DD213949A1 - METHOD FOR GAS ANALYTIC SELECTION OF EFFECTORS USING CELL SUSPENSIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung "Verfahren zur gasanalytischen Selektion von Effektoren mittels Zellsuspensionen" dient der Suche nach Pflanzenschutzmitteln. Sie verfolgt das Ziel ueber die Testung der biologischen Aktivitaet von Effektoren mittelsphotosynthetischer und respiratorischer Gaswechselumsatzanalysen von autotrophen und heterotrophen Zellsuspensionskulturenund entsprechender Auswertung der Analysenergebnisse neben der sicheren Selektion primaerer Photosynthesehemmer und primaerer Atmungseffektoren auch die Wirkspezifik besonders der photosynthetischen und respiratorischen Gaswechselumsatzbeeinflussung zu charakterisieren. Die Erfindungbasiert auf einem Auswertungsverfahren, das die entwicklungsbedingteBeeinflussung der photosynthetischen und resoiratorischen Gaswechselumsaetze substanzbehandelter Zellsuspensionen nutzt. Die Fig.3 illustriert anhand von Wirkbildern fuer die beiden Gaswechselumsatzbeeinflussung durch 3 Effektoren, dass das Auswertungsverfahren darueber hinaus Informationen ueber Einsetzen, Verlauf und Bestaendigkeit der Wirkungsauspraegung in Abhaengigkeit von der Dosis und von der Einwirkungsdauer der Effektoren sowie ueber Art und Weise der Wirkungsausloesung liefert. Weiterreichende Aussagemoeglichkeiten zur Beeinflussung der Gaswechselumsaetze durch Effektoren sind mittels Simultananalyse und Kombination der Analysenmethoden und anschliessenden vergleichenden Betrachtungen moeglich.The invention "Process for the gas-analytical selection of effectors by means of cell suspensions" serves the search for pesticides. It pursues the goal of testing the biological activity of effectors of medium-photosynthetic and respiratory gas turnover analyzes of autotrophic and heterotrophic cell suspension cultures and corresponding analysis of the analysis results in addition to the safe selection of primary photosynthesis inhibitors and primary respiratory effectors to characterize also the specific activity especially of the photosynthetic and respiratory gas turnover control. The invention is based on an evaluation method that exploits the developmental influence of the photosynthetic and resoiratory gas exchange of substance-treated cell suspensions. FIG. 3 illustrates, on the basis of effect images for the two gas exchange effects influenced by 3 effectors, that the evaluation method also provides information on the onset, course and persistence of the effect expression as a function of the dose and the duration of action of the effectors as well as the mode of action release. More extensive statements on influencing the gas exchange by effectors are possible by means of simultaneous analysis and combination of analytical methods and subsequent comparative considerations.
Description
Verfahren zur gasanalytischen Selektion von Effektoren mittels ZellsuspensionenMethod for the gas-analytical selection of effectors by means of cell suspensions
Pflanzenschutzmittelorschung, Suche nach Regulatoren biologischer Prozesse, Haturstoffchemie, UmweltschutzPlant protection research, search for regulators of biological processes, Haturstoffchemie, environmental protection
Ss ist bekannt, daß für die Indikation der biologischen Aktivität von Effektoren Zellsuspensionen einzelliger Grünalgen genutzt werden können· Nach dem Patent "Verfahren zur Selektion biochemisch wirksamer Substanzen", DD WPIt is known that for the indication of the biological activity of effectors, cell suspensions of unicellular green algae can be used · According to the patent "Method for the selection of biochemically active substances", DD WP
Sfy Z3fy , lassen sich mittels autotroph kultivierter Zellsuspensionen diejenigen Chemikalien aus einer Stichprobe selektieren, die den fundamentalen Prozeß des autotrophen Zellwachstums, die Phot©synthese, unmittelbar oder mittelbar beeinträchtigen oder fördern. Geht man von heterotroph kultivierten Seilsuspensionen aus, so lassen sich nach diesem Verfahren aus einer Stichprobe von Chemikalien diejenigen selektieren, die den fundamentalen Prozeß des heterotrophen Zellwachstums, die Atmung, unmittelbar oder mittelbar beeinträchtigen oder fördern« Verfährt man nach diesem Verfahren, so sind prinzipiell Sfy Z3fy , autotrophically cultivated cell suspensions can be used to select those chemicals from a random sample that directly or indirectly affect or promote the fundamental process of autotrophic cell growth, the photosynthesis. Assuming heterotrophically cultured rope suspensions, it is possible by this method to select from a sample of chemicals those which impair or promote the fundamental process of heterotrophic cell growth, respiration, directly or indirectly. "If one proceeds according to this method, then in principle
qualitative und quantitative Aussagen zur biologischen Wirksamkeit der-au prüfenden Effektoren möglich« Bei Festlegung einer wünschenswerten minimalen Wirkkon- . zentration der au untersuchenden Chemikalien in Masseprozent oder in Mol pro Liter, erlauben beide Testvarianten, qualitative Angaben zur Wirksamkeit im Sinne "wirksam" oder "nicht wirksam". Durch Konfrontation der Zellsuspensionen mit abgestuft konzentrierten Lösungen der zu prüfenden Substanzen und nachfolgenden Vergleich mit parallel kultivierten unbehandelten Kontrollsuspensionen sind über Dosis-Wirkungs-Analysen quantitative Angaben über die Hemmaktivität der Effektoren zugänglich, Die nach diesen Verfahren als "biochemisch-wirksam" eingestuften Substanzen bilden aber hinsichtlich ihrer Wirkungs-. weise keine einheitliche Gruppe, Sie können die Photosynthese bzwo die Atmung unmittelbar beeinflussen, also als primäre Photosyntheseeffektoren oder primäre Atmungshemmer wirken. Aber es besteht auch die Möglichkeit, daß sie nur mittelbar bzw, im Ergebnis ihrer Metabolisierung den Photosyntheseprozeß bzw, die Atmung tangieren, während sie ihre Hauptwirkung in anderen Stoffwechselbereichen manifestieren. Informationen hierüber sowie die Selektion von vorrangigen Photosynthesehemmern oder Atmungshemmern? von nicht primären Photosynthese- bzw, Atmungseffektoren, die Aufdeckung von Permeations-Effekten und die Selektion von Hemmern der Licht- und der Dunkelreaktion ermöglichen das "Verfahren zur gasanalytischen Selektion von Effektoren mittels autotropher Zellsuspensionen" und das "Verfahren zur gasanalytischen Selektion von Effektoren mittels heterotropher Zeilsuspensionen".qualitative and quantitative statements on the biological efficacy of the testing effectors are possible «When establishing a desirable minimum effect. concentration of the chemicals under investigation in percentage by mass or in moles per liter, both test variants allow qualitative data on efficacy in terms of "effective" or "not effective". By confronting the cell suspensions with graduated concentrated solutions of the substances to be tested and subsequent comparison with parallel cultured untreated control suspensions, quantitative data on the inhibitory activity of the effectors are available via dose-response analyzes. However, the substances classified as "biochemically active" by these methods form in terms of their impact. If you do not have a uniform group, you can directly influence photosynthesis or respiration, ie act as primary photosynthetic effectors or primary respiratory inhibitors. But there is also the possibility that they only indirectly or, as a result of their metabolization, affect the process of photosynthesis or respiration, while manifesting their main action in other metabolic areas. Information about this as well as the selection of priority photosynthesis inhibitors or respiratory inhibitors ? non-primary Photosynthese- or, respiratory effectors, the detection of permeation effects and the selection of inhibitors of light and dark reaction allow the "method for gas-analytical selection of effectors using autotrophic cell suspensions" and the "method for gas-analytical selection of effectors using heterotrophic cell suspensions. "
Beide Verfahren basieren auf einem Auswertungsmodus, der die entwicklungsbedingte Beeinflussung des photosynthetischen bzw* des resniratorischen GaswechselUmsatzes wieBoth methods are based on an evaluation mode, which determines the developmental influence on the photosynthetic or the gas exchange rate
SauerstoffUmsatz und Kohlendioxidumsatz substanzbehandelter autotropher bzw. heterotropher Zellsuspensionen nutzt« Die vorgeschlagenen Äuswert längsverfahren sind darüber hinaus in der Lage, den Wirkungsverlauf näher au charakterisieren. Trotz dieser Fortschritte erlauben beide Verfahren keine Aussagen darüber, ob die Effektoren nur oder hauptsächlich die Photosynthese oder die Atmung hemmen bzw· ob beide Stoffwechselprozesse im Ergebnis der Metabolisierung der Wirkstoffe spezifisch oder unspezifisch tangiert werden,Oxygen utilization and carbon dioxide turnover of substance-treated autotrophic or heterotrophic cell suspensions utilizes "The proposed longitudinal aortic methods are also able to characterize the course of action more closely. Despite these advances, both methods do not permit any statements as to whether the effectors inhibit only or mainly photosynthesis or respiration, or whether both metabolic processes are specifically or non-specifically affected as a result of the metabolization of the active substances.
Da das "Verhältnis der Hemmung des Photosyntheseprozesses zur Hemmung des Atmungsprozesses auch für den möglichen Einsatz der potentiellen Herbizide in der Vorauf1 auf- oder Hachauflaufbehandlung von Bedeutung ist, ergibt sich der Wunsch nach einem Verfahren, das zwar ebenfalls auf Suspensionskultüren einzelliger Grünalgen beruht, dessen Auswertungsmodus jedoch neben der Selektion vorrangiger Photοsynthese- und Atmungshemmer auch die genauere Charakterisierung der Effektoren hinsichtlich ihrer Wirkspezifik auf die Photosynthese- und Atmungsprozesse erlaubt»Since the ratio of the inhibition of the photosynthetic process to inhibit the respiratory process is also important for the potential use of the potential herbicides in the pre-emergence or postemergence treatment, there is a desire for a process which, although also based on suspension cultures of unicellular green algae, its mode of evaluation However, in addition to the selection of priority photoresynthesis and respiratory inhibitors, the more precise characterization of the effectors with respect to their specific effect on the photosynthesis and respiration processes is allowed »
Die Erfindung verfolgt das Ziel, für die fests der biologischen Aktivität von Effektoren mittels photosynthetischer und respiratorischer Gaswechselumsatzanalysen von autotrophen und heterotrophen Suspensionskulturen einzelliger Grünalgen einen Auswertungsmodus vorzuschlagen, der neben einer Selektion primärer Photosynthesehemmer und primärer Atmungseffektoren sowie einer Selektion von Effektoren, die nicht primär die Photosynthese bzw« Atmung tangieren, aber biologisch wirksam sind, auch die Wirkspezifik besonders der photosynthetischen und respiratorischen Gaswechselumsatzbeeinflussungen zu charakterisieren und zu vergleichen erlaubt.The invention aims to provide for the fests the biological activity of effectors by means of photosynthetic and respiratory gas turnover analysis of autotrophic and heterotrophic suspension cultures of unicellular green algae an evaluation mode, in addition to a selection of primary photosynthesis inhibitors and primary respiratory effectors and a selection of effectors, not primarily photosynthesis or affect the respiration, but are biologically effective, also to characterize and to compare the specific effect of the photosynthetic and respiratory gas turnover influences.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels eines speziellen Auswertungsverfahrens auf der Grundlage von Vergleichen der Analysenergebnisse der photosynthetischen und respiratorischen GaswechselUmsätze substanzbehandelter autotroph und heterotroph kultivierter einzelliger Grünalgensuspensionen primäre Photosyntheseeffektoren,.primäre nichtphotosynthetische Effektoren, primäre Atmungseffektoren und nicht primär die Atmung tangierende Effektoren bzw, unspezifische Photosynthese- und Atmungseffektoren zu charakterisieren und zu differenzieren· Insbesondere erlaubt die Erfindung die sichere Identifizierung von Photosynthesehemmern und Atmungseffektoren und damit eine Selektion von Effektoren, die vorrangig als Hachauflaufherbizide oder Vorauflaufherbizide genutzt werden können. Das Auswertungsverfahren liefert darüber hinaus Informationen über Einsetzen, Verlauf und Beständigkeit der Wirkungsausprägung in Abhängigkeit von der Dosis und von der Einwirkungsdauer der Effektoren, über Art und Weise der Wirkungsauslösung wie Soforthemmung der Photosynthese und/oder der Atmung über Permeations- und Transρortproblerne sowie über den Wirkungsmechanismus des Effektors.The invention is based on the object, by means of a special evaluation method based on comparisons of the analysis results of the photosynthetic and respiratory GaswechselUmätze sets of autotrophic and heterotrophically cultured unicellular green algal suspensions primary photosynthesis effectors .primary non-photosynthetic effectors, primary respiratory effectors and not primarily affecting the respiratory effectors or unspecific In particular, the invention allows the reliable identification of photosynthetic inhibitors and respiratory effectors and thus a selection of effectors that can be used primarily as Haufauflaufherbizide or Vorauflaufherbizide. The evaluation method also provides information on the onset, course and persistence of the effect expression as a function of the dose and the duration of action of the effectors, on the mode of action triggering such as fast inhibition of photosynthesis and / or respiration via permeation and translocation problems as well as via the mechanism of action of the effector.
Beim "Verfahren zur gasanalytischen Selektion von Effektoren mittels Zellsuspensionen" verfährt man zunächst grundsätzlich so, wie es das "Verfahren zur Selektion biochemisch wirksamer Substanzen" empfiehlt, also definierte Mengen chemischer Verbindungen parallel oder simultan mit autotroph und heterotroph kultivierten Zellsuspensionen einzelliger Grünalgen in unmittelbaren Kontakt bringt und diese Proben parallel mit unbehandelten Vergieichskultüren bei einheitlicher 'Temperatur zwischen 20 0C und 38 0G im Licht bzw· im Dunkeln belüftet, so daß sie auf der Grundlage der sich vollziehenden Photosynthese- und Atmungs-In the "method for gas-analytical selection of effectors using cell suspensions", the procedure is basically as recommended by the "method for selecting biochemically active substances", ie bringing defined quantities of chemical compounds into direct contact simultaneously or simultaneously with autotrophically and heterotrophically cultured cell suspensions of unicellular green algae and these samples or parallel with untreated Vergieichskultüren with a uniform 'temperature between 20 0 C and 38 0 G in the light · aerated in the dark, so that it on the basis of changes taking place photosynthesis and respiration
prozesse wachsen and sich ent?/i ekeln· Kontinuierlich oder au festgelegten Zeitpunkten werden dann Proben und Vergle'ichskulturen oder Anteile von beiden parallel oder in definierter Folge durch Analyse, des photosynthetischen bzw· respiratorischen SauerstoffUmsatzes mittels Paramagnet-Gasanalysatoren, sauerstoffsensitiver Elektroden, polarografischer und anderer elektrochemischer Meßketten, manometrischer Verfahren oder der Winkler-Methode und/oder des photosynthetischen bzw«, respiratorischen Kohlendioxidumsatzes mittels Infrarot-Gasanalysatoren, ^C-Methode, photometrischen Methoden und pH-Messungen untersucht und die dabei gewonnenen Ergebnisse beider Testvarianten vergleichenden Betrachtungen unterzogen·Processes grow and degrade continuously or at fixed times then samples and cultures or portions of both are analyzed in parallel or in a defined sequence by analysis, photosynthetic or respiratory oxygen conversion by paramagnetic gas analyzers, oxygen sensitive electrodes, polarographic and other electrochemical measuring chains, manometric methods or the Winkler method and / or the photosynthetic or respiratory carbon dioxide conversion by means of infrared gas analyzers, ^ C method, photometric methods and pH measurements examined and subjected to the results obtained in both test variants comparative considerations.
1« Ausführungsbeispiel1 «embodiment
Ton den zu prüfenden Substanzen A bis Ξ werden in einem Autotrophtest die Beeinflussung der photosynthetischen Sauerstoffproduktion und des photosynthetischen Kohlendioxidverbrauchs und in einem Heterotrophtest die Beeinflussung der respiratorischen Kohlendiosidproduktion und des respiratorischen SauerstoffVerbrauchs untersucht. Hierzu werden autotroph und heterotroph kultivierte Zellsuspensionen einseiliger Grünalgen der Species Chlorella vulgaris var. vul» garis, Stamm BÖHM und BOPJTS 1972/1 in einer Suspensionsdichte von 12 3 10 Zellen/cm-3 mit verschiedenen konzentrierten wässrigen oder Limethylsulfosid-Lösungen der zu prüfenden Substanzen A bis E beimpft und zusammen mit unbehandelten Kontrollen bei 37,5.0C im Licht bzw» bei der Heterotrophvariante im Dunkeln belüftet, wobei in diesem Fall Glukose als organische Kohlenstoffquelle eingesetzt wird, so daßThe influence on the photosynthetic oxygen production and the photosynthetic carbon dioxide consumption are examined in an autotroph test for the substances A to zu to be tested, and in a heterotroph test the influence on the respiratory carbon dioxide production and the respiratory oxygen consumption. To this end, autotrophically and heterotrophically cultivated cell suspensions of monotidal green algae of the species Chlorella vulgaris var. Vulgaris, strain BÖHM and BOPJTS 1972/1 in a suspension density of 12 3 cells / cm- 3 with different concentrated aqueous or Limethylsulfosid solutions of the substances to be tested A to E and inoculated with untreated controls at 37.5. 0 C in the light or in the Heterotrophvariante vented in the dark, in which case glucose is used as the organic carbon source, so that
alle erforderlichen Voraussetzungen für die Photosynthese bzwβ für die Atmung gegeben sind«all necessary conditions for photosynthesis resp. respiration are given «
Die Analyse der photosynthetischen und respiratorischen Sauerstoff- und Kohlendioxidumsätze erfolgt nach einer spezifisch entwickelten Meßanordnung, die durch Kopplung von kommerziell erhältlichen Infrarot- und Paramagnet-Gasanalysatoren eine gleichzeitige Bestimmung der Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentrationen der entwicklungsbedingten Gaswechselumsätze an 6 Meßplätzen im offenen Gasstrom mit hoher Genauigkeit ermöglicht. Während der Gaswechselumsatz der in Fährlösung suspendierten Zellen in den unbehandelten Yergleichskulturen einer normalen autotrophen bzw. heterotrophen Wachst umsentwicklung entspricht, werden die Kohlendioxid- und SauerstoffUmsätze in den mit Chemikalien versetzten Chlorellasuspensionen während des ?/achstuma lind der Entwicklung mehr oder weniger beeinflußt, wenn verschiedene Substanzkonzentrationen den Photosynthese- oder den Atmungsprozeß mehr oder weniger stören.The analysis of the photosynthetic and respiratory oxygen and carbon dioxide sales is based on a specifically developed measuring arrangement, which allows simultaneous determination of the oxygen and carbon dioxide concentrations of the developmental gas exchange conversions at 6 measuring stations in the open gas stream with high accuracy by coupling commercially available infrared and Paramagnet gas analyzers , While the gas exchange turnover of the cells suspended in the broth in the untreated comparator cultures corresponds to a normal autotrophic growth, the carbon dioxide and oxygen conversions in the chemical chlorella suspensions are more or less affected during evolution of the mixture when different concentrations of substance disturb the photosynthesis or the respiratory process more or less.
Die Ergebnisse der Analysen für die Substanzen A bis F sind den Figuren 1 bi3 2 zu entnehmen· Beide Figuren enthalten in den oberen Hälften die Wirkbilder für die Beeinflussung der Photosynthesegeschwindigkeit und in den unteren Hälften die Wirkbilder für.die Beeinflussung der Respirationsgeschwindigkeit durch diese Substanzgruppe. Aus praktischen Gründen werden die Wirkbilder in Form v-on Auftragungen der Sauerstoffproduktionsgeschwindigkeit - obere Hafte der Figuren - bzw. der Kohlendioxidproduktionsgeschwindigkeit untere Haften der Figuren - dc/dt in Pikoliter pro Stunde und Zelle - pl h Zelle-"* - als Funktion der Zeit vorgestellt, wobei der Maßstab de : dt für die Respirationsgeschwindigkeit, dem natürlichen Verhältnis ηahekomment, auf das zehnfache gestreckt wurde·The results of the analyzes for substances A to F are shown in FIGS. 1 to 2. Both figures contain in the upper halves the action patterns for influencing the rate of photosynthesis and in the lower halves the action patterns for the influencing of the respiration rate by this substance group. For practical reasons, the modes of action are in the form of v-on plots of oxygen production rate - upper adhesion of the figures - or the carbon dioxide production rate lower adhesion of the figures - dc / dt in picoliters per hour and cell - pl h cell - "* - as a function of time presented, wherein the scale de: dt for the respiration rate, the natural ratio ηahekomment, was stretched tenfold ·
Die Mit K bezeichneten Graphen sind jeweils die entsprechenden Gasumsatz-Geschwindigkeits-Zeit-Kurven der unbehandelten Kontrollen von der nullten bis- zur achten Stunde und die mitThe graphs labeled K are respectively the corresponding gas turnover rate-time curves of the untreated controls from the zeroth to the eighth hour and those with
den Ziffern 1 bis 5 bezeichneten Graphen die entsprechenden Gasumsatz-Geschwindigkeits-Zeit-Kurven für die mit abgestuften, zunehmenden Konzentrationen der Substanzen A bis P versetzten Proben 1 bis 5* Die senkrechten Pfeile kennzeichnen die Appiikationszeitpunkte, die meist in der Sähe der vierten Zyklusstunde liegen.1 to 5 are graphs showing the corresponding gas turnover-velocity-time curves for the samples 1 to 5 staggered with graded, increasing concentrations of the substances A to P. The vertical arrows indicate the application times, which are mostly in the fourth cycle hour ,
Die Wirkbilder der Substanz A in Pig. 1, A sind für Triazole wie Amitrol typisch. Uach Wirkstoffzugabe fällt die. Photosynthesegeschwindigkeit und die Atmung relativ längsam? aber konzentrationsabhängig ab. Solche Verbindungen besitzen eine unspezifische Wirkung, d. tu, sie tangieren die verschiedensten Wirkorte. Langzeitig kommt es zur Überlagerung direkter Wirkungen sowohl auf die Photosynthese als auch auf die Atmung und indirekter Effekte in den Yiirkbildern. Besonders auffällig ist, daß die Beeinflussung durch gleiche f/irkstoffkonzentrationen, bei 3eachtung des Verhältnisses von 1 : 1© beider Gaswechselumsätze, sich in ähnlicher Weise in beiden Wirkbildern widerspiegeln·The effects of the substance A in Pig. 1, A are typical of triazoles such as amitrole. After drug addition falls the. Photosynthesis rate and breathing relatively slow ? but dependent on concentration. Such compounds have a nonspecific effect, i. well, they affect the most diverse places of action. Over time, there is a superposition of direct effects on photosynthesis as well as on respiration and indirect effects in the Yiirk pictures. It is particularly noticeable that the influence of the same concentrations of the active substance, taking into account the ratio of 1: 1 © of both gas exchange conversions, is reflected in a similar manner in both effects.
Die Analyse der photosynthetischen und respiratorischen Gaswechselumsätze der Substanz B zeigen die Wirkbilder Pig. 1, B, In diesen Fällen wird das entwicklungsbedingte Anwachsen der Gaswechselumsatzgeschwindigkeiten, abgesehen von sehr hohen Dosen, wo sich verschiedenste Wirkstoffeffekte überlagern, gegenüber der Kontrolle partiell vermindert oder völlig gehemmt. Diese Wirksamkeitsphasen dauern dosisabhängig eine oder mehrere Stunden· Danach ergibt sich eine Wirksamkeitssteigerung infolge der Überlagerung verschiedenster direkter und indirekter Effekte. Insbesondere die Wirkkurven der niederen Konzentrationen spiegeln im ersten Wirksamkeitsabschnitt den Wirkungsmechanismus der Substanzen wider. Im späteren Kurvenverlauf widerspiegeln sich tu a. Membran- und Atmungseffekte sowie weitere Wirkungen· Im Unterschied zur Substanz A sind zur Auslösung ähnlicher Effekte in .beiden Wirkbildern für die Atmungsbeeinflussung vergleichsweise höhere Wirkstoffkonzentrationen nötig. Dies weist aufThe analysis of the photosynthetic and respiratory gas turnover of substance B show the effect pictures Pig. 1, B, In these cases, the evolutionary increase in gas exchange rates, except for very high doses, where a variety of drug effects are superimposed, compared to the control is partially reduced or completely inhibited. These efficacy phases last for one or more hours depending on the dose. Thereafter, there is an increase in efficacy due to the superimposition of various direct and indirect effects. In particular, the activity curves of the low concentrations reflect the mechanism of action of the substances in the first activity section. In the later curve tu a. Membrane and respiratory effects as well as other effects · In contrast to substance A, comparatively higher concentrations of active substance are needed to trigger similar effects in the two active agents for influencing respiration. This indicates
eine stärkere partielle Hemmung der Photosynthese. Die sehr ähnlichen Wirkbllder der Substanz C in Pig· 1, G zeigen, daß sofort nach der Wirkstoffapplikation die Gaswechselgeschwindigkeiten stark und dosisproportional abfallen, anschließend wieder relativ stark ansteigen, um sich dann auf eine dosisproportionale Inhibition des entwicklungsbedingen Gaswechselzuwachses einzustellen. Wie aus Vergleichsmessungen mit 2,4-D und dem Uatriumsalz der 2,4-D hervorgeht, resultiert der v-förmige Angangsteil der ?/irkkurven aus einem intrazellulären pH-Effekt, der die Gaswechselgeschwindigkeit unmittelbar tangiert, Derartige Erscheinungen ergaben sich bei der Störung des H -Ionengradienten an den Thylacoiden und haben infolge der Reparatureffekte nur kurzzeitigen Charakter, Bei der Hemmung im anschließenden Wirkbildabschnitt dürften sich wiederum direkte Effekte im Photosynthese- bzw« Atmungsbereich und indirekte Wirkungen, die aus der Konfrontation anderer Metabolismen resultieren, Hukleinsäurehaushalt etc., überlagern. Die auffallenden Übereinstimmungen der Wirkbilder und ihre _Spe_zifik,_.j7_eisen auf unepezifische Beeinflussungen der Photosynthese- und Atmungsprozesse hin«a stronger partial inhibition of photosynthesis. The very similar active substance C in Pig · 1, G show that immediately after the drug application, the gas exchange rates fall sharply and dose proportionately, then increase again relatively strong, and then adjust to a dose proportional inhibition of developmental gas exchange growth. As can be seen from comparison measurements with 2,4-D and the sodium salt of 2,4-D, the V-shaped initial part of the / Irkkurven results from an intracellular pH effect, which directly affects the gas exchange rate, Such phenomena resulted in the disorder As a result of the repair effects, the inhibition in the subsequent active image section is likely to be superimposed by direct effects in the photosynthetic or respiratory area and indirect effects resulting from the confrontation of other metabolisms, huicin acid balance, etc. , The conspicuous correspondences of the active pictures and their _specifics_, point to unpecific influences on photosynthesis and respiration processes. «
Während die Wirkbilder der Substanzen A bis C in Pig» 1 für die Photosynthese und die Atmungsbeeinflussung vergleichbar waren, zeigen die Wirkbilder für die Substanzen D bis P, . Fig. 2, D bis F, für beide Test-v-arianten deutliche Unterschiede·While the effects of the substances A to C in Pig »1 were comparable for photosynthesis and the influence of respiration, the effect pictures for the substances D to P,. FIGS. 2, D to F show significant differences for both test v variants.
So wird die Photosynthesegeschwindigkeit durch die Substanz D relativ schnell dosisabhängig verringert, was die ersten Kurvenabschnitte im entsprechenden Wirkbild Pig» 2, D verdeutlichen. Die Atmung wird zwar in ähnlicher Weise aber mit geringerer Geschwindigkeit beeinflußt, wie das Wirkbild Fig. 2, D, untere Hälfte, veranschaulicht.Thus, the speed of the photosynthesis is reduced by the substance D relatively quickly in a dose-dependent manner, as illustrated by the first curve sections in the corresponding active image Pig »2, D. Although the breathing is influenced in a similar manner but at a slower speed, as the active image Fig. 2, D, lower half, illustrates.
Für die Substanz E wurden die beiden Wirkbilder in Fige 2, E gefunden. Die photosynthetische Sauerstoffproduktion wird,For the substance E, the two active images in Fig e 2, E were found. The photosynthetic oxygen production becomes,
wie auch hier die ersten Kurvenabschnitte zeigen, dosisabhängig gehemmt, v/obei starke Konzentrationen in Abhängigkeit der zunehmenden Dosis in immer kürzerer Zeit au einer totalen Hemmung, ja sogar zu einer Umkehrung des photosynthetischen Gaswechselumsatzes zu einem respiratorischen Gaswechselumsatz führen. Auch das Wirkbild für die Respirationsbeeinflussung durch Substanz S zeigt komplizierte Gasumsatzgeschwindigkeits-Zeit-Kurven, die auf verschiedene nacheinander verlaufende und sich gegenseitig durchdringende Wirkungseffekte hinweisen. Allerdings sind zur Auslösung dieser Wirkungsverläufe vergleichsweise zur Photosynthesebeeinflussung höhere Wirkkonzentrationen dieser Substanz nötig.as shown here, the first sections of the curve are inhibited in a dose-dependent manner, leading to a total inhibition, even to a reversal of the photosynthetic gas turnover, to a respiratory gas turnover, depending on the increasing dose in ever shorter time. Also, the effect image for the Respirationsbeeinflussung by substance S shows complicated gas turnover rate-time curves that point to various successive and mutually penetrating effect effects. However, in order to trigger these courses of action, comparatively to the influence of photosynthesis, higher active concentrations of this substance are necessary.
Damit ist diese Substanz als ein Photosynthesehemmer einzustufen.Thus, this substance is classified as a photosynthesis inhibitor.
Die Beeinflussung, der photοsynthetischen und respiratorischen GaswechselUmsätze durch die Substanz F wird durch die Wirkbilder F in Pig. 2 veranschaulicht» Das Wirkbild für die Photosynthesebeeinflussung läßt verschiedene Wirksamkeitsphasen erkennen. Zunächst ist der Einfloß der Substanz relativ gering, steigt dann aber stark an. Obwohl vergleichsweise erst höhere Wirkkonzentrationen die Wirkungsverläufe im Wirkbild für die Atmungsbeeinflussung determinierten, zeigen trotzdem deren Yerläufe vergleichsweise in den ersten Kurvenabschnitten eine stärkere dosisabhängige Atmungshemmung, was auf eine vorrangig unspezifische Atmungshemmung hinweist.The influence of the substances F on the photochemical and respiratory gas exchange rates is indicated by the effect images F in Pig. 2 illustrates »The effect of influencing photosynthesis shows different phases of activity. Initially, the flux of the substance is relatively low, but then increases sharply. Although comparatively only higher concentrations of action determined the action patterns in the active pattern for influencing the respiration, their movements show comparatively in the first sections of the curve a greater dose-dependent respiration inhibition, which indicates a predominantly unspecific respiratory arrest.
Differenzierte bzw. detailliertere Aussagen zur Wirkspezifik solcher Substanzen, besonders mit ähnlichen Wirkspektren für die Gaswechselumsätze in beiden Sestvarianten erhält man, wenn man Auswertungen der Meßdaten in Form von Vergleichen der Photosynthesequotienten Cq /o„q -.Differentiated or more detailed statements on the specifics of action of such substances, especially with similar action spectra for the gas exchange conversions in both variants of the test, are obtained by evaluating the measured data in the form of comparisons of the photosynthetic quotients Cq / o "q -.
rationsquotienten e^/e^ oder durch Yergleichen der ration quotients e ^ / e ^ or by comparing the
Quotienten log Cn /log cnn für die Photosynthesebeein-Quotient log C n / log c nn for the photosynthesis
2 22 2
flussung mit den Quotienten log cc0 / log cQ für diewith the quotient log c c0 / log c Q for the
Atmungsbeeinflussung·Breathing influence ·
2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment
Mit den Substanzen G bis I wird wie im 1. Ausführungsbeispiel verfahren· Die Wirkbilder der Substanzen G bis I für die Photosynthese- und Atmungsbeeinflussung werden in Pig. vorgestellt· Typisch für diese Substanzen ist, daß im Vergleich zur Atmungsbeeinflussung die Wirkbilder für die Photosynthesebeeinflussung sehr ähnlich sind. Vergleichbare Wirkbilder wie für die Substanzen G bis I wurden auch für Harnstoffherbizide, Triazine, Carbamate und Urazide gefunden. Sie verdeutlichen, daß sofort nach der Zugabe des Wirkstoffes die Photosynthesegeschwindigkeit proportional zur Konzentration blockiert wird» Die Wirkungsauslösung resultiert aus der Bindung des Wirkstoffs an ein Eiweiß wie das B-Protein der Elektronentransportkette der Photosynthese, wodurch der jeweilige Lebensprozeß der Zellen partiell oder total unterbunden wird. Die Beeinflussung der Atmungsprozesse durch die Substanzen G bis I zeigen die Wirkbilder G bis I in der unteren Hälfte der Pig. 3. Im Vergleich zur Photosynthesebeeinflussung durch diese Substanz zeigen sich hier qualitative und quantitative Unterschiede. So zeigen auch sehr hohe Konzentrationen der Substanz G, die vergleichsweise hoher sind als 1 bis 5 im Wirkbild Fig. 3, G für die Photosynthesebeeinflus-sung, auf die Atmungsprozesse im Heterotrophtest keinen Einfluß. Solches Verhalten, das auch für Penuron und Simazin nachgewiesen wurde, weist diese Substanz als einen relativ spezifischen Photosynthesehemmer aus.The substances G to I are used as in the first embodiment. The action patterns of the substances G to I for the photosynthesis and respiratory influence are given in Pig. · It is typical for these substances that the action patterns for the photosynthesis influence are very similar compared to the respiratory influence. Comparable knitting patterns as for the substances G to I were also found for urea herbicides, triazines, carbamates and urazides. They illustrate that immediately after the addition of the drug, the speed of photosynthesis is blocked in proportion to the concentration. »The effect is due to the binding of the drug to a protein, such as the B protein of the electron transport chain of photosynthesis, whereby the respective life process of the cells is partially or totally suppressed , The influence of the respiratory processes by the substances G to I show the active images G to I in the lower half of the pig. 3. Compared to the photosynthetic influence of this substance, qualitative and quantitative differences are shown. Thus, even very high concentrations of the substance G, which are comparatively higher than 1 to 5 in the active image Fig. 3, G for the photosynthesis Influence solution, on the respiratory processes in the heterotroph test no effect. This behavior, which has also been demonstrated for penuron and simazine, turns this substance into a relatively specific inhibitor of photosynthesis.
Das Wirkbild für die Beeinflussung der Respiration durch die Substanz H in Pig. 3» H wird im Vergleich zur Photosynthesehemmung nur durch die zehnfache Menge am Wirkstoff verursachtj gleichzeitig ist die Atmungsbeeinflussung im Vergleich zur Photosynthesebeeinflussung bedeutend unspezifischer, was auch diese Substanz als einen primären Photosynthesehemmer ausweist· Ähnliche Wirkeigenschaften wurden auch für das Herbizid Proxinpham nachgewiesen· Im Gegensatz dazu weist das Wirkbild für die Atmungsbeeinflussung der Substanz I in Pig, 3» I» sowie die getesteten Wirkkonzentrationen aus, daß diese Substanz auch primär Wirkorte der Atmungsprozesse zu tangieren vermag, was besonders durch die Atmungsblockierung in Graph 2 Pig» 3» I untere Hälft, illustriert wird.The effect of influencing the respiration by the substance H in Pig. In contrast to photosynthesis inhibition, H is only caused by ten times the amount of the active ingredient. At the same time, respiratory interference is significantly more unspecific than photosynthesis, which also identifies this substance as a primary inhibitor of photosynthesis. Similar activity has been demonstrated for the herbicide proxinpham shows the effect of influencing the effect of substance I in pig, 3 »I» as well as the tested concentrations of active substance, that this substance is also primarily able to affect the sites of respiratory processes, especially due to respiratory blockage in Graph 2 Pig »3» I lower half, is illustrated.
Auch in diesen vorgestellten Fällen sind weitere genauere Charakteristiken der Wirkungsspezifik durch Auswertungen höherer Ordnung, wie sie im ersten Ausführungsbeispiel angedeutet wurden,, möglich·Even in these cases presented, more precise characteristics of the effect specifics by higher-order evaluations, as indicated in the first exemplary embodiment, are possible.
Heben den in den Fig. 1 bis 3 vorgestellten Wirkbildern, gibt es noch eine größere Anzahl qualitativ und quantitativ unterscheidbarer Wirkungsverläufe für die Beeinflussung der photosynthetischen und respiratorischen Kohlendioxid- und SauerstoffUmsätze· Durch Vergleich entsprechender Wirkbilder von neu untersuchten Substanzen, über deren herbizide Wirksamkeit bisher nicht oder wenig bekannt ist, mit einer Wirkbildkartei oder mit Hilfe der elektronischen Datenverarbeitung der Wirkdaten von gut untersuchten, auch kommerziell vertriebenen Herbiziden oder Standardherbiziden, erhält man konkrete Hinweise über ähnliche Wirkorte, Wirkmechanismen, Selektivität und Anwendungsmöglichkeiten solcher Effektoren·Raising the effects presented in FIGS. 1 to 3, there are still a larger number qualitatively and quantitatively distinguishable courses of action for influencing the photosynthetic and respiratory carbon dioxide and SauerstoffUmsätze · By comparison of corresponding active images of newly investigated substances on their herbicidal activity not yet or little is known, with a Wirkbildkartei or with the help of electronic data processing of the active data of well-studied, even commercially distributed herbicides or standard herbicides, one receives specific information about similar sites of action, mechanisms of action, selectivity and applications of such effectors ·
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