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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Verringerung der Kolben-Sterilität von Maispflanzen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In "Chemical Abstracts", Band 119,
Nr. 21, 1993, Abstract Nr. 219 564w, ist der Effekt bestimmter Cytokinine
auf die Ausbeute bestimmter Getreidepflanzen beschrieben.
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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.
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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.
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In "J. Agric. Food Chem.", 1988,
36, 746–748,
ist der Einfluss mehrerer Wachstumsregulatoren, darunter eines Cytokinins,
auf die chemische Zusammensetzung der Maiskörner beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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).
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Als Cytokinin besonders bevorzugt
ist 6-Benzylaminopurin (abgekürzt
BAP), dessen Formel die folgende ist:
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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.
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Erfindungsgemäß umfasst das Vehiculum der
Zusammensetzung Wasser und ein Adjuvans, welches das Eindringen
des Wirkstoffes in die Getreidepflanzen fördert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Darüber hinaus kann in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
das Gewichtsverhältnis
zwischen dem oben genannten Adjuvans und dem Wirkstoff insbesondere
15 bis 30, vorzugsweise 20 betragen.
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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:
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- – 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
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Bei den Tests, die nachstehend beschrieben
werden, wurde das folgende Konzentrat verwendet:
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- – 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.
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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.
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A. Labortests
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1. Beispiel 1: Wirkung der
Versuchszusammensetzung auf die Sterilität
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a) Material und Verfahren
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Die Maispflanzen wurden in einem
Phytotron unter Standard-Kultivierungsbedingungen
kultiviert:
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- – 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.
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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.
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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.
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Tabelle 1:
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Einfluss der Behandlung
mit der Versuchszusammensetzung auf die Anzahl der Blätter, die
Kolben-Größe und das
Absterben (Verkümmern)
in %
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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.
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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.
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2. Beispiel 2: stimulierende
Wirkung auf die Blütenbildung
(Kolbenbildung) durch die Versuchszusammensetzung
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a) Material und Verfahren
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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.
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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.
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b) Ergebnisse
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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.
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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.
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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.
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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).
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B. Feldtests
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Die Versuche wurden 1991, 1992 und
1994 mit dem gleichen Pflanzenmaterial durchgeführt wie es im Phytotron verwendet
wurde.
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1. 1991 durchgeführte Versuche
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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.
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Tabelle 2 – Einfluss
von BAP . HCl auf die Feldausbeute
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Dosis 0,055 mg BAP/Pflanze
Aussaat-Tage:
21. Mai und 11. Juni
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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.
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2. 1992 durchgeführte Versuch
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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.
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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.
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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.
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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.
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3. 1994 durchgeführte Versuche
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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.
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Die 8 zeigt
den Prozentsatz der Verkümmerung
des Primärkolbens
als Funktion der Wachstumsstadien des Auftrags der Versuchszusammensetzung
und der aufgebrachten BAP . HCl-Dosen.
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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.