DD277835A1

DD277835A1 - Mittel zur erhoehung der stresstoleranz von kulturpflanzen

Info

Publication number: DD277835A1
Application number: DD32304388A
Authority: DD
Inventors: Hans Bergmann; Rolf Bergmann; Edeltraud Jaeger; Waltraud Hoehn
Original assignee: Forschzent Bodenfruchtbarkeit
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1988-12-13
Publication date: 1990-04-18

Abstract

Die Erfindung betrifft Mittel zur Erhoehung der Stresstoleranz von Kulturpflanzen insbesondere zur Erhoehung der Salz- und Trockentoleranz von Getreide. Als Wirkstoffe enthalten diese Mittel ein 1,3-Dimethylxanthin der allgemeinen Formel I, wobei fuer R Aminoethyl (CH2CH2NH2)-Reste, Chlorethyl (CH2CH2Cl)-Reste oder aber vorzugsweise Hydroxy (CH2CH2OH)-Reste stehen koennen. Formel I

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Erhöhung der Streßtoleranz von Kulturpflanzen, insbesondere zur gleichzeitigen Erhöhung der Salz- und Trockentoleranz bei Getreide zu entwickeln, die toxikologisch und umwelthygienisch unbedenklich sind und bereits bei geringer molarer Dosis eine signifikante biologische Aktivität entfalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mitte' zur Erhöhung der Streßtoleranz von Kulturpflanzen neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff ein 1,3-Dimethylxanthin dor allgemeinen Formel I

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(Formel I)

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ZV

enthalten, in der für R Aminoethyl (-CH₇-CHr-NH₂)ReSIe, Chlorethyl (-CHr-CH₇-CI)-Reste oder aber vorzugsweise Hydroxyl (-CHr-CHr-OH)-Reste stehen können.

Ausführungsbeispiele Beispiel 1: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingwachstum von Sommergerste unter Salzstreß

Untersuchungen zum Keimlingswachstum sind in Petrischalen vorgenommen worden. Zu diesem Zweck wurde das Saatgut von Sommergerste (cv. Salome) entweder für 5 Stunden in destilliertem Wasser oder in Salzlösung die erfindungsgemäßen Mittel zugegeben. In Paralleluntersuchungcn sind Körner ohne Zusatz der erfindungsgemäßen Mittel vorgequollen worden. Im Anschluß ün die Vorquellperiode wurden die Körner auf feuchtes Filterpapier in Petrischalen ausgelegt. Die Bestimmung des Keimlingswachstums erfolgte 48 Stunden nach der Aussaat der Körner in die Petrischalen (Kultivierung bei 23⁰C und 100% relativer Luftfeuchte in Dunkelkammer).

Aus den Koimungsversuchon geht horvor (Tabelle 1), daß unter dan Bedingungen von Salzstreß die Anwendung der erfindungsgemäßen Mittel des Keimlingswachstums signifikant stimuliert.

Tabelle 1: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf das Keimlingswachstum von Sommergerste (cv. Salome) bei geringem bis mäßigem Salzstreß

Mittel	Konzentration	Keimlingswachstum (rel.l	I	mit Salz²¹
	(mol/l)	ohne Salz
a) erfindungsgemäß			109
R-"-CHj-CH₇-OH	MO ⁶	100	120
	MO ^b	103	122'
	MO ⁴	105	116
	MU"³	100	83
	MO '	83	116
-CH₇-CH₇-NH₇	MO *	101	115
-CH₇-CH₇-CI	MO"⁴	97
b) Vergleichsprüfglieder			111
Monoethanolamin	MO ⁴	92	116"
	MO"³	92	103
CCC(Chlotcholinchlorid)	MO ⁴	98	114
	MO ³	103
Cf ohne Mittel			100
Kontrolle	-	100	(61mg/10Pfl.)
		(66mg/10Pfl.)

I]R = Substituenten in Positionen V(N) dos 1,3-OimethylxAnthins gemäß Formel I 2) Sal*kon*ent(ation 0,5% NaCI t 0.15% KCI

Am wirksamsten war das 1,3-Dimethyl-7-(ß-hydroxyothyl)-xanthin. Dio molare Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Mittel lag dabei eindeutig über den Vergloichssubstarizen Monoethanolamin und CCC.

Beispiel 2: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittat auf den Kornertrag von Winterroggen unter StreSbedingungen

Der Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf den Kornertrag und den Streßindex wurde im Beispiel 2 in einem Gefäßversuch ermittelt. Die Pflanzenanzucht erfolgte in einem Sand-/Boden-Gemisch (2:1, m/m, 6,9kg Substrattrockenmasse je Mitscherlichgefäß). Je KulturgefäC sind 15 Pflanzen bei folgendem Nährstoffangebot kultiviert worden: 1,6g N, 0,5g P, 1,4g K, 0,3g Mg, 0,6g Ca, 30mg Fe und Mikronährstoffe. Der Wasserverbrauch ist täglich durch Wägung ermittelt worden und im Anschluß an jede Wägung ist der Wasserverlust (Evapotranspiration) ersetzt worden. Die Kontrollvariante wurde auf eine Sollbodenfeuchte von 60% der nutzbaren Wasserkapazität angefeuchtet. Die Streßvariante ist während der Produktbildungsphase in drei Trockenphasen von jeweils 1 Woche auf einen oberen Fsuchtesollwert von 35% nWK eingestellt worden. Zugleich wies die Bodenlösung der Kontrollvariante einen mittleren osmotischon Druck von 0,2MPa auf. Der osmotische Druck betrug bei der Streßvariante im Mittel der Produktbildungsphase 0,4 MPa.

Die Untersuchungen in Gefäßen ergaben, daß der Kornertrag unter Streß um -7% erhöht wurde und bei gleichen Aufwendungen über der Ertragswirksamkeit der Vergleichssubstanz lag.

Beispiel 3: Einfluß der erfindungsgemäften Mittel auf den Kornertrag und den Streßtoleranzindex von Winterweizen unter Streßbodingungen

Der Feldversuch wurde auf einem haplic Pheozem mit sehr begrenzter Wasserbereitstellung bei 50% des langjährigen Niederschlagsangebots in der Hauptvegetation durchgeführt.

Tabel'e 2: Einfluß der erfindungsgemäßen Mittel auf den Kornertrjg von Winterroggen (cv. Pluio) unter Streßbedingungen

Mittel	Dosis	Kornertrag	Kornzahl	davon Kornzahl von Ne
	(mg/Gefäß)	(g/Gefäß)	(Stück/Gefäß)	benhalmen
				(Stück/Gefäß)
a) erfindungsgemäß
R= "-CH₇-CHr-OH	10	66,9	1913	1001
	(1 10 ^?mol/l)
b) Vergleichsvariante -
Monoethanolamin	10	64,8	1870	972
	(1 10 ²mol/l)
c) ohne Mittel
Kontrolle mit Streß		62,7	1880	950
(Kontrolle ohne Streß)		68,9	1954	1042

R" ~ Subslituent in Position 7 (N) des 1,3-Dimelliylxanthins gemäß Formel I

Die Versuchsdurchführung erfolgte nach üblichen Methodenstandards (Parzellengröße: 20m², Zahl der Wiederholungen je Prüfglied: 5). Die Düngung und Bestandesführung ist nach Normativen für hohe Erträge (80 GE) vorgenommen worden. Der Stroßtoleranzindcx (STI) wurde wie folgt ermittelt:

Kornortrag bei Streß (Konlroll- bzw. Wirkstoffvariante) Kornertrag ohno Streß (Kontrollvarianto)

Tabelle 3: Ein'luß der erfindungsgemäßon Mittel auf den Kornertrag und den Streßtoleranzindex (STI) von Winterweizen (cv. Arkos) unter hoher Trockenbelastung

Mittel	Dosis (kg/ha)	Kornertrai) (dt/ha)	STI
a) erfindungsgemäß R - "-CH₇-CK₇-OH -CH₇-CH₇-OH	0,25 0,50	43,6 43,1	0,61 0,60
b) Vergleichsvarianten Monoethanolamin CCC(Chlorcholinchlorid)	1,5 2,0	41,6 40,0	0,58 0,55
c) ohne Mittel Kontrollo mit Streß Kontrolle ohne Streß (- 200 mm Zusatzwasser)	-	38,0 72,1	0,53 (1,00)

R" Substituent in Position 7 (N) des 1,3-Dimethylxanthins gemäß Formel I

Claims

Mittel zur Erhöhung der Streßtoleranz von Kulturpflanzen, insbesondere zur Erhöhung der Trocken- und Salztoleranz von Getreide, gekennzeichnet dadurch, daß sie neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen als Wirkstoff ein 1,3-Dimethylxanthin der allgemeinen Formel I

(Formel I)

enthalten, in der für R Aminoethyl (-CH₂-CH₂-NH₂)-Reste, Chlorethyl (-CH₂-CH₂-CI)-ReSIe oder aber vorzugsweise Hydroxyl (-CH₂-CH₂-OH)-ReSIe stehen können.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Mittel zur Erhöhung der Streßtoleran,? von Kulturpflanzen. Es kann insbesondere zur Verbesserung der Toleranz bei Kulturpflanzen gegenüber abiotischen Stressoren in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion angewendet werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, daß Ertragsdepressionen vorrangig durch physiologische Trockenheit verursacht werden. Darüber hinaus weisen etwa 1 Milliarde ha landwirtschaftlicher Nutzfläche der Erde ertragssenkende Salzgehalte im Bodensubstrat auf. Auch in humiden Klimazonen steigt die Salzkonzentration im Bodenwasser während zeitweiliger Trockenheit vor allem bei hoher Mineraldüngung, auf pflanzenphysiologisch ungünstige Werte an. Besonders salzempfindlich sind dabei bekanntlich keimende Pflanzen sowie Jungpflanzen. Zur Abschwächung dieser ertragssenkenden Salzeffexte werden beispielsweise Bodenbehandlungen mit Gips vorgenommen, die abef mit einem enormen Transport- und Energieaufwand verbunden sind. Es ist ferner bekannt, durch Züchtung von salztoleranten Pflanzen das Salzproblem zu lösen. Wesentliche Erfolge konnten auf diesem Wege aber noch nicht erreicht werden. Durch Einsatz von Pnytohormonen und synthetischen Wirkungsanaloga der Phytohormone sind bekanntlich Verbesserungen möglich (DDPS 218260, DD-PS 217408, DDPS 217409 und DD-PS 217410). Auch bei Anwendung von wachstumsregulierend wirkenden quaternären Ammoniumbasen ist bekanntlich eine Erhöhung der pflanzlichen Salztoleranz erreichbar (DD-PS 215686, DD-PS 215688). Die Wirkung der Phytohormone und synthetischen Wachstumsregulatoren ist jedoch unter bestimmten Bedingungen unzureichend. Die Wirkungsunsicherheit der Gibberelline undCytokinine mit Phytohormoncharakter beruht u.a. darauf, daß diese Substanzen gleichzeitig die Transpiration erhöhen und dadurch die Wasserstatusstabilität der Pflanzen erniedrigt wird. Bei Anwendung des Wachstumshemmors Chlorcholinchlorid kann unter Salzbedingungen die Schwelle von wachstumshemmenden Einflüssen überschritten werden, so daß dann keine Ertragsvorteile durch Mitteleinsatz resultieren. Ferner ist die Herstellung von Phytohormonen sehr kostenaufwendig und der Einsatz von Chlorcholinchlorid mit toxikologischen Problemen behaftet. Toxikologisch ungünstig sind auch salzstreßabschwächende Hydroxylaminderivate (DD-PS 216159) zu bewerten. Eine Salzt "«!eranzverbesserung, die zugleich mit einer ertragssteigernden Wasserhaushaltsoptimierung gekoppelt ist, wird auch durch kostengünstige biogene und synthutischo Ethanolamine an Einzelpflanzen und ir Feldbeständen erreicht (DD-PS 255871, DD-PS 151104). Durch Anwendung von Brassinolidcn kann die Salztoleranz, Käl'.eresistenz und Resisterz gegenüber Herbiziden bei Kulturpflanzen unter Umgehung toxikologischer Nachteile erhöht weidon (JP-PS 57-118503, JP-PS 60-113567, DE-OS 3533633). Brassinolidu sind jedoch teuer, so daß eir Praxiseinsatz an eine höhere Ertragswirksamkeit unter Fcldbedingungen oder eino Dosierverringerung bei gleicher Wirksamkeit geknüpft ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Mittel zur Erhöhung der Streßtoleranz von Kulturpflanzen, insbesondere zur Erhöhung der Salz-und Trockentoleranz mit verbesserter resistonzphysiologi"cher Aktivität zu entwickeln, die kostengünstig herstellbar sind und toxikologisch günstige Eigenschaften besitzen sowie hinsichtlich des Umweltschutzes unbedenklich sind.