LU83842A1 - Praeparat zur steigerung der kaeltebestaendigkeit von kulturpflanzen und verfahren zur verwendung dieses praeparates - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Präparat zur Steigerung der Kältebeständigkeit von Kulturpflanzen, das 0,01 - 70 Gew.-#. einer Verbindung der allgemeinen Formel /1/

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H0-/CH2/n-ltR2 /1/ oder deren Säureadditionsalz oder ein Gemisch von mehreren solchen Verbindungen, 30 - 95 Gew·-# ein 10 oder mehrere flüssige und/oder feste Verdünnungsmittel und 0,1 - 15 Gew.-# oberflächenaktive/n/ und/oder Zusatzstoff/ enthält. Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Verwendung der Präparate.

15 In der allgemeinen Formel /1/ kann n eine ganze

Zahl zwischen 2-5 sein, während R^, Rg und R^ gleich oder abweichend sein und ein Wasserstoffatom > und R3 auch ein Elektronenpaar bgieuten kann ^ oder ein Alkyiradikal bedeuten Jconneüfc Sa iet allgemein bekannt» daaa bei der unterschiedlichen 20 geographischen Verteilung der Pflanzen die klimatischen Bedingungen und vor allem die Temperatur der Umgebung eine entscheidende Rolle spielen. Diese durch die Temperatur verursachte Selektion ist besonders wichtig bei den vom Ernährungsgesichtspunkt 25 unentbehrlichen Getreidearten, Gemüse und Obst. In den ländern mit kontinentalem Klima, wie z.B. auch in Ungarn, müssen die Experten, die sich mit Anbau und Veredlung beschäftigen, ganz genau das Maximum sowohl der Kältebeständigkeit als auch der Frost-30 beständigkeit jeder einzelnen Nutzpflanze kennen. Natürlich kann selbst in Besitz dieser Kenntnisse heute noch nicht vermieden werden, dass es bei der 50 wichtigen Ernte jährlich zu Erostschälien k0Inmt.

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Zur Minderung des unumgehbar scheinenden Risikos sind drei Methoden bekannt· Die-älteste Schutzmethode ist das Räuchern fczw. dessen entwickeltere Variante, die Anwendung von Hebel-5 kerzen, mit deren Hilfe in der direkten Umgebung der gefährdeten Pflanzen durch Rauch bzw. Hebel eine Lufttemperatur über dem Gefrierpunkt gesichert werden soll; gleichzeitig soll dadurch verhindert werden, dass Kaltluft zuströmt· 10 Diese Methode ist technisch schwerfällig, kann nicht bei «jeder Kultur /z.B· bei blühenden Obstbäumen/ angewendet werden, und solange die Gefahr von Prost oder Abkühlen besteht, muss dafür gesorgt werden, dass Hebel bzw· Rauch ständig auf-15 rechterhalten werden, was besonders dann schwer durchführbar ist, wenn die Abkühlung mit starker Luftbewegung /Wind/ einhergeht·

Die andere Schutzmöglichkeit - die .viel bedeutender als die vorherige ist - ist die Zucht 20 von neuen, widerstandsfähigen, kältebeständigen Arten und Sorten mit gleichzeitigem hohem Ertrag·

Dieser Weg ist jedoch einerseits langwierig, andererseits nicht bei jeder Pflanze gehbar, weil bei der Veredlungsarbeit die einzelnen Eigenschaften nur zum 25 Hachteil anderer verbessert werden können· Darüber hinaus gibt es Kulturpflanzen, deren Prostempfindlichkeit so gross ist, dass die Zucht von widerstandsfähigen Pflanzen aussichtslos scheint.

Die dritte Möglichkeit des Schutzes, d.h* die * 50 Behandlung mi't Chemikalien, basiert auf dem Studium der Schäden von Pflanzen und Pflanzenteilen infolge von Prost und der Erforschung des biochemischen Mechanismus dieses Prozesses /liker, R·, Warring, Α·<Γ·, Lyons, J.M·, Breidenbach, R.W.s The cytotogical responses -3- of tomato-seedling cotylédons to chilli'ng and the influence of membrane modifications upon tliese réponses. Protoplasma 90,' 90 - 96 Cl97$/·

Als Ergebnis der Forschungen ist heutzutage 5 schon die Ansicht allgemein akzeptiert, dass-von den Bestandteilen der Membranen der Pflanzenzelle bzw. der Zellpartikel in erster Linie die Lipide bei der Herausbildung der Kältebeständigkeit eine zentrale Rolle spielen.1Vereinfacht kann das mit 10 der Phasenänderungstemperatur der Lipide Zusammenhängen. Bei einer Temperatur, die niedriger als die kritische Temperatur /bei Lipidgemischen als - der Temperaturbereich/ ist, gehen die Membranlipide vom physiologischen flüssigkristallinen 15 Zustand in den sogenannten Festgelzustand über.·

In diesem Pestgelzustand werden alle Punktionen der Membranen /z.B. der aktive Zustand der an die Membranen gebundenen Enzyme, die Semipermeabilität der Membranen, das Ablaufen des Transportprozesses 20 usw./ irreversibel geschädigt. Darüber hinaus erleidet auch ein anderer wichtiger Paktor, die Wasser-Eis-Phasenänderung, bei einer Temperatur unter 0 °C Schaden. Das Wasser in den Geweben· friert zuerst in dem Raum zwischen den Zellen, 25 was in den meisten Pallen noch nicht zum Tod der Pflanzen führt. Das erfolgt nur dann, wenn der Prost auch in die Zelle selbst dringt. In diesem Pall verlieren die Eiweisse und die anderen Makromoleküle auch das gebundene Wasser, das zur 30 Erhaltung ihrer natürlichen Konformation unentbehrlich ist. Ausserdem verursacht die Yolumenzunahme bei der Phasenänderung auch noch mechanische Schäden, was allein schon zum Tod der Pflanze führt.

Aus der Klärung des Mechanismus des Schadens 35 folgt, dass für das Überleben der Pflanze eine * » • f.

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Verzögerung bzw. Verhinderung des Gefrierens innerhalb der Zelle von entscheidender WichiLg-keit ist.

Die Verzögerung des Gefrierens innerhalb 5 der Zelle ist auf verschiedene Weise möglich; so durch eine langsame Abkühlungsgeschwindigkeit /genauer gesagt durch solche Bedingungen, die die Abkühlungsgeschwindigkeit verlangsamen/, : eventuelle Unterkühlung /wobei die wasserlösli- 10 chen kryoprotektiven Stoffe eine Rolle spielen können/, eine Erhöhung der molaren Konzentration der Zellflüssigkeit bzw. die Herausbildung einer Zellenmembranstruktur mit erhöhter Wasserdurchlässigkeitsfähigkeit bei einer niedrigen Temperatur.

15 East alle diese aufgezählten Faktoren können wahrscheinlich auf chemischem Weg, durch .die Behandlung mit Ohemikalien, beeinflusst werden, und das kann also die dritte Möglichkeit des Schutzes sein.

20 Im laufe unserer Forschungen zur Untersuchung der Kältebeständigkeit von Pflanzen wurde festgestellt, dass die Phasenänderungstemperatur, die Permeabilität und die Funktion der Membranlipide grundlegend von drei Faktoren bestimmt werden; 25 - einerseits von der Kettenlänge und Gesättigkeit der Fettsäuren, die in den Lipiden das Glyzerin esterifizieren, - andererseits durch das Erscheinen solcher kryoprotekti- * ver Stoffe bei niedriger Temperatur, die die 30 Fluidität und Wasser dur chlässigkeit der Membranen beeinflussen, - drittens durch die Qualität der einzelnen Lipidarten, der Anteil der Lipiden mit verschiedenen "Kopfgruppen " in den Membranstrukturen und deren 35 Wechselwirkung mit anderen Zellbestandteilen.

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Bei unserer Forschung wurde die Schlussfolgerung gezogen, dass bei der Herausbildung der Kältebeständigkeit der aktuelle physikalisch--chemische Zustand der Membranlipide von ent-5 scheidender Bedeutung ist und dass die Behandlung

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mit Chemikalien auf eine Änderung der Lipidzusammensetzung gerichtet sein muss, wenn dadurch die Kältebeständigkeit gesteigert werden soll.

Eine mögliche Art der Behandlung mit Chemi-10 kalien wäre das Einbringen von fertigen Lipid-molekülen in die Pflanze, was allerdings aus Gründen der Löslichkeit und Permeabilität auf Schwierigkeiten stösst. Eine andere Möglichkeit wäre es, bei der Behandlung solche Regulatoren 15 einzusetzen, die den Lipidhaushalt wunschgemäss ändern. Diese Stoffe sind jedoch sehr teuer, Versuche können mit -ihnen nur in Laborausmassen gemacht werden, und für den grossbetrieblichen Pflanzenanbau sind sie nicht zugänglich.

* 20 Bei unseren Forschungen wurde deshalb ange strebt, solche Präparate zu entwickeln, mit deren Anwendung die Schädigung kälteempfindlicher Kulturpflanzen /Gemüsepflanzen, Gbstbäume, Zierpflanzen,

Blumen, usw./ bei einem Sinken der Temperatur 25 durch'das Wetter, die gleichzeitig für die betreffende Pflanze kritisch ist, verhindert wird, ein Schützen der Kulturpflanzen ermöglicht und die Sicherheit des Anbaus erhöht wird. Ebenfalls wurde angestrebt, Anwendungsverfahren des Präparats 30 auszuarbeiten, mit denen die Kältebeständigkeit der einzelnen Kulturpflanzen am 'wirkungsvollsten gesteigert werden kann.

Als Resultat unserer Forschungen zur Ausarbeitung der vorliegenden Erfindung wurde festge-35 stellt, dass wenn die Pflanzen mit dem erfindungs- * * > • «.

- b - gemässen Präparat behandelt werden, diese Behandlung ihre Kältebeständigkeit wesentlich erhöht.

Das erfindungsgemässe Präparat enthält 0,01 - 70 Gew·-# einer Verbindung der allgemeinen 5 Formel /1/ - H.

H0-/CH2/n-u42 /1/ - ' *3 worin n eine ganze Zahl zwischen 2-5 sein kann, 10 R^, R2 und R^ gleich oder abweichend sein können und ein Wasserstoffabm oder,ein Cn c Alkylradikal vuna R3 auch ein Elektronenpaar bedeuten kanti-D ^ . . bedeuten könneüi - oder deren Säureadditionssalz oder ein Gemisch von mehreren solchen Verbindungen 30 - 95 Gew·-# ein oder mehrere flüssige und/oder 15 feste Verdünnungsmittel und 0,1 - 15 Gew.-# ober-flächenaktive/n/ und/oder Zusatzstoff/e/· Unsere Forschungsarbeiten haben bewiesen, dass von den Verbindungen der allgemeinen Formel /1/ vorteilhaft 2-Hydroxy-äthyl-amin und/oder Trimethyl-ß -20 -hydroxy-äthyl-ammonium-chlorid enthaltende Präparate Schutz gegen die Schädigung durch Temperaturabfall gesichert haben, nachdem die Pflanzen damit behandelt wurden.

Es wurde auch gefunden, dass das Behandlungs-25 verfahren dann am positivsten ist, wenn das Präparat mit einer 0,001 - 5,00 Gew.-#-igen wässrigen Ver-dünnungslöeung auf die zu schützende Kulturpflanze gesprüht wird. In einzelnen Fällen kann das Behandlungsverfahren ein Eintauchen bzw· Beizen der 30 Samen oder Keimlinge in der verdünnten Lösung des Präparats sein.

Unsere Untersuchungen haben auch bestätigt, dass die Phasenänderungstemperatur der Membranlipide durch die Behandlung mit dem erfindungsgemässen 35 Präparat wesentlich gesenkt wird und dadurch gleich- k « * » ' “ · ♦.

- * - zeitig der Überlebensanteil der Pflanzer, die niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind, - d.h. also ihre Kältebeständigkeit - bedeutend erhöht wird* 5 Die Verbindungen der allgemeinen Formel /1/ sind bekannte Verbindungen. Als Diteraturangaben, die sie bzw. ihre Herstellung beschreiben, können z. B. folgende genannt werden: a. Hoüben-Weyl: "Methoden der organischen 10 · Chemie" 4· völlig neugestaltete Auflage /1958/

Band 6/la, S. 412-416 Band 11/2 S. 599 Band 11/2 S. 610 15 b. Kirk-Othmer: "Encyclopedia of Chemical

Technology", 5· Ausgabe, Band 6, S. 19-28 /1979/ c. Sebrell and Harris: "The Vitamins", Band 5, S. 456-437 /1971/, Academia Press, Hew York.

20 Die erfindungsgemässen Präparate, die damit durchgeführten Behandlungen und ihre Wirkung auf die Verbesserung der Kältebeständigkeit werden durch die folgenden Beispiele näher veranschaulicht, ohne dabei d as Schutzbegehren auf sie beschränken 25 zu wollen.

Bispiel 1

In einen Rundkolben mit einem Fassungsvermögen . von 250 ml und einem Rührer werden bei Raumtemperatur 50 g festes Trimethyl-ß -hydroxyäthy 1-ammonium--30 Chlorid /Cholinchlorid/ eingewogen, dann zuerst 5 g Pettsäure-polyhydroxyäther, später 1 g Poly-äthylenglycol-fettsäureester und 3 g Polyäthylen-glycol und schliesslich 42 ml destilliertes Wasser · zugesetzt. Der Rührer wird eingeschaltet und so 35 lange gerührt, bis sich die eingewogenen festen Söffe . · 4 ‘ t . - « - auflögen*

Das erhaltene flüssige Präparat enthält 50 Gew.-$ der Verbindung der allgemeinen Formel /1/.

5 Beispiel 2

In einen Rundkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml und einem Rührer werden bei Raumtemperatur 10 g ïrimethyl-.$ -hydroxyäthyl- tl -ammoniumchlorid eingewogen, 10 g Athylen-10 glyeol, 3 g Fettsäure-polyhydroxyäther und 1 g Polyäthylenglycol-fettsäureester zugesetzt und das Ganze wird mit destilliertem Wasser zu 100 ml ergänzt. Der Rührer wird eingeschaltet und so lange gerührt, bis sich die Stoffe auflösen. Das erhaltene 1 15 flüssige Präparat enthält 10 Gew·-^ der Verbindung der allgemeinen Formel /1/.

Beispiel 3

In einen Rundkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml und einem Rührer werden 30 g ïrimethyl-20 - $ -hydroxyäthyl-ammoniumchlorid und 20 g 2-Hydroxy- äthyl-amin /Athanolamin/ eingewogen, dann 5 g Fett-: säure-polyhydroxyäther und 1 g Polyäthylenglycol- 1 -fettsäureester sowb 3 g Polyäthylenglycol zugesetzt.

Das Ganze wird mit destilliertem Wasser auf 100 ml 25 aufgefüllt und der Rührer wird eingeschaltet. Es wird so lange gerührt, bis sich die festen Stoffe auf-lösvx.

Das erhaltene flüssige Präparat enthält ein Gemisch von zwei Verbindungen der allgemeinen Formel 30 /1/ in einer Konzentration von 50 Gew.-$.

Beispiel 4

In einen Rundkolben mit einem Fassungsvermögen von 250 ml und einem Rührer werden 30 g Irimethyl--hydroxyäthyl-ammoniumchlorid und 30 g 2-Hydroxy-35 äthyl-amin eingewogen, 5 g Fettsäure-polyhydroxy- ' * f.

- 3 - äiher und 1 g Polyäthylenglycol-fettsäureester sowie 3 g Polyäthylenglycol zugesetzt, dann mit destilliertem Y/asser auf 100 ml auf gefüllt, der Rührer eingeschaltet und eine halbe Stunde lang 5 gerührt.

Pas erhaltene flüssige Präparat enthält ein Gemisch von zwei Verbindungen der allgemeinen Pormel /1/ in einer Konzentration von 60 Gew.-#.

Beispiel 3 10 In einen Rundkolben mit einem Passungsver mögen von 250 ml und einem Rührer werden 15 g Trimethyl-$-hydroxyäthyl-ammoniumchlorid und 45 g 2-Hydroxyäthyl-amin eingewogen, 5 g Pett-säure-polyhydroxyäther und 1 g Polyäthylen-15 glycol zugesetzt, dann mit destilliertem Wasser auf 100 ml aufgefüllt. Der Rührer wird eingeschaltet und eine halbe Stunde lang gerührt.

Pas erhaltene flüssige Produkt enthält ein Gemisch von zwei Verbindungen der allgemeinen 20 Pormel /1/ in einer Konzentration von 60 Gew.-#·

Beispiel 6

In einen Rundkolben mit einem Passungsvermögen von 250 ml und einem Rührer werden 0,1 g Trime thyl-^ -hydroxyäthyl-ammoniumchlorid, 0,2 g 25 Pettsäure-polyhydroxyäther und 0,1 g Polyäthylen-glycol-fettsäureester sowie 10 g Polyäthylenglycol-zugesetzt, dann mit destilliertem Wasser auf 100 ml aufgefüllt, das Rühren wurde begonnen und eine halbe Stunde lang fortgesetzt.

30 Das erhaltene flüssige Produkt enthält die

Verbindung der allgemeinen Pormel /1/ in einer Konzentration von 0,1 Gew.-#.

Beispiel 7

Bei unseren Untersuchungen wurde festgestellt, 35 dass sich bei den mit dem erfindungsgemässen Präparat * *.

- jo - behandelten Pflanzen die Zusammensetzung der Membranlipide ändert, was im folgenden veranschaulicht wird.

Auf feuchtem Filterpapier, von licht ab-5 geschlossen und bei einer Temperatur von 25 °C wurden Weizenkörner der Art Miranovskaja 808 2 Tage lang vorgekeimt, dann so auf Gaze gelegt, die auf einen Glasring gespannt wurde, dass die Keimlinge unter die Gaze greifen und 10 senkrecht angeordnet sind. Die Ringe werden dann in Bechergläser gelegt, deren unterer Teil bis in die Höhe der Wurzeln mit schwarzem Papier belegt ist.

Dann wird aus dem flüssigen Produkt nach 15 Beispiel 6 mit wässriger Verdünnung eine solche

Konzentrationsreihe hergestellt, die die Verbindung der allgemeinen Formel /1/ in Konzentrationen von 5, 15, 30 und 60 mM enthält, und diese Verdünnungen werden unter die vorgekeimten Körner so gegossen, 20 dass die Wurzeln hineinreichen. Bei dem Knntroll-muster wird destilliertes Wasser in das Becherglas gegossen.

Die Keimpflanzen werden bei einer Temperatur von 25 °C und einer Lichtstärke von 8000 Lux ge-25 zogen, bei einer 10 ständigen Tagesbeleuchtung und 14 ständiger Nachtlänge werden die Blätter der Keimpflanzen nach 7 tägiger Zucht präpariert, dann . die Lipide extrahiert und die Zusammensetzurg der

Phospholipide bei drei parallelen Mustern mit der 30 Methode von Folch et al. bestimmt.

Die in den Blättern gefundenen wichtigsten Phospholipide waren folgende: Phosphatidsäure /PA/, Phosphatidyl-cholin /PC/, Phosphatidyl-inozitol /Pi/, Phosphatidyl-äthanolanin /FE/, Phosphatidyl-35 -glycerid /PG/ und Phosphatidyl-glyceryl /DPG/.

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Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 enthalten·

Tabelle 1 5 Behandlungen Anteil der Phospholipide /#/ /mM/ PA PC PI PE+PG- DPG· 5 28,4 28,1 9,2 25,6 7,6 10 15 27,6 29,9 10,3 24,7 7,5 30 24,0 31,4 9,9 28,1 6,5 60 19,6 42,4 9,3 21,3 7,4

Kontrolle 30,6 24,2 9,2 27,6 8,3 15 Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass gleich- ze$ig mit dem Einbringen von Cholin-chlorid unter den membranbildenden Phospholipiden das Niveau von PC ständig zunimmt, bei einer Behandlung mit 60 mM im Verhältnis zum unbehandelien Niveau fast doppelt 20 so hoch ist. Das eingebrachte Cholin-chlorid tritt höchstwahrscheinlich mit PA in Addition und liefert PC, davon zeugt das ständige Sinken des PA-Niveaus.

Bei anderen Phospholipiden konnte keine bedeutende

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Änderung beobachtet werden.

25 Beispiel 8

An TieizenkeimpfLanzen nach dem vorhergehenden Beispiel wurden Untersuchungen durchgeführt, wie die Behandlung mit dem erfindungsgemässen Präparat den Phssenänderungsfemperaturbereich der Membran-30 lipide und die Temperaturabhängigkeit der flüssig-kristallinen Eestgelzustände beeinflusst.

Bür die Untersuchung der Phasenänderungstem-peratur haben Pe.y et al. /Eey, A.L., .Varkman, M., Marcsilos, H., Burke, M.J. : Plant Physiol., 63.

35 1220-1222 (1970) / eine ESR-Methode mit der Messung • f ~ Άι~ > auf dem ganzen Blatt ausgearbeitet.

Gemäss einer durch uns weiterentwickelten Methode wurden die 1 cm langen, mit aner Klirip gespaltenen Stücke der Weizenkeimpflanze, die mit 5 der Technik des vorherigen Beispiels gezogen -wurde, in 3 ml einer wässrigen Lösung von TEMPO /2,2,6,6-Tetramethyl-piperidin-oxyl/ mit einer Konzentration von IG mM gelegt, dann wird das die genannte Lösung enthaltende Reagenzglas unter 10 ÿakuum gesetzt· Rach 10 Minuten Infiltrieren waren die Blätter mit der genannten Lösung gesättigt, so haben wir das Vakuum eingestellt. Die Oberfläche der Blätter wurde mit destilliertem "

Wasser abgewaschen, dann, wurden sie nach 5 Minuten 15 Vakuumbehandlung 50 Minuten im Ereien getrocknet.

Die in Paraffinfolie gepackten Blattstücke wurden in das Entnahmerohr des Elektronenspinen-resonanz-Spektroskops /ESR/ gelegt, und in einem Temperaturbereich von -20 °0 - +25 °C wurde das 20 Spektrum auf genommen. Aus der Abhängigkeit der ständigen Lipid-Wasser-Verteilungstemperatur, die aus dem Spektrum berechnet werden kann, vrarden : - auf hier nicht detaillierte Weise - die Anfangsund Endwerte der Phasenänderungstemperatur der Li-25 pide der Blätter ausgerechnet, die'unbehandelt waren, und jener, die mit dem erfindungsgemässer Präparat behandelt wurden.

Tabelle 2

Behandlungen Ihasenänderungstemreratur 3C /mM/ Seginn /°c/ * Ende /°C/ 5-ΤΤΤ7Γ3-- 15 -r 1,3 =“075 3o ~~ + 2, ö — 5, ύ FG 5,G - 3,0 55 unoehandelt

Kontrolle + 23,5 0,C

- * ».

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Aus der Tabelle ist zu ersehen, dass die Transitionstemperatur der lipide bei den Pflanzen, die mit dem erfindungsgemässen Präparat behandelt wurden, drastisch sinkt, was die wichigste Voraus-'5 Setzung zur Verbesserung der Kältebeständigkeit ist·

Beispiel 9

Es wurde untersucht, in welchem Mass eine Behandlung mit dem erfindungsgemässen Präparat 10 die Kältebeständigkeit von frostempfindlichem /Short Mexican/ und frostbeständigem /Miranovskaja 808/ Weizen beeinflusst·

Die beiden Weizensorten wurden 48 Stunden lang bei einer Tempeatur von 5 °C, von licht abgeschlos-15 sen auf feuchtem Eilterpapier gekeimt. Die ausgekeimten Körner wurden dann in Holzkisten mit einer Abmessung von 25x50x10 cm /Erde-Sand-Verhältnis: 2:1/ in einem Reihenabstand von 10 cm gepflanzt.

Diese Pflanzen wurden dann einem Programm unter-.20 worfen, dessen Zweck es war, sie "winterfest" zu machen. Die BehandlungsCharakteristika sind in Ta-: belle 3 enthalten.

Tabelle 3 25 Dauer das Temperatur /°C/ Länge der lichtinten-Programms tags nachts Tagzeit sität /7/o che / /S tund e / /lux/ 1 +10,0 +5,0 9,5 14,0 30 2 + 8,0 +4,0 9,0 11,0 3 + 6,0 +3,0 9,0 10,0 4 + 4,5 +1,5 8,75 9,0 5 + 3,5 +0,5 8,75 8,0 35 6 + 3,0 -3,0 21,00 15,0 * « 1 -Μ-

Die Untersuchungen zeigten, dass die Pflanzen nach dem " Winterfes tigkeifcsprogramm,, ihre genetisch festgelegte maximale Prostbeständigkeit erreichen.

Die nach dem Programm angebauten Pflanzen 5 wurd® in zwei Gruppen geteilt: in je 5 Kisten mit jeweils 3 Parallelmustern. Die Pflanzen der einen Gruppe wurden bei beiden Weizenarten am Ende der 4· und 5· Woche des Programms bis zun lauen mit einer wässrigen Sprühflüssigkeit /Konzentration: 10 60 mM/ des erfindungsgemässen Präparats behandelt, während die andere Gruppe unbehandelt gelassen wurde.

Nach Ablauf der 6. Woche wurden die Pflanzen beider Gruppen in einen Kühlschrank mit einem Temperaturregler gegeben, dann wurde die Temperatur mit 15 einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 2 °C/Std. auf -15 °G gesenkt. Nach 12 Stunden wurden die Pflanzen in einen Raum mit einer Temperatur von 0,5 °ö gebracht, wo sie eine halbe Stunde standen, dann wurde die leitungsfähigkeit der Blätter gemessen, mit 20 der ihre Fähigkeit zum Überleben gewertet wurde.

Bei der konduktomeiriechen Messung wurden auf dem Blatt zwei fixe Nadslelektroden angebracht und die leitungsfähigkeit gemessen. Bei der Bestimmung des Standards wurde die leitungsfähigkeit 25 der Blätter gemessen, die dem Prost nicht ausgesetzt waren und in flüssigem Stickstoff gefroren Λ wurden /0 $ und 100 $> Erfrieren/.

Die genannte Methode sichert die Möglichkeit, dass das Überleben der Pflanze nicht nur mit einer 30 subjektiven Bonitätsmethode, sondern auch mit Instrumenten gewertet werden kann.

Nach dem Ablaufen des "Winterfestigkedtäprogramms" ertrugen die unbehandelten und die mit dem erfindungsgemässen Präparat behandelten ,äzen das Abkühlen 35 auf eine niedrige Temperatur wie folgt; * * 1 ~ Ιζ ~ Ïal)elle4

Weizen Überleben in fo nach der Behandlung _______________________________bei_=15_2Ç___________ 5 Miranovskaja 808 unbehandelt 85 i behandelt 97 $

Short Eexican unbehandelt 8 i behandelt . 76 $ 10 Aus den Tabellenangaben ist ersichtlich, dass selbst bei der frostbeständigen Weizensorte Mirano vskaja 808 - zwar in geringerem Mass - die Frost-beständigkeit zunimmt /was wegen der genetischen Eigenschaften auch natürlich ist/, erhöht sich aber 15 die Überlebensfähigkeit bei der frostempfindlichen Sorte Short Mexican in ausserordentlich hohem Mass, so wuàclie Kältebeständigkeit erheblich verbessert.

Beispiel 10

Die Verbesserung der Kältebeständigkeit spielt be-20 sonders beim Anbau von Gemüsepflanzen eine grosse Rolle. Bei der kontinuierlichen Versorgung mit Gemüse das ganze Jahr über stellt die Frostgefahr in der empfindlichsten Entwicklungsphase der Pflanzen eines der grössten Probleme dar, der Erfolg des An-25 bans hängt grösstenteils davon ä). Die Temperatur ist noch heute der bestimmende Paktor beim Anbau im Preien für den Zeitpunkt des Säens und Pflanzens und für die Qualität und Quantität der Ernte.

Es ist bekannt, dass die Gurke eine Pflanze 30 ist, die viel Vfärme braucht, sie wächst gut bei einer Temperatur um 25 °G, bei einer Temperatur unter 18 °C hört sie auf zu wachsen. Sie ist auch sehr empfindlich gegenüber Teiqeraturschwankungen und erfriert unter G°C. Bekannt ist, dass beim Anbau im Preien die 35 insgesamt 6 V.ochen lang auf geheizten Beeten oder * * y v · «, - Ab “

Treibbeeten mit Dunggrund vorgezogenen Sprösslinge erst Mitte Mai, nach, den späten Erühjahrsfrosten, eingepflanzt werden können.

Mit Versuchen wurde untersucht, wie die 5 Behandlung mit dem erfindungsgemässen Präparat die Kältebeständigkeit der Gurke beeinflusst.

Die Samen der rheinischen traubenförmigen Gurke wurden drei Tage lang bei einer Temperatur von 25 °C keimen gelassen, dann in Töpfe gepflanzt * 10 /Erde-Sand-Verhältnis 1:1/, jeweils 5 Keimlinge in einen Topf.

Die in zwanzig Töpfe gesetzten Pflanzen wurden im Treibhaus bei einer Temperatur von 20 - 25 °C und einem relativen Eeuchtigkeitsgehalt der Luft 15 von 60 21 Tage lang gezüchtet. Die Setzlinge wur den dann bei 8 °C einen Tag lang /12 Stauden Tag -12 Stunden Nacht/ in einer Klimakammer gehalten, dann in zwei Gruppen gefeilt: - 10 Töpfe Pflanzen wurden je Topf mit 5 ml Wasser 20 gegossen, - 10 Töpfe Pflanzen wurden je Topf mit jeweils 5 ml der durch wässrige Verdünnung /»irkstoffKonzentration: 30 mM/ hergestellten Lösung des Präparats nach Beispiel 6 besprüht.

25 Beide Gruppen der Pflanzen wurden einen Tag lang bei C °C in der Klimakammer gehalten, dann in eine Klimakammer mit einer Temperatur von -2,5 °0 gesetzt und dort 16 Stunden lang - vom Licht abgeschlossen - gehalbn.

30 Nach der Behandlung mit niedriger Temperatur wurden die Töpfe einen Tag bei 25 °C gehalten, und dann wurde ihre Regenerierung boniftrt.

Es wurde festgestellt, dass während die unbehandelten Pflanzen zugrunde gingen, blieben 90 35 der mit dem erfingungsgemässen Präparat behandelten * * . * ’ ♦ , - ΛΤ--

Pflanzen lebensfähig, sie überlebten die schädliche Wirkung der niedrigen Temperatur.

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Ähnlich wie in Beispiel 7 wurden die Lipidzusammensetzung und die Menge der Pflanzen untersucht, 5 was Tabelle 5 veranschaulicht.

Tabelle5

Phospholipide & 10 Typ Menge /BMol/Blatt7 ________________Kontrolle_____________Behandelt________ PA 340,2 326,4 PI 100,7 205,3 15 PC 47,0 1115,2 PE 303,4 404,4 PG· 121,7 630,5 DPG 254,7 - 713,9

Alle PL 1167,7 3395,7 20 Beispiel 11

In Ungarn ist die grüne Paprikapflanze eine der verbreitesten Gemüsepflanzen. Es ist bekannt, dass sie wegen ihrer tropischen Herkunft eine besonders kälteempfindliche Pflanze ist, die durch die Proste 25 zu Beginn des Brühjairs, aber noch eher zu Beginn des Herbstes oft Schaden nimmt.

Bei den Untersuchungen wurden Paprikasamen unter Laborbedingungen bei einer Temperatur von 25 °C gekeimt, dann wurden die ausgekeimten Samen in Töpfe 30 gesetzt /Erde-Sand-Terhältnis 1:1/. Die in die Töpfe gesetzten Pflanzen wurden im Treibhaus bei einer Temperatur zwischen 20 - 25 °C und einem relativen Peuchtigkeitsgehalt der Luft von 60 wobei der Boden bis zu 60 io der Wasserkapazität gegossen wurde, 2 Mo-35 nate lans /eine 14-stündiee Potonerioda wurde· ans-s- * 4.

- ^ - wendet/ gezüchtet.

Die so gezüchteten Paprikapflanzen wurden mit einer mit Wasser verdünnten 0.,02 Gew.-$-igen, 0,04 Gew.-$-igen und 0,05 Gew.-$-igen Lösung des 5 Präparats nach Beispiel 3 durch Sprühen 24 Stunden vor Beginn des Prosttests behandelt.

Von den Blättern der behandelten und unbehandelten Pflanzen wurden jeweils 100 mg abgeschnitten /bei jeder Untersuchung für jeweils 5 parallele 10 Messungen/, in Aluminiumfolie eingewickelt und in einen programmiert kühlbaren und heizbaren Metallblock' gelegt, in dem die Blätter die Metallwand direkt berührten.

Dann wurde der Block von + 10 °C auf - 5 °C 15 mit einer Geschwindigkeit von 1 °0/Std. abgekühfc*.

dann drei Stunden lang bei diese.r Temperatur -gehalten.

Danach wurde der Block wieder auf 0,5 °C /ebenfalls mit einer Geschwindigkeit von 1 °0/Std·/ erwärmt, die Blätter wurden herausgenommen und einer 20 konduktometrischen Untersuchung unterworfen.

‘Die angewBndete konduktome tris che Messmethode wurde von Dexter und Mitarbeitern /Dexter, S.T.,

Tottingham, W.E., Gräber, L.P.; "Investigation of hardiness of plants by measurement of electrical 25 conductivity", Plant. Physiol., 7, 63 - 78 (1932) / ausgearbeitet. Das Wesen der Methode besteht darin, dass die zu untersuchende Pflanze oder das Pflanzenteil in eine bestimmte Menge destilliertes 7/asser, dessen Leitfähigkeit bekannt ist, gelegt und nach einer: 30 bestimmten Zeit die Leitfähigkeiten des Elektrolyts gemessen wird. Eine Zunahme der Leitfähigkeit ist dadurch verursacht, dass die Zellen im Wasser Elektrolyten abgeben, und diese Abgabe ist die Punktion der Ganzheit oder Beschädigung der Zellenmembraa. Bei diesen Mes-35 sungen zeigen die unbehandelten, dem Prosttest ausge- • . · 4.

-B- setzten Blätter die grösste Leitfähigkeit, und das wird als vollkommener Schaden bzw. 0 $-iger Schutz betrachtet.

Die gringste Leitfähigkeit zeigen die unbe-5 handelten, dem. Prosttest nicht ausgesetzten Blätter, und das wird als 100 ^-iger Schutz angesehen.

Die konduktometrischen Messungen wurden nach dem Legen der Pflanzen in das destillierte Wasser nach dem Verstreichen von 60, 120, 180 und 240 Mi-10 nuten durchgeführt. Die Leitfähigkeit nahm mit dem Verstreichen der Zeit zu, änderte sich aber nach 240 Minuten nicht mehr.

Dieser Wert wurde als endgültige Messinformation betrachtet, die wie folgt entstand: 15 Behandlung Schutz in $ 0,00 $-ig /Kontrolle/ 0,00 0,02 $-ig 52,27 0,04 #-ig 57,30 0,05 £-ig 71,90 20 Die Messergebnisse bestätigen, dass die mit der 0,05 >£-igen wässrigen Verdünnung des erfindungs-gemässen Präparats behandelte PaprikapfLanze bei einer Kälte von -5 °C zu 71,9 fo geschützt war.

Beispiel 12

II

25 Ähnlich wie bei der Paprikapflanze wurden auch * Untersuchungen bei der ebenfalls wärmeempfindlichen

Tomate durchgeführt.

Da die Tomate auch eine an das tropische Klima gewöhnte Pflanze ist, ist sie TemperaturSchwankungen 30 gegenüber sehr empfindlich. Es ist bekannt, dass die Pflanze nach Aussetzen der Setzlinge bei längerer Abkühlung oder Nachtfrösten Schaden nimmt, von dem sie sich nur schwer erholt, durch diese negative Einwirkung wird auch der Erntebetrag gesenkt. Bei den Unter-35 suchungen wurden Tomatensamen im Labor gekeimt und • 4.

- b - in Töpfe gesetzt /wie im vorigen Beispiel wurde vorgegangen/·

Die einen Monat lang gezüchteten Setzlinge wurden dann mit einer 2,1 igen wässrigen Ver-5 dünnung des in Beispiel 3 beschriebenen Präparats besprüht, dann wurde der Prosttest - wie bei der Paprikapflanze beschneien - bei einer Temperatur von -2,5 °C durchgeführt.

*

Auf Grund der konduktometrischen Messungen 10 zur Leitfähigkeit wurde festgesteilt, dass die Behandlung einen 68,4 $-igen Schutz sicherte.

Beispiel 13

Unter den klimatischen Bedingungen Ungarns wird im allgemeinen das Pflanzen der grünen Bohnen 15 zeitlich so durchgeführt, dass die Pflanzen nach den Prosten Anfang Mai /die in fast jedem Jahr zu Schäden führen/ aus der Erde spriessen und so das Zerstören der jungen'Pflanzen verhindert werden kann. Bei unseren Untersuchungen wurden grüne Bohnenpflanzen 20 - nach vorherigem Keimen im Labor und Setzen in Töpfe - im Treibhaus auf die vorherige Weise gezüchtet. Als das zweite Paar Blätter der Pflanzen erschien, wurden sie mit einer 0,05 oder 4>2 Gew.-^-igen wässrigen Verdünnung des Präparats nach Beispiel 3 25 besprüht.

Der Prosttest und die konduktometrischen Messungen wurden wie in Beispiel 11 durchgeführt, mit dem Unterschied, dass die Abkühlung auf -2,5 °C erfolgte.

30 Auf Grund der Messergebnisse wurde festgesteilt, dass die Behandlung mit einer 0,05 Gew.-$-igen Konzentration einen Schutz von 71,7 % und die Behandlung mit einer 4,2 Gew.-$-igen Konzentration einen Schutz von 90,9 fo sichert.

* * « - IÄ -

Beispiel 14

Beim Weinanbau verursachen die Frühjahrsfröste einen bedeutenden, manchmal sogar fast 100 ^-igen Schaden.

5 Deshalb wurde untersucht, in welchem Maas mit dem erfindungsgemässen Präparat ein Frost- i schütz gesichert bzw. der Schaden gesenkt werden kann ·

Bei den Untersuchungen wurden Weinreben, unter 10 laborbedingungen, im Treibhaus wurzeln gelassen.

Als sich an den Reben schon 2-3 Blätter zeigten, wurden sie mit einer 0,01, 0,02 oder 0,04 Gew.-$--igen wässrigen Verdünnung des Präparats von Beispiel 6 besprüht, dann wurden nach 24 Stunden der Prost-15 test von Beispiel 11 und das Abkühlen bis zu einer Temperatur von -5 °C durchgeführt.

Rach dem erneuten Erwärmen wurde die Leitfähigkeit der Blätter mit der schon vorgestellten kon-duktometrischen Methode gemessen und folgende Werte 20 erhalten :

Behandlung Schutz in i 0,00 i /Kontrolle/ 0,00 0,01 i 65,30 0,02 i 83,80 25 C,04 % 86,60

Beispiel 15

Die Frühjahrsfröste verursachen oft Schäden bei Obstgärten. Bei längerer Abkühlung oder infdge von Temperaturen unter den Gefrierpunkt nehmen die 30 spriessenden Knospen bzw. Blüten Schaden, fallen ab und bringen keine Ernte. Bei den Untersuchungen wurden vor der Blüte stehende Aprikosenbaumzweige abgeschnitten und die vorhandenen Knospen gezählt.

Ein Teil der Zweige wurde unbehandelt, während 35 die Mehrzahl mit einer 4,2 ;’j-igsn wässrigen Ver- ‘ V · 1 * dünnung des Präparats nach Beispiel 6 besprüht, nach 24 Stunden in eine Klimakammer gelegt, in der die Temperatur auf -2,5 °Cgesenkt wurde, und dann 3 Stunden lang bei dieser Temperatur gehalten.

5 Dann wurde die Klimakammer wieder auf Raum temperatur erwärmt, die Zweige herausgenommen und ‘ in ein Treibhaus gebracht und auf ihr Erblühen , gewartet. Das begann nach 2-3 Tagen. Die Zweige, deren Blüten nach dem Öffnen abfielen, wurden als 10 frostgeahädigt betrachtet.

Bei den unbehandelten Zweigen fielen 98 der geöffneten Knospen von 100 ab, dagegen bei den mit dem erfindungsgemässen Präparat besprühten Zweigen nur 26, die übrigen blühten stark weiter.

15 Die Behandlung führte also zu einem 74 $-igen

Schutz.

Beispiel 16

Ton den Zierpflanzen ist die Nelke für ihre Empfindlichkeit gegenüber Temperaturen unter dem 20 Gefrierpunkt bekannt.

Deshalb wurden in Treibkästen gezüchtete, vor dem Erblühen stehende Nelkenpflanzen mit einer 4,0 Gew.-^o-igen wässrigen Verdünnung des Präparats nach Beispiel 3 so behandelt, dass die Pflanzen 24 25 Stunden vor dem Prostbest besprüht wurden.

Die Kästen mit den behandelten und unbehandel- » ten Pflanzen wurden in eine Klimakammer gestellt, deren Temperatur auf -2,5 °C gekühlt wurde, dann wurde diese Temperatur 3 Stunden lang gehalten, und 30 dann wieder wurde die Kammer auf Raumtemperatur erwärmt. Auf allen unbehandelten Pflanzen wurden die Knospen schwarz und fielen ab und auch die Futterpflanze ging zugrunde.

Bei den behandelten Pflanzen fielen von ICC 35 Knospen 35 ab, während 65 blühten. Die Behandlung -ï%- aicherte also einen Schutz von 65 $·

Beispiel 17

Die Untersuchungen wurden auch durchgeführt um festzustellen, ob die Behandlung mit dem er-5 findungsgemässen Präparat Schutz gegenüber dem Kälte schaden von Pflanzen bieten kann, die unter tropenähnlichem Klima gezüchtet werden·

Bei den Untersuchungen wurden die Zweige von Kaffeestrauehern mit Blattwerk gleichen Alters, die ‘ 10 vom Bosnischen Garten der- Universität Attila Jozsef in Szeged /Ungarn/ geliefert wurden, als Testpflanze verwendet.

Die Zweige wurden bei Raumtemperatur in die 0,4, 2,1 oder 4,2 Gew.-$-ige wässrige Verdünnung 15 des Präparats nach Beispiel 6 24 Stunden lang gestellt. Dann wurden die behandelten und die unbehandelten Zweige in eine auf +0,5 °0 thermostierte Klimakammer gestellt, von denen nach 0,5, 3, 6, 9 und 18 Stunden Zweige herausgenommen wurden. Von den 20 herausgenommenen Zweigen wurden die Blätter abgerissen und ihre Leitfähigkeit wie unter Beispiel 11 beschrieben gemessen. Die Leitfähigkeit der abgerissenen Blätter der unbehandelten Zweige nahm schnell - parallel mit Zunahme des Aufenthalts in der Kammer - zu. lach 6 25 Stunden erschienen auf diesen Blättern braune, von Blattnekrose zeugende Blecken, die mit dem Verlauf der Zeit Zunahmen.

Kit zeitlicher Verschiebung zeigten sich auch ähnliche Symptome bei den Zweigen, die mit einer 50 C,4 Gew.-^-igen Verdünnung behandelt wurden. Die

Blätter der mit auf 2,1 Gew.-$ oder 4,2 Gew.-$ verdünnten Präparaten behandelten Zweige blieben während der ganzen Untersuchung frisch und zeigten, nachdem sie in einen Raum mit Raumtemperatur gebracht wurden, 55 keine Veränderung oder Nekrose. Die Leitfähigkeit c y • 1 -|A- der Blätter der mit den beiden Konzentrationen behandelten Zweige blieb bei den aus der Klimakammer zu verschiedenen Zeitpunkten genommenen Mustern praktisch unverändert.

5 Es wurde also festgesteilt, dass diese behandelten

Pflanzen während des Einwirkens der Kälte fast vollkommen geschützt waren, während die unbehandelten Pflanzen Temperaturen unter +5 °C nicht ertragen konnten.

10 Die Messungen der Leitfähigkeit zeigten, dass die mit einer 0,5 Gew.-$-igen Konzentration behandelte Pflanze nach einer Behandlung von 6 Stunden zu 72,5 die mit einer 2,1 Gew.-$-igen Konzentration behandelte Pflanze zu 93,3 % und die mit einer 4,2 Gew.-^-igen 15 Konzentration behandelte Pflanze zu 97,4 fo geschützt sind.

Die Resultate der Untersuchungen der Beispiele 7 bis 17 bestätigten, dass die Behandlungen mit den erfindungsgemässen Präparaten für einen weiten Beroch 20 der Kulturpflanzen zur Steigerung der Kältebeständigkeit, d.h. zum Schutz gegenüber Kälte- und Prostschäden, eingesetzt werden können. Dieser Schutz speit in der Landwirtschaft vom Gesichtspunkt der Sicherung der Ernte eine bedeutende Rolle.

Claims (8)

1. Präparat zur Steigerung der Kältebeständigkeit von Kulturpflanzen, dadurch g e k e η n -zeichne t, dass es 0,01 - 70 Gew.-% einer 5 Verbindung der allgemeinen Pormel /1/ - A * H0-/0H2/n-M2 /1/ \ - worin n eine ganze Zahl zwischen 2-5 sein kann,

10 Hp Rg und % gleich oder abweichend sein können und ein Was.serstoffabm oder ein C, c Alkylradikal \una R3 auch ein Elektxonenpaar bedeuten 1-b kann^ bedeuten könnenK- oder deren Säureadditionssalz oder ein Gemisch mehrerer solcher Verbindungen, 30 - 95 Gew·~4> ein oder mehrere flüssige und/oder feste Ver- 15 dünnungsmittel und 0,1 - 15 Gew.-$ ein oder mehrere oberflächenaktive und/oder Zusatzstoffe enthält.

2* Präparat nach Anspruch 1, dadurch g e -kennzeichne t, dass es als Verbindung der allgemeinen Pormel /1/ 2-Hydroxyäthyl-amin 20 enthält·

3· Präparat nach Anspruch 1, dadurch ge -kennzeichne t, dass es als Verbindung * der allgemeinen Pormel /1/ Primethyl-5 -hydroxy- äthyl-ammonium-chlorid enthält· 25

4· Präparat nach Anspruch 1, dadurch g e - ‘ kennzeichnet, dass es als Verbindung der allgemeinen Pormel jlj ein Gemisch von 2-Hydroxy-äthyl-amin und Irimethyl-i'- -hydroxyäthyl-ammonium-chlorid im Verhältnis 6:1 - 1:6 enthält.

5. Verfahren zur Steigerung der Kältebeständig keit von Kulturpflanzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulturpflanze vor dem Abkühlen mit einer wässerigen Lösung des Präparats, die 0,001 - 5,000 Gew.-$ einer Verbindung der allgemeinen Pormel /1/ - * V « • f. A H0-/CH2/n-tfiR2 /1/ - worin n eine ganze Zahl zwischen 2-5 sein 5 kann, Rp R2 und R^ gleich oder abweichend sein können und ein Wasserstoffatom oder ein C-, ς Al-IcyïraoiiŒU1 DeeaeS^^S^nV^eusnliSÄ^ behandelt wird.

. 6# Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- i 10 kennzeichnet, dass vor dem Abkühlen der Keimling oder die Wurzeln mit einer 0,01 - 2,00 Gew.-$-igen wässrigenVerdünnung des Präparats behandelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e -15 kennzeichnet, dass vor dem Abkühlen das Blattwerk und/oder die Sriebe und/oder die -Blüten der Pflanze mit einer 0,01 - 4»50 Gew.-^-igen wässrigen Verdünnung des Präparats besprüht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e -20 kennzeichnet, dass vor dem Abkühlen die Zweige der Pflanzen oder die Brächte in einer 0,5 - 5,0 Gew.-$-igen wässrigen Verdünnung des Präparats gebeizt oder darin eingetaucht werden. t « t