In unserer Serie Fachwissen Pflanzenbau erklären wir diesmal, wie Pflanzenschutzmittel funktionieren. Hier Teil 2, die Herbizide.
Teil 1: Fungizide
Teil 2: Herbizide <--
Teil 3: Insektizide
Herbizide gegen Unkräuter und Graminizide gegen Ungräser haben besondere Eigenschaften: Die Wirkstoffe finden bei Warmblütern und anderen Nichtzielorganismen keinen passenden Wirkort. Deshalb waren sie in der Giftigkeit schon immer als sehr gering eingestuft.
Graminizide mit FOP-, DIM- oder DEN-Wirkstoffen spielen seit Mitte der 1980er-Jahren zur gezielten Nachauflaufregulierung von Ungräsern eine sehr wichtige Rolle. Pflanzen mit einer gut gequollenen Kutikula nehmen Graminizide schnell auf und verteilen die Wirkstoffe intensiv. Diese sind hoch systemisch und wandern über die Leitbündel – anders als Triazol-Fungizide – akropetal und basipetal in alle Richtungen. Gut bekannte Beispiele sind
- bei den FOPs die Wirkstoffe Fluazifop-P (z. B. in Fusilade Max), Clodinafop (Sword) oder Quizalofop (Targa),
- unter den DIMs Clethodim (enthalten in Select 240 EC) und Cycloxydim in Focus Ultra sowie
- der DEN-Wirkstoff Pinoxaden aus Axial 50.
Vorwissen Fettsäuresynthese
Viele Stoffwechselprozesse der Pflanzen laufen im Zellplasma ab. Manch andere sind dagegen von Zellorganellen abhängig, insbesondere von den Chloroplasten. Diese sind in Pflanzen nicht nur wichtig, um Zucker zu bilden. Sie synthetisieren auch Aminosäuren als Proteinbausteine und viele andere Stoffe wie z. B. Fettsäuren.
Übersicht: Pflanzenzellen im Gewebeverbund
Dabei spielt das Enzym ACCase (Acetyl-CoA-Carboxylase) eine zentrale Rolle: Es ist das erste Enzym bei der Synthese der Fettsäuren und ist überwiegend in den Chloroplasten zu finden. Das Enzym hat die Aufgabe, Moleküle mit zwei Kohlenstoffatomen zum Enzym Fettsäuresynthase zu transportieren. Dazu bindet eine ACCase aktiviertes CO2 an sich, daraus entsteht das sogenannte reaktionsfähige Malonyl-CoA.
Diese Verbindung gelangt an die Fettsäuren-Synthase (ein Multi-Enzym-Komplex). Dort werden von Malonyl-CoA jeweils zwei Kohlenstoffatome abgespalten. Der Prozess verläuft in schneller Folge, sodass aus vielen C2-Körpern kettenförmige Fettsäuremoleküle hervorgehen. Es entstehen Palmitinsäure, Stearinsäure und Ölsäure. Für die Synthese weiterer Fettsäuren schließen sich dann komplexe Reaktionen an anderen Zellorganellen an.
Übersicht: So wirkt die Accase in den Chloroplasten
Aus Fettsäuren und Alkoholen (z. B. Glycerin) entstehen später Fette, die Pflanzen als Reservestoffe, Membranbausteine oder für die Wachsschicht der Blätter benötigen.
Wirkung in Einkeimblättrigen besonders ausgeprägt
Gelangen Wirkstoffe der FOPs, DIMs oder DENs in die Zellen der Gräser, z. B. Ackerfuchsschwanz, hemmen sie die ACCase. Dann kommt die gesamte Fettsäuresynthese zum Stillstand. Die Zellen verbrauchen die noch vorhandenen Reste, dann tritt Mangel ein und die behandelten Gräser sterben ab.
Die Hemmwirkung ist bei Einkeimblättrigen besonders stark ausgeprägt. Die Ursache: Bei Zweikeimblättrigen (Raps, Zuckerrüben, Kartoffeln) ist das Target, also die ACCase, anders strukturiert und aufgebaut, die Wirkstoffe können nicht andocken und keinen Schaden anrichten. Deshalb erfolgte die Einführung dieser Graminizide zuerst in zweikeimblättrigen Kulturen.
Erst später wurde es möglich, FOPs, DIMs und DENs in einkeimblättrigen Kulturen wie Weizen einzusetzen. Dazu müssen den Präparaten Substanzen beigefügt werden, die z. B. in Getreide den Entgiftungsmechanismus beschleunigen. So bauen sie den Wirkstoff ab und sind vor der zerstörerischen Wirkung geschützt. Diese Stoffe werden als „Safener“ bezeichnet.
Die internationale Arbeitsgruppe HRAC stellt die enzymatischen Wirkstoffe in die neue Gruppe HRAC 1 (früher HRAC A) und definiert sie als Hemmstoffe der Fettsäuren-Synthese, genauer als ACCase-Hemmer. Weitere Informationen zu den Klassifizierungen finden Sie online unter hracglobal.com oder in der App „Global Resistance Management“.
Die Serie
Die Autoren der Serie „Fachwissen Pflanzenbau“ stellen Zusammenhänge im Pflanzenbau kurz und knackig (wieder) her. Der aktuelle Themenblock heißt „Pflanzenschutz und Wachstumsregler“. Schon erschienen sind „Boden“, „Bodeneingriff“, „Pflanzenphysiologie“ sowie „Fruchtfolge, Zwischenfrüchte und Kulturen“. Alle Beiträge sammeln wir für unsere Leserinnen und Leser online unter www.topagrar.com/wissen-pflanzenbau
