Low dose responses of different glyphosate formulations on plants

Abstract

Although glyphosate clearly has real and potential commercial uses as a growth regulator at low doses, its main commercial significance has been as an herbicide. An important prerequisite for low dose applications gaining significance is a high efficiency and reliability of effects. This, however, seems to be a major constraint, especially regarding the approach of increasing yield by glyphosate hormesis. Glyphosate is marketed in various formulations, but potential disparities in low dose responses are unknown. Therefore, this study evaluated the expression and reliability of hormetic effects of different glyphosate formulations as a possible means for glyphosate hormesis to be more reliably and sustainably be achieved. Four commercial products sold in Germany (Glyfos, Glyfos Supreme, Glyfos Dakar, and Roundup Speed) were evaluated in germination assays with Lactuca sativa. Experiments were conducted as dose-response assays and evaluated for root length and shikimic acid production. In bioassays with exposure of seeds, none of the commercial formulations induced hormesis, while all formulations showed a similar hormetic effect if methanol pre-treated seedlings were exposed. Evaluating the reliability of the observed hormetic effect showed that the effect could only be reproduced in one out of three repeats independent of the formulation used. Hence, results indicated that in controlled bioassays, the induction of hormesis by glyphosate is independent of the formulation used and requires a preconditioning, although this does not ensure a hormetic effect. Therefore, the reliability of glyphosate hormesis may remain a major constraint for potential practical uses of this phenomenon despite new formulations claiming a safer response.

Keywords: Crop enhancement, dose-response, growth stimulation, hormesis, pelargonic acid

Subletale Wirkungen verschiedener Glyphosat-Formulierungen auf Pflanzen

Obwohl Glyphosat in niedrigen Dosierungen ein wachstumsregulatorisches Potenzial besitzt, ist seine kommerzielle Bedeutung weitgehend auf den Einsatz als Herbizid beschränkt. Eine wichtige Voraussetzung zur Nutzung des Potenzials niedriger Dosierungen, ist eine hohe Effizienz und Zuverlässigkeit der Wirkung. Dies scheint jedoch vor allem hinsichtlich der Nutzung hormetischer Effekte von Glyphosat zur Ertragssteigerung problematisch zu sein. Da Glyphosat in verschiedensten Formulierungen vertrieben wird und bisher keine Erkenntnisse über mögliche Unterschiede in der hormetischen Wirkung vorliegen, wurden in dieser Studie die Expression und die Zuverlässigkeit hormetischer Effekte verschiedener Glyphosat-Formulierungen untersucht. Vier kommerzielle Produkte, die in Deutschland vertrieben werden, wurden dazu in Keimtests mit Lactuca sativa geprüft (Glyfos, Glyfos Supreme, Glyfos Dakar und Roundup Speed). Die Versuche wurden als Dosis-Wirkungsversuche durchgeführt und Auswirkungen auf die Wurzellänge und den Shikimisäuregehalt wurden erhoben. In Versuchen mit Samen ergab sich bei allen Produkten regelmäßig keine Hormesis, während bei Behandlung von in Methanol vorgekeimten Keimlingen alle Produkte einen ähnlichen Hormesiseffekt zeigten. Dieser konnte allerdings unabhängig vom eingesetzten Produkt nur in einem von drei Versuchen reproduziert werden. Dies zeigt, dass Glyphosat Hormesis im Biotest mit L. sativa weitgehend unabhängig vom eingesetzten Produkt und nur nach Präkonditionierung auftritt, obgleich letzteres keine Garantie für das Auftreten von Hormesis gewährt. Die Zuverlässigkeit der hormetischen Wirkung wird deshalb trotz vielfältiger Glyphosat-Formulierungen vermutlich auch in Zukunft ein wichtiger Hemmfaktor für einen möglichen praktischen Einsatz dieses Phänomens bleiben.

Stichwörter: Dosis-Wirkungsbeziehung, Hormesis, Kulturpflanzenförderung, Pelargonsäure, Wachstumsstimulation