Movento – Il primo insetticida a doppia sistemia

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Movento – Il primo insetticida a doppia sistemia

A. Michael Klüken

Ferrara, 15 Febbraio 2012

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Sostanza attiva più innovativa!

1) Movento – attivo

esclusivamente contro gli insetti succhiatori dopo l applicazione sulle foglie

2) Movento – l unico

insetticida traslocato dal

floema:

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Page 3 • Klueken

Uso di entrambi i sistemi di trasporto vascolare nelle piante!

Trasporto xilematico (acqua, sali minerali):

Trasporto acropeto dalle radici ai germogli

Trasporto floematico

(energia, sostanze nutritive):

Trasporto acropeto/basipeto da organi fonte ad organi d’accumulo: dalle foglie a punti in accrescimento come radici e germogli.

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Sistemia xilematica

Un composto traslocato a lunga distanza soltanto nella direzione del flusso xilematico (acropeta)

attività

radice stelo foglia

applicazione

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Page 5 • Klueken

Un composto traslocato a lunga distanza anche in direzione del flusso floematico (doppia mobilità = basipeta e acropeta)

attività

applicazione

Sistemia Floematica

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Movento – si attiva esclusivamente dopo l’applicazione sulle foglie

Spirotetramat

60µm 130µm

237µm

NH O

O

O O

O

NH O H

O O

NH O

O

O O

O

NH O H

O O

Spirotetramat assorbimento fogliare

Trasformazione di spirotetramat (forma inattiva) a spirotetramat-enolo (forma attiva)

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Page 7 • Klueken

Acropeto o basipeto?

Trasporto xilematico e floematico

«Tutte le sostanze attive sistemiche .... possono potenzialmente muoversi sia nello xilema che nel

floema, è l’equilibrio tra questi due sistemi che determina il modello generale del trasporto»

Bromilow, Chamberlain & Evans, Weed Science, 1990, 38

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Traslocazione passiva a lunga distanza: dipende esclusivamente dalle proprietà chimico-fisiche

Xilema

u  cellule morte, lignificate u  trasporto di acqua e soluti inorganici

u  flusso unidirezionale

u  guidato dalla traspirazione dell’acqua dalle foglie

u  il flusso dell’acqua è veloce (2-10 m/h)

u  acido pH 5.5

u  CNIs (e.g. CONFIDOR)

Floema u  cellule vive

u  trasporto di soluti organici u  trasporto bidirezionale u  guidato dalla produzione e concentrazione degli zuccheri da organi fonte ad organi d’accumulo u  il flusso dell’acqua è lento

(~ 0.2-1 m/h)

u  leggermente alcalino pH 7.5 u  MOVENTO

Il flusso xilematico e floematico sono molto dinamici: dipendono dalla

specie della pianta, dallo sviluppo e dalle condizioni ambientali!

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Page 9 • Klueken

logP

-4 -2 0 2 4 6

pK_a

2 4 6 8 10 12 14

1e-1 1e+0 1e+1

1e+1 1e+1

1e+1

1e+1 1e+1

1e+1 1e+1 1e+1 1e+1

1e+0

1e+0 1e+0 1e+0

1e-1 1e-1 1e-1

1e-3 1e-3

1e-2 1e-2 1e-4

mobile anche nel floema ⁰

20 40 60 80 100

-4 -2

0 2

4 6

2 4 6 8 10 12 Wirk

sto ff in

Wurze l (%)

logP pK

a

W. Schmitt, BCS, based on Kleier DA (1988) Plant Physiology 86, 803-810 and Satchivi et al.(2006) Pest.Bioch.Phys.84, 83-97

Questo modello di simulazione riflette le attuali conoscenze sulla mobilità nel floema, e può predire la mobilità di molti composti. La mobilità non è soltanto «si» o «no»!

Acidità (pKa) e lipofilia (logP) determinano la capacità di movimento nel floema

Immobile

Mobile solo nello xilema

Percentuale di traslocazione nel floema

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Imidacloprid (neutro, Confidor):

trasporto nella direzione dello xilema

CNIs (e.g. Confidor) mostra proprietà chimico-fisiche che gli permettono di essere traslocato nella direzione dello xilema.

Xilema pH 5.5 Floema pH 7.5

Imidacloprid

Imidacloprid

Plasmalemma

veloce

lento

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Page 11 • Klueken

Imidacloprid (neutro, Confidor):

trasporto nella direzione dello xilema

CNIs (e.g. Confidor) mostra proprietà chimico-fisiche che gli permettono di essere traslocato nella direzione dello xilema.

Xilema pH 5.5 Floema pH 7.5

Imidacloprid Imidacloprid

Plasmalemma

veloce

lento

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logP

-4 -2 0 2 4 6

pK_a

2 4 6 8 10 12 14

1e-1 1e+0 1e+1

1e+1 1e+1

1e+1 1e+1 1e+1 1e+1 1e+1

1e+1 1e+1

1e+0

1e+0 1e+0 1e+0

1e-1 1e-1 1e-1

1e-3 1e-3

1e-2 1e-2 1e-4

radici

Differenti punti d’applicazione nella pianta

•  Presente nello xilema e nel floema

•  Debole ritenzione nel floema

•  Trasporto a lunga distanza eslusivamente in direzione acropeta

•  Applicazioni radicali proteggono l’intera pianta

1° foglia stelo

Imidacloprid (Confidor)

Sistemico nello xilema ma presente anche nel floema

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Page 13 • Klueken

H⁺ + SPTenol^-

Spirotetramat (acido debole, Movento):

trattenuto nel floema

► ipotesi legata alla bassa acidità (4 < pKa < 6 ):

Differenza nel grado di dissociazione tra floema e xilema

► Assimmetria nella permeabilità dovuta alla differenza di lipofilia

► Accumulo nel floema (e cellule adiacenti) per via del meccanismo della trappola ionica

Xilema pH 5.5

SPTenol-H

Floema pH 7.5

SPTenol^-

SPTenol-H Plasmalemma

veloce

lento

H

⁺

+

SPTenol

^-

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Spirotetramat (Movento)

logP

-4 -2 0 2 4 6

pK_a

2 4 6 8 10 12 14

1e-1 1e+0 1e+1

1e+1 1e+1

1e+1 1e+1 1e+1 1e+1 1e+1

1e+1 1e+1

1e+0

1e+0 1e+0 1e+0

1e-1 1e-1 1e-1

1e-3 1e-3

1e-2 1e-2 1e-4

epicotile

•  Spirotetramat-enolo penetra nello xilema e floema

•  Buona ritenzione nel floema

•  Trasporto a lunga distanza basipeto e acropeto

•  Applicazioni alle foglie mature proteggono tutti gli organi in accrescimento

NH O

O

O O

O

NH O H

O O

Spirotetramat-enolo Spirotetramat

Trasformazione nella pianta 1° foglia

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Page 15 • Klueken

Modello dinamico della mobilità del floema e dello xilema

Xi le m a Floema

Imidacloprid Spirotetramat

Applicazione di Imidacloprid

= H+SPTenol

= SPTenol-

(neutro) (acido debole)

pH: 5.5 7.5 pH: 5.5 7.5

Xi le m a Floema

Appicazione di Spirotetramat

= Imidacloprid

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Movento – Il primo insetticida a doppia sistemia