Herbicide Safeners: an overview

Abstract

A significant number of herbicides used in cereals, corn and rice owe their strong efficacy aligned with crop selectivity to safeners. The first commercial safener was 1,8-naphthalic anhydride used as a seed treatment in corn. Since then approximately 20 Safeners have been commercialized in monocot crops, although several were superseded. According to independent market research, in 2011 approximately 30% of herbicide use value from all companies in corn and cereals came from products containing safeners. In rice the percentage was 6%. Almost all safeners work by inducing the expression of genes which code for enzymes involved in herbicide detoxification. Thereby, herbicides are degraded rapidly enough to ensure a damaging concentration is not reached. This gene induction may occur in just one crop or several. For commercial success no significant induction of herbicide degradation should occur in the weeds. The actual molecular target(s) of safeners is/are not known and therefore the reasons for species specificity are unclear. Bayer CropScience has a strong track record of safener discovery and has developed product portfolios based on its safeners mefenpyr-diethyl, isoxadifen-ethyl and cyprosulfamide. Atlantis® WG and Laudis® OD are important Bayer CropScience-products in Germany. These contain mefenpyr-diethyl to safen wheat and isoxadifen-ethyl to safen corn, respectively. The safeners provide an enabling technology which together with strong herbicide molecules has helped farmers to optimize their crop productivity through improved weed management.

Keywords: Crop safety, herbicide detoxification, metabolism, phytotoxicity, safener, selectivity

Herbizid Safener: ein Überblick

Zusammenfassung
Eine bedeutende Anzahl von Herbiziden in Getreide-, Mais- und Reisanwendungen verdanken Safenern ihre Nutzpflanzenselektivität bei gleichzeitig starker Unkrautwirksamkeit. Der erste kommerziell angewandte Safener war 1,8-Naphthalinanhydrid, das als Samenbeizung in Mais Anwendung fand. Seitdem wurden annähernd 20 Safener in monokotyledonen Nutzpflanzen kommerzialisiert, obwohl mehrere inzwischen wieder vom Markt verdrängt wurden. Entsprechend unabhängiger Marktforschung wurden 2011 etwa 30 % des Herbizidnutzungswerts von allen Firmen in Mais und Getreide aus Safener-enthaltenden Produktmischungen generiert. In Reis betrug der prozentuale Anteil 6 %. Fast alle Safener wirken, indem sie die Expression von Genen induzieren, die für Enzyme kodieren, welche an der Herbiziddetoxifizierung beteiligt sind. Dadurch werden Herbizide schnell genug abgebaut, wodurch sichergestellt wird, dass keine schädigenden Konzentrationen erreicht werden. Eine derartige Geninduktion kann nur in einer oder auch in mehreren Nutzpflanzen erfolgen. Für den kommerziellen Erfolg sollte keine signifikante Induktion des Herbizidabbaus in Unkräutern oder Ungräsern erfolgen. Das aktuelle molekulare Target von Safenern ist nicht bekannt, wodurch der Grund für eine Nutzpflanzenspezifität noch unklar ist. Bayer CropScience kann auf eine starke Erfolgsgeschichte in der Safenerentdeckung zurückblicken und hat Produktportfolios entwickelt, die auf seine Safener Mefenpyr-diethyl, Isoxadifen-ethyl and Cyprosulfamid basieren. Atlantis® WG und Laudis® OD sind wichtige Bayer CropScience-Produkte in Deutschland. Diese enthalten zum einen Mefenpyr-diethyl um Weizen und zum anderen Isoxadifen-ethyl um Mais zu sichern. Die Safener liefern die technologische Voraussetzung, die es dem Landwirt erlaubt, mit starken Herbiziden seine Produktivität im Unkrautmanagement zu optimieren.  

Stichwörter: Nutzpflanzensicherheit, Herbiziddetoxifizierung, Metabolismus, Pflanzentoxizität, Safener, Selektivität