Untersuchungen zur Hormesis bei Pflanzen verursacht durch herbizidwirksame Verbindungen – Mechanismen & praktische Konsequenzen

Fördernde Effekte niedriger Dosierungen von herbizidwirksamen Verbindungen auf Pflanzen sind seit geraumer Zeit bekannt und insbesondere durch das Auftreten hormetischer Effekte beim der­zeit meistgebrauchten herbiziden Wirkstoff – Glyphosat – wieder ins Interesse der Forschung ge­rückt. Dennoch stammt die Mehrzahl von Beobachtungen dieses als Hormesis bekannten Phäno­mens aus Studien, die für andere Zwecke konzipiert wurden. Aufgrund dessen ist der Wissens­stand über Hormesiseffekte von Herbiziden auf Pflanzen immer noch sehr begrenzt.

Das Phänomen der herbizidinduzierten Hormesis bei Pflanzen ist für die landwirtschaftliche Praxis in zweierlei Hinsicht bedeutsam. Zum Einen besteht die Möglichkeit hormetische Effekte gezielt zur Steigerung des Kulturpflanzenertrages zu nutzen und zum Anderen können hormetische Effekte als Nebenwirkungen regulärer Herbizidanwendungen auftreten wenn Unkräuter oder Kulturpflan­zen unbeabsichtigt niedrigen Dosierungen ausgesetzt sind (z.B. Abdrift, Applikationsfehler, Herbizidresistenz, Wirkungslücken). Hinsichtlich einer gezielten Nutzung erweist sich vor allem die Tatsache als problematisch, dass Hormesis das Ergebnis eines komplexen Wechselspiels zwi­schen ‚low-dose’ Applikation und zahlreichen Einflussfaktoren ist und deshalb variabel auftritt. Das Aufzeigen dieser Variabilität und die Quantifizierung ihres Ausmaßes in Abhängigkeit verschiede­ner Einflussfaktoren (u.a. Mischungen mit anderen Toxinen, Umweltfaktoren, Wirkungsparameter) stellt deshalb eine der zentralen Fragestellungen des Projektes dar. Ein weiterer Schwerpunkt bildet die Untersuchung eines möglichen Beitrags hormetischer Effekte zur Populationsdynamik herbizidresistenter Unkräuter. Aufgrund der geringen Sensitivität resistenter Unkräuter besteht die Möglichkeit, dass die zugelassene Herbizidaufwandmenge eine hormetische Dosierung darstellt, die resistente Unkräuter in ihrem Wachstum fördert und damit indirekt über eine gesteigerte Kon­kurrenzkraft, Reproduktionsrate, und/oder Metabolisierungsrate die Entwicklung resistenter Un­kräuter fördert. Die projektierte Darstellung dieses Phänomens und seiner Bedeutung in Abhängig­keit des Resistenzmechanismus und -faktors stellt einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Populationsdynamik herbizidresistenter Unkräuter dar. Darüber hinaus umfasst das Projekt Unter­suchungen zum Auftreten und zum Zusammenwirken hormetischer Effekte mit weiteren ‚low-dose’ Phänomenen, insbesondere der bei ‚ultra low-doses’ auftretenden, selektiven Toxizität und der damit verbundenen Verschiebung der Größenverteilung innerhalb einer Gesamtpopulation.

Das Hauptziel des geplanten Forschungsprojektes ist es somit, grundlegende Erkenntnisse über Hormesiseffekte bei herbizidwirksamen Verbindungen zu erarbeiten, die eine bessere Einschätz­ung ihrer Bedeutung für die Pflanzenproduktion zulassen. Die erarbeiten Ergebnisse sind jedoch für Agronomen gleichwohl bedeutend wir für Umweltwissenschaftler und Pflanzenphysiologen.