DE69627761T2

DE69627761T2 - Zusammensetzung und Verfahren zur Verminderung der Sterilität und zur Stimulierung der Blüte von Maispflanzen

Info

Publication number: DE69627761T2
Application number: DE69627761T
Authority: DE
Inventors: Xavier Foueillassar; Pierre Lejeune
Original assignee: FEDERATION NATIONALE de la PRO; Federation Nationale de la Production Des Semences De Mais Et De Sorgho
Current assignee: FEDERATION NATIONALE de la PRO; Federation Nationale de la Production Des Semences De Mais Et De Sorgho
Priority date: 1995-07-12
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: DE69627761D1; EP0753257A1; FR2736509A1; ATE238663T1; FR2736509B1; EP0753257B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung der Kolben-Sterilität von Maispflanzen.
In jüngster Zeit ein wichtiges Phänomen der Maiskolben-Sterilität und der Bildung von verzweigten anormalen Maiskolben bei der Produktion von Mais aufgetreten. Die für dieses Phänomen empfindlichen Genitoren haben eine Vorrangstelle eingenommen und repräsentieren 1995 den größten Teil (70%) der Produktionsflächen in Frankreich. Darüber hinaus wird diese Empfindlichkeit häufig übertragen auf die Hybride, was katastrophale Ausbeuteverluste für die Maisproduzenten mit sich bringt.
Ein wichtiges Forschungsprogramm wurde von der Anmelderin eingeleitet, um Erklärungen für dieses Sterilitätsphänomen zu finden, mit dem Ziel, technische Lösungen für dieses Problem zu entwickeln.
Es scheint, dass die oben genannte Sterilität auf niedrige Temperaturen (in der Größenordnung von 10°C) zurückzuführen ist, die auf die Pflanzen in einem kritischen Stadium der Maiskolben-Anlage einwirken, wobei die dann entstehenden Maiskolben von Beginn der Anlage des Maiskolbens bis zu einem fortgeschritteneren Stadium verkümmern; dieser Stress wird noch verstärkt durch eine starke Belichtung und durch einen Wasserüberschuss im Bereich der Wurzeln. Diese Ursachen für die Sterilität ähneln denjenigen, die bei anderen Getreidepflanzen beobachtet wurden.
Darüber hinaus hat die Analyse der Cytokinine und Auxine im Xylem-Exsudat von Mais gezeigt, dass eine Kälteperiode bei Pflanzen einen starken Abfall dieser Gehalte hervorruft genau in dem Augenblick, in dem die Anlage des Kolbens (der Blüten) auftritt, was sein Verkümmern (Absterben) nach sich zieht.
In "Chemical Abstracts", Band 119, Nr. 21, 1993, Abstract Nr. 219 564w, ist der Effekt bestimmter Cytokinine auf die Ausbeute bestimmter Getreidepflanzen beschrieben.
In "Chemical Abstracts", Band 117, Nr. 7, 1992, Abstract Nr. 69088m, ist ein Verfahren zum wiederholten Aufbringen von 6-Benzylaminopurin auf Maispflanzen während des Stadiums des vegetativen Wachstums in Relation zu einem Stickstoffhaltigen Nährstoff beschrieben.
In "Chemical Abstracts", Band 99, Nr. 7, Abstract Nr. 50530n, ist der günstige Einfluss des Auftrags von Diphenylharnstoff oder von Kinetin auf junge Maispflanzen nach einer kurzen Periode des Wassermangels beschrieben.
In "J. Agric. Food Chem.", 1988, 36, 746–748, ist der Einfluss mehrerer Wachstumsregulatoren, darunter eines Cytokinins, auf die chemische Zusammensetzung der Maiskörner beschrieben.
Im "Central Patent Index, Basis Abstracts Journal, Derwent Publications Ltd.", AN 78-03237 XP002017323 und in JP-A-52-141 355 ist der Einfluss von 6-Benzylaminopurin auf die Beschleunigung und Homogenisierung der Blütenbildung bei den Pflanzen beschrieben.
In FR-A-1 355 242 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Kornausbeute von Körnerpflanzen beschrieben, wobei dieses Verfahren darin besteht, diese Pflanzen während des aktiven Wachstums mit N⁶-Benzyladenin zu behandeln.
Die Anmelderin hat vorgeschlagen, Maispflanzen unter genau angegebenen Bedingungen mit einer bestimmten Anzahl von bekannten Cytokininen und Auxinen zu behandeln und dabei festgestellt, dass Cytokinine, insbesondere das 6-Benzylaminopurin, die Eigenschaft haben, die Kolben-Sterilität bei Maispflanzen zu verringern.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Verringerung der Kolben-Sterilität bei Maispflanzen vorzuschlagen, das umfasst das Aufbringen einer Zusammensetzung, die ein Vehiculum und mindestens ein Cytokinin als aktives Prinzip (Wirkstoff) enthält, auf diese Pflanzen vor dem Anfangs-Stadium der Anlage der Kolben (Blütenstände).
Als Cytokinin besonders bevorzugt ist 6-Benzylaminopurin (abgekürzt BAP), dessen Formel die folgende ist:
Es sei darauf hingewiesen, dass das BAP als solches (d. h. in Form der Base) oder in Form eines Salzes mit einer Säure, wie z. B. in Form seines Hydrochlorids, verwendet werden kann. Dieses Hydrochlorid kann beispielsweise hergestellt werden, indem man in 980 g Wasser 10 g Chlorwasserstoffsäure (38 gew.-%ige wässrige Lösung) mit 10 g BAP unter Rühren bis zur vollständigen Auflösung (etwa 1 h) reagieren lässt.
Erfindungsgemäß umfasst das Vehiculum der Zusammensetzung Wasser und ein Adjuvans, welches das Eindringen des Wirkstoffes in die Getreidepflanzen fördert.
Dieses Adjuvans besteht aus einer Mischung aus einem Glycol und einem Benetzungsmittel (Netzmittel). Das Glycol ist zweckmäßig das Monopropylenglycol, ein flüssiges Polyethylenglycol oder eine Mischung derselben. Das flüssige Polyethylenglycol hat vorzugsweise ein Molekulargewicht von 200.
Was das Benetzungsmittel (Netzmittel) angeht, so kann es insbesondere ausgewählt werden aus dem Bereich der landwirtschaftlichen Benetzungsmittel (Netzmittel), wie sie üblicherweise zur Verbesserung der Wirksamkeit von Pestiziden verwendet werden. Es kann insbesondere ausgewählt werden unter den emulgierten Pflanzenölen, den ethoxylierten Fettaminen, die vorzugsweise mit 15 mol Ethylenoxid ethoxyliert sind, und den ethoxylierten Alkoholen. Bei den bevorzugten Benetzungsmitteln vom Typ der ethoxylierten Alkohole handelt es sich um die Salze von Polyoxyethylensorbitan, die Salze von Polyoxyethylensorbitan mit einer Carbonsäure und insbesondere das Monolaurat von Polyoxyethylensorbitan wie Tween^® 20.
Das oben genannte Adjuvans umfasst insbesondere 15 bis 25% Gew.-% Netzmittel und 75 bis 85 Gew.-% Glycol, vorzugsweise 20 Gew.-% Netzmittel und 80 Gew.-% Glycol.
Das Vehiculum der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Zusammensetzung kann zusätzlich ein Agens enthalten, das gegen UV-Strahlen schützt. Als ein derartiges Agens können beispielsweise genannt werden die Natriumlignosulfonate, die optischen Aufheller (unter ihnen die im Handel erhältlichen Produkte mit den Markennamen Calcofluor^® white M2R und Leucophor^® BS), die im Bereich von 240 nm absorbierenden Farbstoffe (insbesondere Koschenillen-Rot). Außerdem wird für den Fall, dass das verwendete Cytokinin das BAP oder ein Salz von BAP ist, das Aufbringen zweckmäßig durchgeführt durch Aufbringen einer Menge an Wirkstoff, die 0,025 bis 0,15 mg BAP, vorzugsweise 0,055 mg BAP pro Pflanze beträgt, auf ein beliebiges der 3–12-Blätter-Stadien, vorzugsweise der 4–10-Blätter-Stadien.
Darüber hinaus kann in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung das Gewichtsverhältnis zwischen dem oben genannten Adjuvans und dem Wirkstoff insbesondere 15 bis 30, vorzugsweise 20 betragen.
Erfindungsgemäß ist es zweckmäßig, dass die oben genannte Zusammensetzung resultiert aus einer geeigneten Auflösung eines Konzentrats vor der Verwendung für die Behandlung von Maispflanzen. Dieses Konzentrat kann beispielsweise die folgende Zusammensetzung haben:

– BAP-Hydrochlorid 6–8 g/l
– Polyethylenglycol (PM = 200) 100–140 g/l
– Tween 20^® 25–35 g/l
– Koschenillen-Rot 0,005–0,02 g/l
– Wasser ad 1 l

Bei den Tests, die nachstehend beschrieben werden, wurde das folgende Konzentrat verwendet:

– BAP-Hydrochlorid (BAP . HCl) 7,5 gl g/l
– Polyethylenglycol (PM = 200) 120,0 g/l
– Tween 20^® 30,0 g/l
– Koschenillen-Rot 0,01 g/l
– Wasser ad 1 l das vor der Verwendung verdünnt wird, um eine Behandlungs-Zusammensetzung mit 10^–4 mol/l BAP in Form des Hydrochlorids zu erhalten.

Um die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erläutern, wurde eine bestimmte Anzahl von Tests durchgeführt. Diese Tests umfassen Labortests und Feldtests, bei denen das oben genannte Konzentrat verwendet wurde, das verdünnt wurde bis zu einem Gehalt an BAP in Form des Hydrochlorids (BAP . HCl) von 10^–4 mol/l (entsprechend einem BAP-Gehalt von 22,5 mg/l); wobei dieses verdünnte Konzentrat nachstehend als Versuchszusammensetzung bezeichnet wird.
A. Labortests
1. Beispiel 1: Wirkung der Versuchszusammensetzung auf die Sterilität
a) Material und Verfahren
Die Maispflanzen wurden in einem Phytotron unter Standard-Kultivierungsbedingungen kultiviert:

– Belichtungsdauer: 16 h
– Bestrahlung: 40 000 lux
– Tagestemperatur 24°C
– Nachttemperatur 18°C
– Feuchtigkeitsgehalt ≥ 70
– Bewässerung: Nährstofflösung alle 2 Tage ab dem 2–3-Blätter-Stadium, dann einmal pro Tag im 5–6-Blätter-Stadium
– Träger: 50/50-Mischung aus Gartenhumus und Perlit.

Maispflanzen wurden ohne jede Behandlung unter Standard-Bedingungen gehalten (Vergleichspflanzen), andere wurden für eine Zeitspanne von 7 Tagen bei konstant 10°C im Augenblick der Kolben-Anlage im 7–8-Blätter-Stadium gehalten. Dieser Stress induzierte einen sehr hohen Anteil an verkümmertem Hauptkolben.
Es wurden drei Versuch durchgeführt mit der Versuchszusammensetzung, die an drei aufeinanderfolgenden Tagen aufgebracht wurde beim Beginn des 6-Blätter-Stadiums in einer Menge von 2,5 ml pro Pflanze und pro Tag entweder auf das Cornet oder durch Aufsprühen auf die Blätter: die so aufgebrachte BAP-Dosis betrug etwa 0,055 mg/kg/Pflanze/Tag.
b) Ergebnisse
Tabelle 1:
Einfluss der Behandlung mit der Versuchszusammensetzung auf die Anzahl der Blätter, die Kolben-Größe und das Absterben (Verkümmern) in %
Der Versuch 1 zeigt, dass das Aufbringen der Versuchszusammensetzung für 3 Tage zu Beginn des Stadiums von 6 sichtbaren Blättern in das Cornet der Pflanzen eine günstige Wirkung auf die Entwicklung des Hauptkolbens hat; es tritt nämlich eine Verminderung des Prozentsatzes des Absterbens (Verkümmerns), verglichen mit den Vergleichspflanzen, auf. Dieser Effekt ist nicht erkennbar, wenn der Auftrag später erfolgt in den 7- oder 8-Blätter-Stadien.
In dem Versuch 2 wurden die Versuchszusammensetzung in dem 6-Blätter-Stadium aufgebracht durch Aufsprühen. Eine der Versuchsreihen wurde darüber hinaus einer 7-tägigen Behandlung bei 10°C unterworfen, die zu einem Maximum des Verkümmerns (Absterbens) des Hauptkolbens führte. Es wurde ein günstiger Effekt der Versuchszusammensetzung sowohl bei den Pflanzen, die bei Normaltemperatur gehalten worden waren, wie auch bei denjenigen, die der Kälte ausgesetzt worden waren, im 8-Blätter-Stadium beobachtet. Diese Ergebnisse wurden in dem Versuch 3 bestätigt.
2. Beispiel 2: stimulierende Wirkung auf die Blütenbildung (Kolbenbildung) durch die Versuchszusammensetzung
a) Material und Verfahren
Es wurden drei voneinander unabhängige Versuche durchgeführt, um die Einflüsse der Versuchszusammensetzung auf die Ausbeute zu untersuchen. Die Pflanzen wurden wie oben im 6-Blätter-Stadium behandelt durch Aufsprühen der Versuchszusammensetzung in einer Menge von 2,5 ml pro Pflanze.
Die Pflanzen wurden in den beiden ersten Versuchen an drei aufeinanderfolgenden Tagen und in dem dritten Versuch ein einziges Mal behandelt. Im 8-Blätter-Stadium wurde die Hälfte der behandelten Pflanzen 7 Tage lang einer Temperatur von 10°C ausgesetzt, wie oben beschrieben. Die Pflanzen wurden in einem Phytotron bis zum 12-Blätter-Stadium gehalten, dann in ein Gewächshaus umgepflanzt unter einer Belichtungsdauer von 16 h mit einer zusätzlichen Belichtung, die 80 000 Lux auf die Oberseite der Pflanzen ergab und bei einer mittleren Temperatur von 25 bis 30°C während des Tages bis zur Reife gehalten.
b) Ergebnisse
Die Ergebnisse sind in den beiliegenden 1, 2, 3 und 4 dargestellt. Die 1 zeigt den Einfluss der Behandlungen [7-tägige Behandlung bei 10 °C; Behandlung mit der Versuchszusammensetzung (BAP . HCl)] auf die Größe des letzten Kolbens in den drei Versuchen. Die Versuchszusammensetzung erhöht den Stand (die Länge) des Kolbens und kehrt den Effekt der Kälte um, verhindert somit das Verkümmern (Absterben) des Primär-Kolbens.
Die 2 zeigt den Einfluss der gleichen Behandlungen auf die Anzahl der potentiellen Digitationen auf dem nicht verkümmerten letzten Kolben. Es sei daran erinnert, dass die Digitation der Erzeugung und Entwicklung von Knospen auf dem Stiel des Kolbens entspricht. Die Kälte ruft eine Erhöhung der Anzahl von Digitationen hervor, wodurch der Gedanke bestätigt wird, dass die Hauptursache für die Digitation die Verkümmerung (das Absterben) des oberen Kolbens und die Entwicklung eines stärker digitierten sekundären Kolbens ist. Das BAP . HCl vermindert die Digi tation unabhängig davon, ob die Pflanzen einer Behandlung in der Kälte unterzogen wurden oder nicht.
Die 3 zeigt den Einfluss der Behandlungen auf den Prozentsatz der Pflanzen, die einen zweiten befruchteten Kolben tragen. Die Kälte vermindert beträchtlich den Anteil dieser Pflanzen. Die Behandlung mit BAP . HCl hat den umgekehrten Effekt; 30 bis 50% mehr der Pflanzen als die Vergleichspflanzen weisen einen zweiten Kolben auf. Der Stimulator-Effekt von BAP . HCl auf die Achsel-Knospen ist beträchtlich.
Die 4 zeigt den Einfluss der Behandlungen auf die Anzahl der Verzweigungen an der Rispe. Die Kälte beeinflusst nicht die Anzahl der Verzweigungen an der Rispe. Ohne die Kälte weisen die mit BAP . HCl behandelten Reihen stärker verzweigte Rispen auf als die Vergleichspflanzen (50% mehr).
B. Feldtests
Die Versuche wurden 1991, 1992 und 1994 mit dem gleichen Pflanzenmaterial durchgeführt wie es im Phytotron verwendet wurde.
1. 1991 durchgeführte Versuche
Die Behandlungen wurden durchgeführt durch manuelles Benetzen der Pflanzen, wobei die aufgebrachte Dosis 0,055 mg BAP pro Pflanze entsprach. Die Anordnung waren drei Blöcke (60 Pflanzen pro Block) und die ausgewählten Stadien waren die 4 Blätter-, 5 Blätter-, 6 Blätter- und 7 Blätter-Stadien. Die Aussaaten wurden an zwei Tagen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2 – Einfluss von BAP . HCl auf die Feldausbeute
Dosis 0,055 mg BAP/Pflanze
Aussaat-Tage: 21. Mai und 11. Juni
Daraus geht hervor, dass bei der ersten Aussaat der Effekt der Verringerung des Prozentsatzes an Verkümmerung signifikant ist bei gleichzeitiger Stimulierung der Bildung der Anzahl von Kolben pro Pflanze für die im 4-Blätter-Stadium durchgeführte Behandlung. Bei der zweiten Aussaat, sehr viel später, ergab das Vergleichsmaterial eine ziemlich geringe Ausbeute, der Stimulator-Effekt von BAP . HCl auf die Kolbenbildung war sehr stark für die Behandlung im 6-Blätter-Stadium und die Ausbeute näherte sich dem Ergebnis der ersten Aussaat.
2. 1992 durchgeführte Versuch
Die Anordnung und die Dosis von BAP waren die gleichen wie 1991. Es wurde eine Aussaat an drei Tagen durchgeführt. Die Ausbeute konnte nicht bewertet werden wegen eines starken Regens vor der Ernte.
Die 5, 6, 7 zeigen die bei den drei Aussaaten erhaltenen Ergebnisse. Die 5 zeigt den spektakulären Effekt von BAP . HCl in bezug auf die Verringerung der Verkümmerung des Primär-Kolbens und in bezug auf die Anzahl der vollständig sterilen Pflanzen.
Die 6 bestätigt das Ergebnis der ersten Aussaat, der Effekt in bezug auf die Verringerung der Verkümmerung des Primär-Kolbens war noch stärker für die Behandlung im 4-Blätter-Stadium.
Die 7 zeigt, dass das Stadium der maximalen Wirksamkeit von BAP . HCl das 4-Blätter-Stadium ist. Die Verringerung der Verkümmerung ist sehr stark: 3 % Verkümmerung des Primärkolbens gegenüber 20% bei den Vergleichspflanzen.
3. 1994 durchgeführte Versuche
Die Anordnung auf dem Feld war die gleiche. Die Versuchszusammensetzung wurde in einer Menge von 0,011 mg BAP pro Pflanze, 0,027 mg BAP pro Pflanze und 0,055 mg BAP pro Pflanze durch Versprühen in das Cornet aufgebracht.
Die 8 zeigt den Prozentsatz der Verkümmerung des Primärkolbens als Funktion der Wachstumsstadien des Auftrags der Versuchszusammensetzung und der aufgebrachten BAP . HCl-Dosen.
Diese Versuche zeigen, dass der Effekt von BAP . HCl auf die Verringerung der Verkümmerung des Primär-Kolbens optimal ist für die Dosis von 0,055 mg BAP pro Pflanze, die im 4-Blätter-Stadium aufgebracht worden ist.

Claims

Verfahren zur Verminderung der Sterilität der Kolben von Maispflanzen, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst das Aufbringen einer Zusammensetzung, die ein Vehiculum und mindestens ein Cytokinin als Wirkstoff enthält, auf die genannten Pflanzen vor dem Anfangs-Stadium der Anlage der Blütenstände bzw. Kolben.
Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Cytokinin aus 6-Benzylaminopurin oder einem Salz von 6-Benzylaminopurin besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Cytokinin aus dem Hydrochlorid von 6-Benzylaminopurin besteht.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vehiculum Wasser und ein Adjuvans umfasst, welches das Eindringen des Wirkstoffs in die Maispflanzen fördert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Adjuvans aus einer Mischung besteht, die ein Glycol und ein Netzmittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Glycol ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Monopropylenglycol, einem flüssigen Polyethylenglycol und einer Mischung derselben.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Polyethylenglycol ein Molekulargewicht von 200 hat.
Verfahren nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus emulgierten Pflanzenölen, mit 15 mol Ethylenoxid ethoxylierten Fettaminen und ethoxylierten Alkoholen.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel vom ethoxylierten Alkohol-Typ ein Salz von Polyoxyethylensorbitan ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel aus dem Monolaurat von Polyoxyethylensorbitan besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Adjuvans 15 bis 25 Gew.-% Netzmittel und 75 bis 85 Gew.-% Glycol umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis zwischen dem Adjuvans und dem Wirkstoff 15 bis 30 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem man das 6-Benzylaminopurin oder ein Salz desselben verwendet, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen durchgeführt wird zum Aufbringen einer Menge von 0,025 bis 0,15 mg 6-Benzylaminopurin pro Pflanze in einem der 3 bis 12 Blatt-Stadien.