Ken jou onkruiddoder: Deel 16

DR CHARLIE REINHARDT, BUITENGEWONE PROFESSOR, UNIVERSITEIT VAN PRETORIA EN DEKAAN: VILLA ACADEMY

In chemiese oesbeskerming rus die onus vir gewasveiligheid nêrens sterker op die plaagdoder as in die geval van onkruiddoders nie. Omdat onkruiddoders basies plantdoders is, is daar groot verwagtinge oor die selektiewe werking van onkruiddoders – iets wat selde of ooit ‘n sterk oorweging by insek- en swamdoders is.

Onkruiddoders vir grasbeheer in gewasse wat tot die grasfamilie behoort, soos mielies en kleingrane; en die beheer van breëblaaronkruide in breëblaargewasse, byvoorbeeld bone en sonneblom, moet uiteraard oor die een of ander besonderse eienskap beskik om gewasskade in sulke situasies te kan vermy.

In die volgende artikel in die reeks sal die selektiwiteit van onkruiddoders en die faktore wat dit beïnvloed, breedvoerig behandel word. Op hierdie stadium is die bespreking gefokus op chemiese middels wat die selektiwiteit van onkruiddoders bewerkstellig deur as “beveiliger” op te tree. Sonder ‘n beveiliger sou die gebruik van verskeie baie gewilde onkruiddoders in belangrike gewasse nie moontlik gewees het nie.

‘n Beveiliger (Engels: safener) is nie ‘n teenmiddel (Engels: antidote) in die ware sin van die woord nie, want anders as in die geval van slangteengif word daar nie teenliggaampies geproduseer wat die “gif” vinniger afbreek nie.

Beveiligers teen onkruiddoders se werking berus in meeste gevalle op die stimulering van plantensieme wat alreeds teenwoordig is en verantwoordelik is vir die afbreking (inaktivering of neutralisering) van die onkruiddoder in ‘n plant.

Ontstaan van beveiligers

Beveiligers word saam met sekere onkruiddoders gebruik om die gewas teen laasgenoemde se uitwerking te beskerm. Redelik vroeg (1960’s tot 1970’s) in die ontwikkeling van onkruiddoders is daar geëksperimenteer met die behandeling van gewassaad met geaktiveerde koolstof, harse en sekere soorte klei om gewassaad teen onkruiddoders te beskerm. Die beginsel was dat die onkruiddoder aan voorgenoemde stowwe sou bind en sodoende onbeskikbaar vir opname deur die gewassaad sou wees, maar wel vir opname deur onkruidsaad. Weens verskeie praktiese probleme het hierdie fisiese afskermingstoepassings nie lank stand gehou nie.

Om net een probleem op te noem met die fisiese afskerming van gewassaad teen die onkruiddoder, ter wille van beveiliging van die gewas, is dat voor-opkomstoegediende onkruiddoders in ‘n baie klein maat deur sade opgeneem word en dat plantwortels en ondergrondse stingelgedeeltes die hoofroetes vir opname van grondtoegediende onkruiddoders is.

Dit was dus gou duidelik dat ‘n fisiologiese in plaas van fisiese meganisme vir die beveiliging van die gewas nodig was – beveiliging teen die onkruiddoder binne-in die plantsisteem en nie daarbuite nie, sou die ideale oplossing wees.

‘n Waarneming vroeg in die 1950’s, van die antagonistiese werking tussen die twee naverwante onkruiddoders, 2,4-D en 2,4,5-T, het gelei tot die ontwikkeling van die eerste kommersiële beveiliger wat in 1972 vrygestel is. Hierdie beveiliger, naphthalic anhydride, het mielies beskerm teen die tiokarbamaat-groep onkruiddoders, waarvan EPTC die belangrikste lid is. EPTC word voor-opkoms toegedien en beheer hoofsaaklik grasse en uintjies op ‘n selektiewe wyse in ‘n gewas soos mielies.

Mettertyd het R-25788 of dichlormid (N,N-diallyl-2,2-dichloroacetamide) die beveiliger vir die onkruiddoder EPTC en ander lede van die tiokarbamaat-groep geword. EPTC PLUS 720 EC (L4504, Villa Crop Protection) is ‘n voorbeeld van ‘n produk wat EPTC-onkruiddoder plus beveiliger bevat – op die etiket verskyn die volgende inligting onder die opskrif “Aktiewe bestanddeel”:

EPTC (tiokarbamaat) – 720 gram/liter; diklormied – 76 gram/liter” (diklormied is Afrikaans vir dichlormid).

Gebruike

Beveiligers se werking is afhanklik van spesifieke kombinasies van onkruiddoders en gewasse. Daarom is die gebruik van beveiligers nie algemeen nie, maar beperk tot spesifieke gewas-/onkruiddoderkombinasies. In baie gevalle is die meganismes waarvolgens beveiligers werk nog nie volledig opgeklaar nie en word navorsing daarop voortgesit.

Van al die beveiligers is naphthalic anhydride die veelsydigste, want dit beskerm verskeie gewasse teen ‘n wye reeks onkruiddoders. Dit beskerm onder meer mielies teen beide die tiokarbamate (byvoorbeeld EPTC) en die chloorasetamiede (byvoorbeeld alachlor en metolachlor); deesdae is dit klaarblyklik uitgedien en vervang deur meer effektiewe middels.

Dichlormid is ‘n veeldoelige beveiliger wat effektief bewys is teen onkruiddoders uit vier chemiese groepe: EPTC uit die tiokarbamaat-groep, alachlor en metolachlor uit die chloorasetamied-groep, sethoxydim uit die
ariel-oksifenoksi-propionaat-groep (“fops”), en chlorsulfuron uit die sulfonielureum-groep.

Benoxacor is ‘n relatief nuwe beveiliger wat in 1987 die eerste keer deur Ciba-Geigy (tans Syngenta) bemark is. Dit beveilig spesifiek mielies teen metolachlor en S-metolachlor onder ‘n wye reeks omgewingstoestande wat onkruiddoderwerking kan beïnvloed. Benoxacor word nie soos sekere ander beveiligers as saadbehandeling gebruik nie, maar is ‘n integrale deel van die onkruiddoder-formulering.

Die besonderse effektiwiteit van benoxacor word aangetoon deur die relatief lae konsentrasie daarvan in die metolachlor-bevattende produk METOLACHLOR 915 EC (L7841, Villa Crop Protection) wat 915 gram per liter metolachlor en 32 gram per liter benoxacor as aktiewe bestanddele bevat. Gegewe ‘n aanbevole dosis van 1 liter produk per hektaar beteken dit dat so min as 32 gram benoxacor, versprei oor 1 hektaar, goeie beveiliging vir mielies bied, wat daarsonder deur metolachlor beskadig en gedood sou word.

Gebruiksbeperkings

Napthalic anhydride is alleenlik effektief as dit as saadbehandeling gebruik word, want toediening aan grond maak dat onkruide ook teen die onkruiddoder beveilig word. Daarteenoor verskaf dichlormid goeie beveiliging vir die gewas ná grondtoediening en kan dit dus deel vorm van die onkruiddoderformulering wat voor-opkoms op grond toegedien word. Dieselfde geld vir benoxacor.

Beveiligers bied sonder uitsondering beskerming van grasgewasse teen grasdoders en alhoewel hierdie gewasse onder die belangrikstes in die wêreld tel, is dit aanduidend van beperkte toepassing van beveiliger-tegnologie tot op hede – sien Tabel 1.

Gevalle is aangeteken waar ‘n verskil in logingsvermoë van onkruiddoder en beveiliger tot skade by die gewas gelei het. Indien die beveiliger in die grondomgewing meer geredelik as die onkruiddoder sou loog, is daar risiko vir gewasskade omdat die noodsaaklike onkruiddoder:beveiliger-verhouding deur die verskil in uitloging versteur is – in so ‘n geval is te min beveiliger relatief tot onkruiddoder beskikbaar vir plantopname en gevolglik dreig gewasskade. Die beveiligers wat algemeen in gebruik is, het almal die een of ander gebruiksbeperking, soos dat hul gewas- en onkruiddoderspesifiek is en dan is daar ook beperkings wat betref die manier van toediening. Die uitdaging is om nuwe beveiligers te ontwikkel wat ‘n wye toepassing in die veld het.

Hoe beveiligers werk

Die bewys dat beveiligers nie gewasskade, wat deur onkruiddoders veroorsaak is, kan omkeer nie, maar wel verhoed dat skade in die eerste plek plaasvind, is daarin geleë dat vir beveiligers om effektief te wees, moet dit óf voor die onkruiddoder toegedien word (saadbehandeling) óf saam met die onkruiddoder (deel van die produkformulering).

Oor die meganismes waardeur beveiligers die werking van onkruiddoders inperk en sodoende die gewas beveilig, is daar ná dekades van navorsing steeds verskillende opinies. Waaroor redelike eenstemmigheid bestaan, is die maniere waarop die beveiliger die onkruiddoder se werking onderdruk.

Bewyse bestaan dat opname deur plante en daaropvolgende translokasie van onkruiddoders binne-in die plant deur beveiligers belemmer word, met die gevolg dat die onkruiddoder teen laer hoeveelhede en/of stadiger by die setel van werking uitkom en sodoende aktiwiteit inboet. Daar is ook gevind dat beveiligers die blokkering van die setel van onkruiddoderwerking (byvoorbeeld ‘n noodsaaklike ensiem) kan veroorsaak sodat die onkruiddoder nie aktiwiteit kan openbaar nie.

Die meganisme van onkruiddoder-inaktivering waaroor daar die meeste eenstemmigheid is, is die vorming van ‘n binding tussen onkruiddoder en die ensiem glutatioon-S-transferase (GST) wat onkruiddoders deaktiveer deur dit af te breek. Beveiligers stimuleer die werking van GST, met die gevolg dat die onkruiddoder vinniger afgebreek word.

Die GST ensiem is gekonsentreerd aanwesig in die buitenste sellae van die grassaailing se koleoptiel (blaarwindsel wat groeipunt ondergronds omsluit) wat die hoofroete is vir opname van chloorasetamied (asetanilied) grasdoders soos alachlor, acetochlor en metolachlor. By onvoldoende werking van die beveiliger is dit die koleoptiel wat eerste die onkruiddoder se skadesimptome wys – sien Foto 1 en Foto 2.

Belangrike grasgewasse is baie beter as meeste onkruide en breëblaargewasse bedeeld met die GST ensiem en dit verklaar waarom beveiligers toepassing vind in hierdie gewassoorte – sien Tabel 1.

Nog ‘n belangrike ensiemsisteem betrokke by die inaktivering van onkruiddoders deur beveiligers, is sitochroom P450, waarvan stimulering deur sekere beveiligers die vinnige afbreking van onkruiddoders bewerkstellig deur die proses van oksidasie (toevoeging van ‘n enkele suurstofatoom tot die onkruiddodermolekuul).

Die toekoms beloof hoogs innoverende ontwikkelings op die terrein van gewasbeveiliging teen onkruiddoders. Een uitsonderlike toepassingsmoontlikheid is die oorplasing van gene, wat ensieme produseer wat op hul beurt onkruiddoders inaktiveer, na bakterieë wat op en in plantwortels en ondergrondse stamdele leef. Hierdie bakterieë sal dan as’t ware onkruiddoders uitsif en verhoed dat toksiese hoeveelhede ‘n gevoelige gewas kan binnedring.

Vir meer inligting, kontak gerus vir dr Charlie Reinhardt by 083 442 3427.

Bronne en verdere leesstof

Abu-Qare, A.W. & Duncan, H.J. 2002. Herbicide safeners: uses, limitations, metabolism and mechanisms of action. Chemosphere 48,
965 - 974.
Cobb, A. & Reade, J.P.H. 2010. Herbicides and plant physiology. Wiley-Blackwell.
Heap, I. 2013. The international survey of herbicide resistant weeds. http//www.weedscience.com.
Hoffman, O.L. 1953. Inhibition of auxin by 2,4,6-trichlorophenoxy acetic acid. Plant Physiol. 28, 622 - 628.
Peterson, D.E. et al. 2010. Herbicide mode of action. Kansas State Univ Agric Exp Station and Cooperative Extension Service. (www.ksre.ksu.edu).
Weed Science Society of America. 2007. Herbicide Handbook, 9th ed. Lawrence, KS, VSA.