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Inhalt
1. Einleitung
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2. Wie wirken Wachstumsregulatoren?
3. Anwendung und Wirkung von Phytohormonen und Wachstumsregulatoren
3.1 Auxine als Herbizid
3.2 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D) und andere Herbizide
3.3 Naphthylessigsäure (NES)
3.4 Indolbuttersäure (IBS)
3.5 Gibberelline
3.6 Ethrel
3.7 Maleinsäurehydrazid (MH)
3.8 Chlorcholinchlorid (CCC) und Alar
4. Quellen
5. Anhang
5.1 Handout
5.2 Folien
1 Einleitung
Dieses Referat, soll einen Einblick über die praktischen Anwendungsmöglichkeiten der Phytohormone und Wachstumsregulatoren in der Landwirtschaft geben.
2 Wie wirken Wachstumsregulatoren?
Die Wirkungsweisen von Wachstumsregulatoren lassen sich in 3 Gruppen einteilen:
Gruppe: Der Regulator stimuliert ein Hormon. Durch die Behandlung wird die Wirkung des Hormons verstärkt. Beispiele für diese Gruppe sind die Gibberelline, NBS, IBS und 2,4-D.
Gruppe: Der Regulator greift in die Phyotohormonsynthese ein, z.B. AMO 1618, CCC und Phosphon bei der Gibberellinsynthese und auch Auxin bei der Ethylensynthese.
Gruppe: Nicht der Regulator sondern sein Abbauprodukt hat Einfluss. Z.B.: Beim Abbau von CEPA wird Ethylen frei, weiteres Bsp: aus dem schwachen Auxin 2,4-DB wird durch Oxidation 2,4-D.
Es gibt jedoch aber auch Regulator die sich nicht in diese Gruppen einteilen lassen, da sie die natürliche Hormonbalance nicht beeinflussen. Wie z. B. das Maleinsäurehydrazid, das eher toxisch wirkt.
3 Anwendung und Wirkung von Phytohormonen und Wachstumsregulatoren
3.1 Auxine als Herbizide
Auxine haben nicht nur direkten, sondern auch indirekten Einfluss auf das Wachstum der Pflanzen. Sie stimulieren die 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure (ACC)-Synthase. Dieses Enzym ist geschwindigkeitsbestimmend bei der Ethylenbiosynthese. Die ACC-Synthase wirkt bei der Umwandlung von S-Adenosylmethionin (SAM) in ACC. Bei der erhöhten Enzymaktivität folgt ein Anstieg von ACC und damit auch die Entstehung von Ethylen. Daraus wiederum entwickeln sich die herbiziden Wirkungssymptome an Pflanzen, d.h. Blattepinastie, Gewebeschwellung und Blattsenezenz.
Unterbindet man jedoch die Ethylenbiosynthese ist fest zu stellen, dass nach Auxin-Behandlung kaum bzw. keine Wachstumsveränderungen mehr statt finden. Dies lässt den Schluss zu, dass die Ethylenbiosynthese in direktem Zusammenhang zu den Wachstumsveränderungen steht.
Bei der Stimulierung der ACC-Synthase wird nicht nur Ethylen frei, sondern auch ein weiteres Phytohormon gebildet: Die Abscisinsäure(ABS). Sie ist nicht nur der Antagonist der Auxine, sondern kontrolliert auch den Gasaustausch der Pflanze über die Stromata und ist damit indirekt am Wachstum beteiligt. Bei einer Auxin bedingten Anhäufung von ABS in der Pflanze, minimiert sich das Wurzel- und Sprosswachstum. Dieses Phänomen tritt bei synthetischen (z.B. 2,4-D) wie auch bei natürlichen (IES in hohen Konzentrationen) auf. Außerdem veranlasst eine erhöhte ABS-Konzentration einen Stromataschluss dies verhindert die CO2-Fixierung und die Transpiration. Eine folge des Stromataschlusses ist, das keine Fotosynthese mehr betrieben werden kann, was eine Wachstumshemmung zu Folge hat. Weiterhin findet eine H2O2-Überproduktion statt, was zum Gewebezerfall und schlussendlich zum Zelltod führt. Zusammen mit Ethylen fördert zusätzlich die Blattsenezenz.
Viele empfindliche dikotyle Pflanzen, wie z.B. Kettenlabkraut, Fuchsschwanz, etc. reagieren so. Bei Kulturpflanzen wie Raps oder Zuckerrüben bleiben solche Veränderungen in der Pflanze aus.
Das gebildet ACC zerfällt in Ethylen und auch in Cyanwasserstoff. Aus diesem Stoff wird Cyanid gebildet, welches gegen Schadgräser wie z.B. Hühner- und Blutfingerhirse wirkt. Cyanid hemmt die Aktivität von Ribulosebiphosphat-Carboxylase, Cytochrom-Oxidase und die Nitrit-/Nitrat-Reduktasen. Die Folge einer Cyanidanhäufung sind Gewebeschädigungen und der Zelltod.
3.2 2,4-Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D) und andere Herbizide
Die Phenoxyessigderivate (2,4-D, 2,4,5-T, MCPA), alle sind synthetische Auxine, spielen die bedeutenste Rolle in der Unkrautvernichtung. Vor allem im Getreideanbau ist der Einsatz sehr erfolgreich.
Die Besonderheit der 2,4-D Herbizide beruht auf ihrer Selektivität. Sie vernichten Unkräuter ohne der Kulturpflanze zu schaden. Primär beruht die Selektivität auf den physiologischen und morphologischen Unterschieden, wie z.B. Blattgröße und -struktur, Meristemlage sowie der biochemische Abbau, zwischen der Kulturpflanze und dem Unkraut.
Auch die Verteilungsfähigkeit in der Pflanze spielt ein große Rolle. Bei 2,4-D-empfindlichen Pflanzen verteilt sich das Herbizid schneller als bei resistentern Arten. 2,4-D wird mit dem Phloem transportiert, daher ist die Wirkung umso besser, je stärker der Phloemstrom ist. Vor allem bei der Bekämpfung von mehrjährigen Unkräutern ist es wichtig das Herbizid im richtigen Entwicklungsstadium zugeben, damit es auch durch das Phloem die unterirdischen Teile der Pflanze abtöten kann.
Einjährige Unkräuter sind während des Wachstums am empfindlichsten.
Stoffwechselphysiologische Unterschiede sind für die Selektivität maßgebend. Viele auxinartige Herbizide werden in den Pflanzen abgebaut oder inaktiv. Auch ist maßgebend, ob die Pflanze die Fähigkeit besitzt ein Herbizid zu inaktivieren oder nicht. Bei Kürbispflanzen wird 2,4-D schneller inaktiv, deshalb wird mit 2,4,5-T behandelt.
3.3 Naphthylessigsäure (NES)
Zur "Ausdünnung" werden NES und ihre Derivate (synthetische Auxine) schon seit langen im Obstbau eingesetzt. Dadurch kann der von Jahr zu Jahr schwankende Fruchtbehang (Alternieren) eingeschränkt werden. Zudem wird die Größe und die Qualität der übrigbleibenden Früchte erhöht.
Kurz nach der Blüte, wenn der Fruchtansatz erkennbar ist, wird mit NES gespritzt. Die Wirkung ist nicht ganz klar. Eine Vermutung war, das die Samen "abgestoßen" werden und dies durch die Bildung eines Trennungsgewebes die Abscission der Frucht zur Folge hat. Doch diese Theorie wir aufgrund neuer Daten angezweifelt.
NES kann aber auch, beim Spritzen kurz vor der Ernte, den Fruchtfall verhindern. Dazu wird einer geringere NES Konzentration gewählt. Das heißt, das bei geringer Menge NES die Bildung des Teilungsgewebes hinauszögert.
3.4 Indolbuttersäure (IBS)
Da IBS in der Pflanze von auxinabbauenden Enzymen nur äußerst langsam abgebaut und vom Verabreichungsort kaum fortbewegt wird, findet IBS ihren Haupteinsatzort bei der Stecklingsbewurzlung, genauer bei Adventivwurzelbildung.
Die Anregung der Adventivwurzelbildung durch Auxin, war eine der zuerst entdeckten und in die Praxis umgesetzten Wirkungen. Schon viel früher, wurde die diese Wirkung genutzt. Holländische Gärtner, klemmten keimende Getreidekörner in einen Längsspalt des Stecklings und bewurzelten dadurch die Stecklinge. Oder in Afghanistan, dort werden zusammen mit einem Steckling Gerstenkörner eingepflanzt. Die Gerste beginnt zu keimen und gibt Auxine ab, entwickelt sich dann aber nicht weiter.
Heute Gibt es verschiedene Verfahren um Stecklinge mit Auxin zu behandeln. Die eine Möglichkeit ist, Stecklinge kurz mit der Schnittstellen in konzentrierte Auxinlösung zu tauchen. Die andere Möglichkeit ist, den Steckling über einen längeren Zeitraum (24 h) in schwächere Lösung zustellen. Welche der beiden Möglichkeiten besser ist, hängt von der Pflanzenart ab. Aber mit dieser Technik, könne auch schwer bewurzelnde Steckling zur Wurzelbildung gebracht werden.
3.5 Gibberelline
Gibberellin und Ethylen sind die einzigen Phytohormone, die in unveränderter Form eingesetzt werden. Obwohl es 110 verschiedene Gibberelline gibt, werden nur wenige zum Verkauf angeboten, z.B. Gibberellinsäuere (GA3) oder Gemische von GA4 und GA7.
Gibberelline werde hauptsächlich im Weinbau eingesetzt. Genauer beim Anbau von samenlosen Rebsorten. Durch den Einsatz von Gibberelline, wird dir Beerengröße verzwei- bis verdreifacht. Um diese Wirkung zureichen, wird z.B. bei Art "Thompson Seedless" zweimal mit Gibberellin behandelt. Beim ersten Mal wird in der Blütezeit mit 5-20ppm gespritzt. Daraus folgt eine Fruchtausdünnung und eine Fruchtvergrößerung. Die zweite Applikation erfolgt in der Zeit des Fruchtansatzes mit 20-40ppm und bewirkt hauptsächlich eine Beerenvergrößerung.
Eine weitere, aber wesentlich unwichtigere Rolle, spielen die Gibberelline im Citrus-Anbau. Hier werden sie zu Verbesserung des Fruchtansatzes und bei der Lagerung zur Verzögerung von Reifeprozessen eingesetzt.
3.6 Ethrel
Da Ethylen gasförmig ist, kann es nicht so wie andere Phytohormone und Wachstumsregulatoren einfach gespritzt werden. Man benötig hierzu Ethylengeneratoren. Hier bei gibt es zwei Typen von Generatoren, welche die sich unter der Bildung von Ethylen zersetzten und welche, die die Ethylensynthese anregen.
Die Chlorethylphosphonsäure (CEPA), auch bekannt unter den Namen Ethrel oder Ethlyephon, ist wohl der bekannteste Ethylengenerator. Die bedeutensten Einsatzgebiete von Ethrel sind :
Reifesteuerung bei Tomaten und Kirschen
Erleichterung der maschinellen Ernte bei Kirschen
Stimulierung des Latexflusses
Durch die Behandlung mit Ethrel wird der Reifeprozess von Tomaten und Kirschen soweit synchronisiert, dass der größte Teil der Ernte zur gleichen Zeit reif ist. Das heißt es reicht ein Erntegang reicht um den Ertrag einzuholen. Abscissionförderung durch Ethylen macht man sich in der Kirschenernte zu dem noch nützlich. Dadurch wird bei Einsatz von Baumschüttern die Erntemenge sowie auch die Erntequalität gesteigert.
Bei der Latexproduktion, wirkt Ethrel nicht nur ertragsteigernd sonder auch arbeitssparender und schont die Bäume. Wenn 10%ige Ethrellösung unterhalb der Schnittstelle aufgebürstet wird, erhöht sich der Ertag um mehr als 100%.
3.7 Maleinsäurehydrazid (MH)
MH wird hauptsächlich zur Seitentriebhemmung im Tabakanbau eingesetzt. Hierbei wird die Bildung neuer Blätter verhindert und für eine einheitliche Blattgröße gesorgt. Dadurch wird der Ertrag verbessert und da nicht mehr von Hand ausgegeizt werden muss, erheblich Arbeit gespart.
Wenn die Pflanzen in voller Blüte stehen, werden die Blüten gekappt und anschließend MH versprüht. Die Seitentriebe speichern das MH und werden in ihrem Wachstum gehemmt, jedoch nicht abgetötet.
Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist, wenn MH bei der Lagerung von Zwiebel und Kartoffeln eingesetzt wird. Hierbei hemmt es das Austreiben. MH wirkt hauptsächlich bei der Reduktion der Mitoseaktivität. Auch wird es als Wachstumshemmer bei Straßenbäumen und Hecken eingesetzt.
3.8 Chlorcholinchlorid (CCC) und Alar
CCC, Alar, Phosphon D und AMO 1618 werden in einer Gruppe zusammen gefasst, den "growth retardants". Sie hemmen die Bildung von neuem Meristem und vermindern das Zellwachstum, ihre Wirkung ist aber sehr substanz- und artenspezifisch. Sie sind die Antagonisten der Gibberelline, deren Synthese durch AMO 1618 und durch CCC gestört werden kann. Doch wahrscheinlich beeinflussen AMO 1618 und CCC mehr als nur die Gibberellinsynthese.
Um das sog. "Lagern", das durch hohe Nährstoffgabe und Regen begünstigt wird, zu verhindern und somit die Ernte zu erleichtern wird im Weizenanbau CCC als Halmstaucher eingesetzt. Dadurch hat der Weizen dickere, steifere und kürzere Halme. Mehr als die Hälfte aller Weizenanbauflächen in Europa werden mit CCC behandelt.
Neben dieser Einsatzmöglichkeit wird CCC und Alar auch noch im Zierpflanzenbau eingesetzt. Dort reduzieren sie das Längenwachstum und sind für die Stauchung vieler Pflanzen zuständig. Weiter steigern sie noch die Resistenz gegen Kälte, Hitze und Trockenheit.
Alar wird auch im Obstbau, genauer Apfelanbau eingesetzt. Wenn man die Früchte 60-70 Tage vor Ernte mit Alar behandelt hat der Apfel eine bessere Qualität und wird länger lagerfähig. Die längere Lagerung wird durch eine starke Verringerung der Zellatmung ausgelöst.
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