um die Verringerung der Sauerstoffkonzentration aufgrund des Stickstoff-Trägergases auszugleichen. Die Nelken wurden über Nacht im Gefäß belassen. Am nächsten Tag wurden die Nelken belüftet. Sodann wurden die Gefäße wieder verschlossen und Ethylengas wurde in die Gefäße eingespritzt. Die Blumen wurden über Nacht der Ethylenatmosphäre ausgesetzt. Am nächsten Tag wurden die Nelken erneut belüftet und aus den Gefäßen entnommen. Die Blumen wurden solange in Wasser von Raumtemperatur gestellt, bis sich Alterungssymptome entwickelten. Bei Blumen, die vertrocknet waren, sich geschlossen hatten und typische Symptome einer Schädigung durch Ethylen zeigten, wurde die Beurteilung vergeben, daß sie nicht durch eine Verbindung geschützt waren. Bei Blumen, die ihr frisches Erscheinungsbild behalten hatten, wurde die Beurteilung vergeben, daß sie durch die Verbindung gegen das Ethylen geschützt waren. Der Peak, der nach etwa 0,70 Minuten eluiert wurde, schützte in übereinstimmender Weise die Nelken gegen eine Schädigung durch Ethylen. Die Retentionszeit der Säule zeigte, daß der Wirkstoff höchstwahrscheinlich drei oder vier Kohlenstoffatome enthielt.
BEISPIEL 2
Messung der Ethylenbindung
Dreifachproben von 3 g geschnittenen Blütenblättern von Nelken wurden in einen 2,5 l fassenden Exsikkator gegeben, der in einem 25 ml fassenden Erlenmeyerkolben ¹⁴C-Ethylen-Quecksilberperchlorat-Komplex (110 mCi/mM) enthielt. Anschließend wurde ein Überschuß an ungesättigtem Lithiumchlorid zu dem Ethylen-Quecksilberperchlorat-Komplex gegeben, um das gasförmige Ethylen freizusetzen. Das Gemisch wurde 6 Minuten gerührt. Zur Bestimmung des Bindungsanteils wurden 3 ml unmarkiertes Ethylen in einen Exsikkator gegeben. Nach 2-stündiger Einwirkung von Ethylen wurden die Exsikkatoren geöffnet und die Proben wurden 4 Minuten belüftet. Jede Probe wurde sodann in ein 250 ml fassendes Gefäß gegeben. Sodann wurden 0,2 ml Quecksilberperchlorat auf einem 0,5-cm²-Stück Glasfaserfilter in einem Szintillationsfläschchen hinzugegeben. Nach 18 Stunden wurden die Szintillationsfläschchen entnommen, mit Szintillationsflüssigkeit versetzt und die Radioaktivität wurde für jede Probe ausgezählt.
BEISPIEL 3
Einflüß von 1-Methylcyclopropen und Dimethylcyclopropen (welches eine Verbindung der vorliegenden Erfindung ist) auf die in vivo-Konservierung von Nelken, die hohen Konzentrationen an Ethylen ausgesetzt sind
Die Behandlung von Nelken mit Ethylen beschleunigt den Vorgang der Alterung, wobei eine Erscheinung des Einrollens der Blütenblätter erzeugt wird (Halevy und Mayak, 1981). Nelken im Stadium II mit geringer Ethylenerzeugung und ohne sichtbare Anzeichen einer Alterung (Woodson, 1987) wurden 6 Stunden mit unterschiedlichen Konzentrationen an 1-Methylcyclopropen behandelt, bevor 1 Stunde lang 10 oder 1000 ml/l Ethylen hinzugegeben wurden.
Nach 4 Tagen wiesen die Nelken, die mit nur 2,5 nl/l 1-Methylcyclopropen behandelt worden waren, das gleiche Aussehen auf wie Kontrollnelken, die keiner Behandlung mit Ethylen unterzogen worden waren. Die minimale Konzentration an 1-Methylcyclopropen, die den Ethylen-Prozeß verhindert, war die gleiche bei der Behandlung der Blumen mit 1 ml/l Ethylen.
Diese Ergebnisse bei in-vivo-Nelken lassen darauf schließen, daß 1-Methylcyclopropen als starker Inhibitor der Ethylenreaktion auf die gleiche Weise wie STS, DACP oder NBD wirkt. Jedoch ist die Konzentration an 1-Methylcyclopropen zum Schutz der Blumen gegen die Ethylenwirkung viel geringer als die von anderen chemischen Produkten.
BEISPIEL 4
Behandlungszeit mit 1-Methylcyclopropen
1-Methylcyclopropen wurde für verschiedene Zeitabschnitte vor der Aufbringung von exogenem Ethylen hinzugegeben. 2 zeigt, daß die Konzentration an 1-Methylcyclopropen, die zur Erzielung eines Schutzes gegen den Einfluß von exogenem Ethylen erforderlich ist, umgekehrt proportional zur Behandlungszeit ist. Die Behandlung mit etwa 250 bis 300 nl/l 1-Methylcyclopropen für fünf Minuten reichte zum Schutz der Blumen aus. Eine 24-stündige Behandlung mit 0,5 nl/l ergab einen Schutz gegen 1 ml/l Ethylen.
BEISPIEL 5
Irreversible Bindung von 1-Methylcyclopropen an in-vivo-Nelken
Blumen wurden während 6 Stunden mit 5 nl/l Produkt behandelt und anschließend 10 Tage bei Raumtemperatur aufbewahrt. Ein ml/l Ethylen wurde sodann innerhalb von 18 Stunden hinzugegeben. Das Ethylen hatte 10 Tage nach der Behandlung mit 1-Methylcyclopropen keinen Einfluß auf die behandelten Nelken (Daten nicht aufgeführt). Die Bindung von 1-Methylcyclopropen an Nelken scheint irreversibel zu sein.
BEISPIEL 6
Einfluß von 1-Methylcyclopropen auf in-vivo-Nelken zum Stoppen des Alterungsvorgangs aufgrund von exogenem und endogenem Ethylen
Blumen in einem Voralterungszustand wurden mit 5 nl/l 1-Methylcyclopropen behandelt und der Alterungsvorgang wurde beobachtet. Eine unbehandelte Kontrollblume begann einen Tag später ein Einrollen der Blütenblätter zu zeigen (Daten nicht aufgeführt). Die mit 1-Methylcyclopropen behandelte Blume zeigte 15 Tage später keinen Alterungsvorgang.
Die Nelken brauchen eine exogene Einwirkung von Ethylen für mindestens 6 Stunden, damit sie ein sichtbares Anzeichen von Alterung aufweisen. Eine Behandlung mit 3 nl/l 1-Methylcyclopropen reicht aus, um diesen Vorgang zu stoppen. Nelken, die nur mit Ethylen behandelt worden waren, zeigten ein Einrollen der Blütenblätter, während mit Ethylen und anschließend mit 1-Methylcyclopropen behandelte Nelken kein sichtbares Anzeichen der Erscheinung zeigten (Daten nicht aufgeführt). 1-Methylcyclopropen scheint die autokatalytische Erzeugung von Ethylen zu verringern und zu verhindern.
Die Fähigkeit von 1-Methylcyclopropen zum Stoppen des Alterungsvorgangs wurde durch Zugabe von Ethylen über 6 Stunden beobachtet. Die Nelken begannen die Einrollerscheinungen zu zeigen. Anschließend wurde 1-Methylcyclopropen hinzugegeben. Der Vorgang der Alterung wurde durch die Bindung von 1-Methylcyclopropen an den Ethylenrezeptor und durch Erzielung einer molekularen Reaktion gestoppt.
BEISPIEL 7
Einfluß von 1-Methylcyclopropen auf die Ethylenerzeugung
Die Ethylenerzeugung wurde vom Beginn der klimakterischen Ethylenerzeugung an verfolgt. Die Kontrolle zeigte einen Anstieg der Ethylenerzeugung 4 Tage nach Versuchsbeginn. Blumen, die zunächst mit Ethylen behandelt worden waren, zeigten 2 Tage früher einen Anstieg der Ethylenerzeugung. 1-Methylcyclopropen wurde aufgebracht. Im Anschluß daran wurde die Ethylenerzeugung gemessen. Wie in 3 gezeigt, war das Maß der bei der Kontrolle beobachteten Ethylenerzeugung erheblich geringer als das bei Blumen, die mit 1-Methylcyclopropen behandelt worden waren, beobachtete.
BEISPIEL 8
Einfluß von 1-Methylcyclopropen als Funktion des Stadiums von Schnittnelken
Schnittnelken im Stadium I und Stadium III wurden mit 1-Methylcyclopropen behandelt. Bei jungen Nelken betrug die Konzentration an 1-Methylcyclopropen, die eine Schutzwirkung ergab, etwa 1,25 und 2,5 nl/l. Für diese ergab sich ein vollständiger Schutz gegen Ethylen. Bei alten Nellken reichten Mengen zwischen 2,5 und 5 nl/l an 1-Methylcyclopropen aus, um eine Reaktion zu erzielen, aber ein vollständiger Schutz wurde nicht erreicht. Ein vollständiger Schutz von älteren Nelken wurde nur mit 10 nl/l 1-Methylcyclopropen erreicht (Daten nicht aufgeführt).
BEISPIEL 9
Irreversible Bindung von 1-Methylcyclopropen an den Ethylenrezeptor
Um festzustellen, ob das 1-Methylcyclopropen eine Wirkung auf den Ethylenrezeptor aufweist, wurden Blumen mit 5 nl/l 1-Methylcyclopropen behandelt und vor dem Bindungsversuch mit Ethylen 4 Tage bei einer Raumtemperatur von 4°C gelagert. Blütenblätter von Nelken, die mit 1-Methylcyclopropen vorinkubiert worden waren, und Kontrollblütenblätter, die nicht mit 1-Methylcyclopropen inkubiert worden waren, wurden sodann in Gegenwart von ¹⁴C-Ethylen inkubiert. Eine Probe, die als Kontrollprobe diente, wurde mit einer Sättigungskonzentration von unmarkiertem Ethylen in Gegenwart von ¹⁴C-Ethylen inkubiert. Der Unterschied in der Markierung der mit 1-Methylcyclopropen behandelten Probe im Vergleich zur unbehandelten Probe und zur Kontrolle zeigt die spezifische Bindung von Ethylen an. In den beiden Fällen wurde die Ethylenbindung vollständig gehemmt (siehe 4). Mit 1-Methylcyclopropen behandelte Blumen banden kein Ethylen.
BEISPIEL 10
Diffusion von ³H-1-Methylcyclopropen an Blütenblättern von Nelken
Um den Ethylenrezeptor zu markieren, wurde 1-Methylcyclopropen mit Tritium markiert und die erhaltene spezifische Aktivität betrug 60 mCi/mM. Eine eventuelle Diffusion der Verbindung wurde an Nelken untersucht. Die Blumen wurden mit 1-Methylcyclopropen und mit großen Mengen an Ethylen behandelt. Kontrollblumen wurden nur mit 1-Methylcyclopropen behandelt. Die Diffusion wurde 7 Tage lang verfolgt. Nur die Blumen, die keine Ethylenbehandlung erhalten hatten, zeigten eine geringfügige Diffusion. Bei Durchführung des Versuches bei 4°C war keine Diffusion vorhanden. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, daß ³H-1-Methylcyclopropen permanent an die Gewebe der Nelken gebunden war.
BEISPIEL 11
Einfluß von 1-Methylcyclopropen auf die Reifung von Bananen
Bananen wurden einzeln in einen 3 l fassenden Behälter gegeben. 1-Methylcyclopropen wurde in den Behälter in einer bestimmten Konzentration eingespritzt. Das Pflanzenmaterial wurde sodann belüftet und 12 Stunden mit 1 ml/l Ethylen versetzt. Kontrollen wurden in Behältern ohne chemische Behandlung gehalten. Eine Chlorophyllmessung wurde durchgeführt, wie früher von Sisler und Wood, 1988, beschrieben wurde. Der Versuch wurde 7 Tage nach der Behandlung mit 1-Methylcyclopropen durchgeführt.
Der für das Verschwinden von Chlorophyll erhaltene Ki-Wert betrug 40 μl/l bei Durchführung der Versuche im Dunkeln und 1,2 μm/l bei Durchführung der Versuche im Hellen. Die quantitative Bestimmung des Einflusses von 1-Methylcyclopropen wurde durch Messung von Chlorophyll vorgenommen. Der für 1-Methylcyclopropen erhaltene Ki-Wert betrug 0,4 nl/l. Die Reifung von mit 1-Methylcyclopropen behandelten Bananen wurde etwa 15 Tage lang verhindert und die Früchte färbten sich nach diesem Zeitraum braun.
BEISPIEL 12
Einfluß von 1-Methylcyclopropen auf die Keimung von Tomatensamen und die Reifung von Tomaten
Tomatensamen wurden mit NaOCl (10%) gewaschen und mit Wasser gespült. Die Samen wurden auf Filterpapier, das mit 10 mM Natriumphosphatpuffer vom pH-Wert 5,8 befeuchtet worden war, gegeben. Die Keimung wurde im Dunkeln durchgeführt. Nachdem die Sämlinge eine Höhe von etwa 1 mm erreicht hatten, wurden 30 Samen pro Probe auf feuchtes Filterpapier in einem 0,5 l fassenden Behälter gegeben. 1-Methylcyclopropen wurde während 24 Stunden zugesetzt, bevor 5 Tage lang 10 μm/l Ethylen zugegeben wurden.
Wenn vor der Behandlung mit Ethylen 1-Methylcyclopropen für 12 Stunden auf Ethylen aufgebracht worden war, reichten nur 10 nl/l der Verbindung zur Konservierung von Tomaten aus. An diesen Früchten wies 1-Methylcyclopropen einen zeitweiligen Einfluß in Bezug auf eine Verhinderung der Reifung auf, die etwa 7 bis 10 Tage nach der Behandlung mit 1-Methylcyclopropen erfolgte.
Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung und sind nicht als deren Beschränkung anzusehen. Die Erfindung ist durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Verfahren zum Hemmen einer Ethylenreaktion in einer Pflanze, umfassend Aufbringen auf die Pflanze einer wirksamen, die Ethylenreaktion hemmenden Menge einer Verbindung der Formel I:
wobei: n die Zahl 2 ist; und R aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus gesättigtem oder ungesättigtem C₁-C₄-Alkyl, Hydroxy, Halogen, Alkoxy und Carboxy.
Verfahren zum Hemmen der Abszission in einer Pflanze, umfassend Aufbringen auf die Pflanze einer wirksamen, die Abszission hemmenden Menge einer Verbindung der Formel I:
wobei: n die Zahl 2 ist; und R aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus gesättigtem oder ungesättigtem C₁-C₄-Alkyl, Hydroxy, Halogen, Alkoxy und Carboxy.
Verfahren zum Verlängern des Lebens einer Schnittblume, umfassend Aufbringen auf die Schnittblume einer wirksamen, das Leben verlängernden Menge einer Verbindung der Formel I:
wobei: n die Zahl 2 ist; und R aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus gesättigtem oder ungesättigtem C₁-C₄-Alkyl, Hydroxy, Halogen, Alkoxy und Carboxy.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Verbindung 3,3-Dimethylcyclopropen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Aufbringungsschritt durch Inkontaktbringen der Pflanze oder Schnittblume mit einem Gas der Verbindung ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Aufbringungsschritt durch Besprühen der Pflanze oder Schnittblume mit einer Lösung, umfassend die Verbindung, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Aufbringungsschritt durch Inkontaktbringen der Pflanze oder Schnittblume mit einem Feststoff, umfassend die Verbindung, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ethylenreaktion Fruchtreifen ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Frucht aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Tomaten, Äpfeln, Bananen, Birnen, Papaya, Mangos, Pfirsichen, Aprikosen, Nektarinen, Kiwi, Ananas, Persimone, Melonen, Beeren, der Gattung Cucumis, grünen Bohnen und Avocados.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ethylenreaktion Gemüsereifen ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Gemüse aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Salat, Spinat, Kohl, Kartoffeln, Karotten, Zwiebeln, Basilikum, Oregano, Dill, Sojabohne, Lima-Bohnen, Erbsen, Mais, Brokkoli, Blumenkohl und Spargel.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Ethylenreaktion Blumenalterung ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Blume aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Azalee, Hortensie, Hibiskus, Löwenmäulern, Weihnachtssternen, Kaktus, Begonien, Rosen, Tulpen, Narzissen, Petunien, Nelken, Lilie, Gladiolen, Inkalilie, Anemone, Akelei, Aralia, Aster, Bougainvillea, Kamelie, Glockenblume, Hahnenkamm, Scheinzypresse, Chrysantheme, Clematis, Alpenveilchen, Freesie und Orchidee.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Pflanze aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus Baumwolle, Apfel, Birne, Kirsche, Pekannuss, Weintraube, Olive, Kaffee, Zuckerschote, Birkenfeige, schlafenden Sämlingen, Liguster, Photinea, Stechpalme, Farnen, Strahlenaralie, Kolbenfaden, Cotoneaster, Berberitze, Wachsbeerenstrauch, Abelia, Akazie und Bromeliaden.