Untersuchungen zur Wirkung ausgewählter Akzeleratoren auf die Mobilität nichtionischer Wirkstoffe unterschiedlicher Polarität in isolierten Kutikularmembranen

Abstract

Die pflanzliche Kutikularmembran (CM) ist eine mit dem Wachs imprägnierte asymmetrische heterogene Barrieremembran (Polymermembran). An der morphologischen Außenseite der pflanzlichen CM ist eine sehr dünne, partiell kristalline Wachsschicht, die für die hohe Undurchlässigkeit der Kutikula für Wasser und darin gelöste Stoffe verantwortlich ist. Die Kutikula der landlebenden Pflanzen überzieht Blätter und Früchte, um sie vor unkontrolliertem Wasserverlust zu schützen. Bei der Applikation von Pflanzenschutzmitteln, die für ihre Wirksamkeit über in die Blätter aufgenommen werden müssen, bildet die Wachsschicht der Kutikula eine sehr wirksame Transportbarriere, die überwunden werden muss. Dies wird in der Regel dadurch erreicht, indem die Wirkstoffe mit Formulierungshilfsstoffen zusammen angeboten werden.<br /> Diese Formulierungshilfsstoffe haben neben verschiedenen anderen Effekten die Wirkung, dass sie die Barriereeigenschaften der kutikulären Wachse herabsetzen und damit die Aufnahmeraten der Wirkstoffe beschleunigen. Daher werden diese Stoffe Akzeleratoren genannte. In dieser Arbeit sollten bestimmte Gesetzmäßigkeiten der Stoffaufnahme durch pflanzliche CM untersucht werden, indem die Beziehungen zwischen verschiedenen Akzeleratoren und dem Transport verschiedener Modellverbindungen gemessen wurden. Die Experimente wurden mit enzymatisch isolierten CM der beiden Arten Stephanotis und Pyrus untersucht.<br /> Unter Verwendung lipophiler Akzeleratoren unterschiedlicher chemische Beschaffenheit (Dicarbonsäuren, Tertbutylphosphat und Aklhoholethoxylate) konnte gezeigt werden, dass die Mobilität lipophiler 14C-markierter Wirkstoffe (2,4-Dichlorophenoxyessigsäure, Iprovalicarb und Metribuzin) in der CM um das 40-fache erhöht werden kann. Die Wirksamkeit der Akzeleratoren korrelierte mit deren Konzentration in der transportlimitierenden Barriere aus Wachsen. Bei gleichen internen Akzeleratorkonzentrationen hatten die verschiedenen Akzeleratoren sehr unterschiedliche Effekte. Die Wirksamkeit der Akzeleratoren nahm mit zunehmendem Molekulargewicht ab.<br /> Unter Verwendung der beiden polaren Modellverbindungen 14C-Methylglucose und 45CaCl2 wurde untersucht, inwieweit lipophile Akzeleratoren auch die kutikuläre Aufnahme polarer Wirkstoffe beeinflussen können. Im Gegensatz zu ihrer fördernden Wirkung auf den Transport der lipophilen Modellsubstanzen hatten die lipophilen Akzeleratoren nahezu keine Wirkung auf den Transport der polaren Modellsubstanzen. Dies deutet darauf hin, dass die polaren Stoffe in der Kutikula vorhandene polare Transportpfade nutzen, die weder für lipophile Wirkstoffe noch für lipophile Akzeleratoren von Bedeutung sind. Dieser Befund ist neu und von wichtiger angewandter Bedeutung für die zukünftige Applikation von Pflanzenschutzmitteln. Es gibt lipophile und polare Wirkstoffe aber auch lipophile und polare Pfade in der Kutikula. Diese Erkenntnis sollte in Zukunft bei der Entwicklung von Formulierungen für Pflanzenschutzmittel zur Optimierung der Wirkstoffaufnahme in Nutzpflanzen unbedingt berücksichtigt werden.