Zum Metabolismus von Phenylharnstoff-herbiziden

Chemosphere No. i, pp 5 - i0, 1977.

Pergamon Press.

Printed in Great Britain.

ZUM METABOLISMUS VON PHENYLHARNSTOFF-HERBIZIDEN VI. Geschlossene Kultursysteme ffir die Bilanzierung radioaktiv markierter Pestizide nach A n w e n d u n g b e i

Kulturpflanzen

Ingolf Schuphan Institut fur Pflanzenschutzmittelforschung, Biologische Bundesanstalt,

D 1 Berlin 33, K8nigin-Luise-Str.

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(Received in Germany l September, 1976; received in U.K. for publication 13 Septemberl976.)

Die Verfolgung des Verblelbs und der Umwandlung von Wirkstoffen mit Hilfe der Tracertechnik ist eine gebr~uchllche Standardmethode. Ziel eine Radioaktivit~tsbilanz. 100% wieder zu erfassen,

H~ufig ist das erstrebte

Die Aussicht, die eingesetzte Aktivit~t zu

ist nur dann vorhanden, wenn der Versuch Im vSllig

abgeschlossenen Kultivierungssystem

durchgefUhrt wird, damit auch sich ver-

flGchtigende Anteile radioaktiver Substanzen gemessen werden kSnnen. Relatlv leicht lassen sich solche Versuche in geschlossenen Gef~Ben mit Mikroorganismen (BGden) durchftLhren. Schwieriger gestalten sie sich mit Tieren und Pflanzen. Pflanzenversuche Gber eine Kulturdauer v o n d e r

Aussaat bis zur Ernte in ge-

schlossenen Systemen scheiterten bisher im allgemeinen daran, dass in einem Zeitraum von Wochen oder Monaten die Pflanzen gesund in einem geschlossenen Kultursystem erhalten werden mGssen. Hier werden einige Kulturgef~Be mit der entsprechenden technischen Anordnung beschrieben,

die es erlauben, Bilanzversuche mlt markierten Wirkstoffen in

Pflanzenkulturen durchzuftthren, wobei auch die gasf8rmigen markierten Stoffwechselprodukte

erfasst werden.

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No. 1

Kultur~ef~Be Die Abb. 1 zeigt verschiedene Typen der bereits erfolgreioh erprobten Kultur-

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20cm

,00,

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Abb. I Alle Gef~Be bis zu 100 mm ~ sind aus Duranglas von 3 mm St~rke gearbeitet,

die.

jenlgen Uber 100 mm ~ besltzen eine Wandst~rke von 5 mm. Sie k8nnen auf der Drehbank aus GlasrGhren gefertigt* oder z.B. auch aus k~uflichen PlanschliffReaktionsgl~sern

fGr die Versuche zu Kulturgef~Ben ver~ndert werden. Die

Glastechnlsche Werkst~tte,

Rhelnallee 28, 6500 Mainz

**Schott & Gen., 6500 Malnz, Best.Nr. 2438086

No. i

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Volumina

betragen

zwlschen

eignen sich Kulturgef~Se, H~lften bestehen.

3 und 30 i. Zur Kultur von hohen Pflanzen die aus zwei gleichen hohen Planflansch-

Im allgemeinen

driger Form gearbeitet.

Zentral

NS 29 umgeben von weiteren

jedoch ist die Deckel-H~lfte im Deckel beflndet

drei 0ffnungen

In der unteren Kulturgef~Bh~lfte

erweist

sich eine 0ffnung

1 x NS 29, 2 x NS 14,5. es sich als sehr nUtzlich,

in einer H5he von ca. 150 mm Uber der Bodenoberfl~che von 18 mm vorzusehen, Silikonstopfen Spritze

die keinen Normschliff

verschlossen

wird.

gegen den Lochrand mit flexiblem am Gef~Bboden Schraubkappe

tr~gt,

und mit einem

dienen.

Silikon~,mmi

0ffnung,

einer

Die Sprltze wird dabei abgedichtet.

kurz Uber dem Boden der Gef~Se befindet verschliessbare

eine 0ffnung

Sie kann zur EinfUhrung

fur die Wirkstoffapplikation

in nie-

Seitlich

sich eine mlt

um bequem Kondenswasser

ab-

ziehen zu k8nnen.

Kultureins~tze Die Pflanzeneinsaat sioniert

sind,

gef~Bwand

erfolgt

in Glaszylinder-Eins~tze,

dass der Abstand

mindestens

die so dlmen-

zwischen dem Einsatz und der Kultur-

5 mm betr~gt.

Die Zylinder-Eins~tze

haben bei

90 mm ~ eine H~he yon 120 mm, bei 180 mm ~ eine H8he von 220 mm. Am unteren Rand sind sie jeweils mit einer Porzellanslebplatte schlossen.

Zwel dttnne V2A-Rohre

der Siebplatten P~-Schalen

befestigt

und umschliessen

auf, welches

zu d m m Porzellan-

diese lest. Sie nehmen das Sickerwasser von 2 mm Inuenlumen

absaugen

fGhrt vom Boden der Schale durch ein Loch der

entlang der inneren Zylinderwand

im Kulturgef~Bdeckel.

durch RandlGcher

fur die Eins~tze.

(im Innen-~)

man durch einen P~-Schlauch

kann. Dieser Schlauch

kleidet.

und dienen als Grlffe

von 50 mm H5he passen genau

siebplatten

Siebplatte

werden mit Schrauben

ver-

zu einer SchliffSffnung

Aussen wird der Zylinder mit Alumlnlumfolie

um-

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No. i

Absorptionssystem Auf den zentralen Schliff im Deckel wird ein modifizierter Waschflaschenaufsatz gesetzt, dessen Innenrohr his fast auf die Bodenoberfl~che reicht. Die Ein- und Ausg~nge tragen Kugelschliffe KS 13/5. Diese werden mit den KS 13/5-Teflonstutzen von Magnetventilen * verbunden. An den zweiten Kugelschliff des Ausgangsventils schliesst sich eine Folge von sechs Wendelabsorptionsvorlagen bzw. Intensivwaschflaschen an, von denen die Vorlagen eins, drei und fGnf als Sicherheitsflaschen geschaltet sind. Das Volumen der einzelnen Vorlagen betr~gt 15 oder 30 ml bzw. 200 ml. Die FUllung der Vorlage 2 besteht aus ~thylenglycolmonomethyl~ther zur Absorption flUchtiger Anteile des Wirkstoffes und dessen organischer Umwandlungsprodukte, die FUllungen 4 und 6 aus einer Mischung von %thanolamin/%thylenglycolmonomethyl~ther (I/2) zur Absorption von Kohlendioxid (1 ml %thanolamln ist ~ q u i m o l d e r C02-Menge von etwa 600 1 Luft). Durch Hinzuschaltung einer weiteren Vorlage mit ges~ttigter Bariumhydroxid-LGsung kann in Vorver suchen kontr@lliert werden, ob alles Kohlendioxid quantitativ absorbiert wird und wann die ~thanolamln-L~sungen ersch~pft sind.

BelUftung Uber zwei elektrische Schaltuhren werden die Magnetventile zu den Kulturgef~Ben und das Magnetventil zur Regelung der Vakuumpumpe (Wasserstrahl) gesteuert. Der erste Schaltkontakt ~ffnet das Magnet ventil der Wasserstrahlpumpe sowie das Ventil 2 am Kulturgef~8. Bis zum Ventil I hin baut sich ein geringes Vakuum auf. Mit etwa einer Minute VerzGgerung vermittelt die zweite Schaltuhr die Offnung des Ventils I. Dadurch tritt ein Luftstrom knapp Gber dem Boden der Kultur

Typ 50/4/D/164-I, Gebr. MUller, 7119 Griesbach

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No. i

ein und verl~sst unter MitfGhrung gasfGrmiger Stoffwechselprodukte Kulturgef~B,

welche in den Absorptionsvorlagen

Durchflussgeschwindigkeit

das

aufgefangen werden. Die

betr~gt 10 1 Luft/h. Uber den Tag verteilt

wird insgesamt 2 - 10 Stunden belUftet. Die l~ngste BelUftungsphase von z.B. 2 h wird vor die Morgend~mmerung gelegt, um w~hrend der Nacht entstandenes Atmungs-14C02 aus dem Gef~B zu entfernen. Dadurch ist es bei eintretender Lichteinwirkung der Assimilation durch die Pflanzen entzogen. Die AbsorptionslGsungen werden entsprechend der L~nge der Be1Uftungszeiten,

mindestens

jedoch einmal w8chentlich,

erneuert.

Beleuchtung und Temperierung Die Beleuchtung erfolgt mit LeuchtstoffrGhren

(Typ Silvania,

215 W, white

und cool white, kombiniert mit Typ Osram 60 W, Fluora) mit einer Beleuchtungsst~rke

von 20 000 lux in N~he der Pflanzen. Einzelgef~Be

kGnnen mit 9 - 12 Uberelnander angeordneten Leuchtstoffr8hren in Ringform (Typ NL 40 W/25C, white und cool white, Philips,

~ 450 mm) ebenfalls

mit 20 - 22 000 lux 8konomisch beleuchtet werden. Die Beleuchtungsanlagen sind in einem Gew~chshaus installiert,

welches auf 20 ° ~ 3°C gehalten

werden kann. Der W~rmestau an den LeuchtstoffrGhren s~tzlich von Ventilatoren beseitigt. Beleuchtungsphasen

In den Gef~Ben herrscht w~hrend der

eine Temperatur von 24 ° ~ 3°C. Im allgemeinen slnd

die Beleuchtungseinrichtungen 6 -

in Ringform wird zu-

im Zw8lfstundenzyklus geschaltet

(z.B. yon

18 h ) .

Kulturen und untersuchte Wirkstoffe In den beschriebenen Kulturgef~Ben wurden bereits erfolgreich Bilanz studien in Kombination mit Arbeiten zur Aufkl~rung des Metabolismus best£mmter Pflanzenschutzmittelwirkstoffe

in Pflanzen und Boden durchge-

fUhrt. Als Kulturen dienten Kresse, Salat, Spinat, Weizen, Mais, Zuckerruben, Kartoffeln und Delikatessgurken mit elner Kulturdauer v o n d e r

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No. i

Aussaat bls zur Ernte. Der Tab.1 kann man die radioaktiv marklerten Wirkstoffe entnehmen, die in bestimmten Pflanzenkulturen bllanzlert wurden.

14C-Wirkstoff

spezlf.Akt,

appl.Menge

(mCl/mMol)

(dpm.lO 6)

Mcnolinuron14C-phenyl

9,1

Monollnuron1~C-phenyl"

9,1

Kultur

Wiederfindens. rate(%)

41,8

Spinat,Kresse u.Kartoffel als Kulturfolge

Vorauflauf 125

96,2

41,8

Splnat,Kresse u.Kartoffel als Kulturfolge

Vorauflauf 125

95,9

Buturon 14C-phenyl

5,1

48,6

Weizen

Dlallat 14C-carbonyl

5,0

50,5

ZuckerrUbe

Tab.1

Applikationsart, Kulturtage

Nachauflauf Sprthhverfahren 155

Vorauflauf 195

89,1

98,8

14C-Bllanzen von untersuchten Wirkstoffen

FUr dle Hilfe bel den Erprobungsversuchen sei Frau B. Richter, fur geschickte Glasbl~serarbelt Herrn P. Ostendorf herzlich gedankt.