Lichtabhängige DDT-Wirkung bei Mikroalgen

In sieben Tage laufenden Kulturversuchen wurde das “Wachstum, gemessen in mg Trockensubstanz/100 ml Algensuspension, von Microcystis aeruginosa und von Coelastrum proboscideum unter dem Einfluß von DDT im Nährmedium und unter der zusätzlichen Wirkung von einem zu Versuchsbeginn gegebenen Starklichtschock verschiedener Stärke geprüft Bei Microcystis aeruginosa, die auch auf die Starklichtbestrahlung allein mit erheblichen Zuwachsdepressionen reagierte, stieg auch die DDT-Empfindlichkeit mit steigender Intensität der Starklichtbestrahlung stark an Coelastrum proboscideum hingegen erwies sich als weitgehend unempfindlich sowohl gegen Starklichtbestrahlung allein wie auch in Kombination mit DDT-Zusätzen Es wird darauf hingewiesen, daß absolute Angaben über die DDT-Empfindlichkeit oder die DDT-Toleranz einer Alge nur sehr bedingt möglich sind, da zusätzliche Faktoren diese Reaktionen entscheidend beeinflussen können. Den Tedmischen Assistentinnen Fräulein E. KONZ und Fräulein W. HILSCHER danken wir für stets zuverlässige Mitarbeit bei der Durdiführung der Versudie, der Deutschen Forsdiungsgemeinsdiaft und dem Bunde der Freunde der Tedinisdien Universität Mündien für wesentliche Förderung durch wertvolle Sadibeihilfen.     

Lichtabhängige Insektizidwirkungen auf einzellige Algen

Bei der Einwirkung der Insektizide Sevin (Carbaryl) sowie Lindan und Dieldrin in Konzentrationen von 0,1 bis 100 ppm wurden eine Reihe von Schädigungen auf das Wachstum und den Stoffwechsel von Ankistrodesmus braunii und Anacystis nidulans beobachtet Alle drei Insektizide stören die Synchronisation von Ankistrodesmus-Kuturen und erniedrigen Chlorophyllgehalt, Trockengewicht, Photosynthese und Autosporenbildung. Die Autosporenbildung wird aber auch im Dunkeln direkt durch Sevin und Dieldrin gehemmt. Lindan erniedrigt Pigmentgehalt, Trockengewicht und Zellzahl ab 10 ppm, wenn es im Licht gegeben wird. Nach der Dunkelphase, bei der alle bisher untersuchten Größen konstant bleiben, verstärkt sich besonders die Hemmwirkung von 10 ppm Lindan auffällig im Licht. Die Photosyntheseaktivität und die Dunkelatmung zeigen bei niedrigen Lindan-Konzentrationen Förderungen, bei höheren Konzentrationen wachsende Hemmwirkungen. Hemmwirkungen entstehen und verstärken sich nur im Licht. Lindan wird bei Ankistrodesmus gegenüber dem Gehalt in der Nährlösung erheblich akkumuliert. Die Lindan-Konzentrationen sind bei den Lichtkulturen deutlich höher als bei den Dunkelkulturen. Die vorliegenden Untersuchungen wurden durch die finanzielle Unterstützung des Bundesministeriums für Forschung und Technologie ermöglicht. Für die methodischen Hinweise zur Vorreinigung und Extraktion des Lindan aus den Alpen danken wir Frau Dr. D. URBACH sowie Frau E. KAISER für gediegene technische Assistenz.     

Schnellmarkierte Polyphosphate und Metaphosphate bei der Blaualge Anacystis nidulans

Zusammenfassung Zellen der Blaualge Anacystis nidulans, denen nach vorangegangener 20stündiger Kultur in phosphatfreiem Medium kurzfristig ³²P-Orthophosphat angeboten worden war, bauten den größten Teil der Radioaktivität in kondensierte anorganische Phosphate ein. Ihre Isolierung aus den Zellen gelang über eine gemeinsame Extraktion mit den Nucleinsäuren und Fraktionierung an einer Säule aus methyliertem Serumalbumin und Kieselgur (MAK), worauf sich eine säulenchromatographische Auftrennung an QAE-Sephadex A 50 anschloß. Zweidimensionale Dünnschichtchromatographie an Cellulose, die mit einem sauren Lösungsmittel bzw. einem alkalischen durchgeführt wurde, ergab, daß der größte Teil der ³²P-markierten kondensierten Phosphate aus Verbindungen mit mehr als acht Phosphorsäure-Resten bestand. Außer den letzteren wurden markierte lineare Oligophosphate mit 2-7 Resten und ringförmige Metaphosphate — Tri-, Tetra-, Penta- und Hexametaphosphate — gefunden. Ihr Ursprung und ihre Funktion sind noch unbekannt. Unter den niedermolekularen Verbindungen der kondensierten anorganischen Phosphate enthielt das Trimetaphosphat bedeutend mehr Radioaktivität als die übrigen Verbindungen.

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Rapidly labelled polyphosphates and metaphosphates in the blue-green alga Anacystis nidulans

Summary After pulse-labelling with ³²P-orthophosphate of cells of the blue-green alga Anacystis (Lauterbornia) nidulans which were previously grown in a P-free medium for 20 h most of the ³²P-radioactivity is incorporated into condensed inorganic phosphates. The isolation of the latter was achieved by joint extraction with the nucleic acids and fractionation on methylated serum albumin and Kieselgur (MAK) followed by column chromatography on QAE-Sephadex A 50. Two-dimensional thin layer chromatography on cellulose carried out with an acid solvent and an alkaline one revealed that most of the ³²P-polyphosphates consisted of compounds with more than 8 phosphate residues. Besides the latter labelled linear oligophosphates with 2 to 7 residues and circular metaphosphates—tri-, tetra-, penta- und hexametaphosphate—were detected, the origin and function of which are still unknown. Among the low-molecular condensed inorganic phosphates the trimetaphosphate contained significantly more radioactivity incorporated than the other compounds.

     

Untersuchung der Beziehung zwischen Pigmentzusammensetzung und CO2-Gaswechsel bei der Blaualge Anacystis nidulans

Summary Changes in culture conditions caused strong changes in the pigment composition in the blue-green alga Anacystis nidulans. Under normal illumination (white light; 0.6·10³ erg/cm²·sec) the relation between the amounts of chlorophyll a and phycocyanin was 1:6.6. In a high light intensity (20.8·10³ erg/cm²·sec) the phycocyanin content was reduced and the relations thus changed to 1:1.9. Growing the algae in red light of high intensity (20·10³ erg/cm²·sec) increased the phycocyanin content; the chlorophyll a: phycocyanin relation was then 1:12.1.The action spectrum of apparent photosynthesis showed a minimum at 473 nm in all three cultures. The maximum of photosynthesis in low light cultures fell in the absorption region of phycocyanin at 621 nm. The action spectrum of the red light culture showed a reduced rate of photosynthesis in the same region. The strong light culture had an action spectrum similar to that of the red light culture with a maximum at 651 nm. The differing action spectrum of the low light culture may be a result of interruption in the energy transfer from phycocyanin to chlorophyll a within pigment system II.The transients of CO₂ exchange are independent of the pigment composition. Two different types of transients were found depending on the wavelength of the incident light. In red light of 550–650 nm a higher stationary rate was reached after a maximum of photosynthesis at the beginning of the illumination period. In blue and far red light a lower rate was found after the first maximum. Following a illumination period in blue or far red light a CO₂ evolution in the dark was observed. On the other hand, this CO₂ evolution was not found after illumination with red light. These effects are possiblt caused by a decarboxylation reaction (photorespiration) which occurs only in blue and far red light.     

Lichtabhängige Bildung der Thylakoidmembran während der Entwicklung des Photosyntheseapparates in der Pigmentmutante C-2A′ von Scenedesmus obliquus

Für die Mutante C-2A′ von Scenedesmus obliquus konnte während der lichtabhängigen Ergrünung eine Sequenz von Reaktionen festgestellt werden. Atmungssteigerung und Stärkeabbau erreichen nach 2 bis 3 Stunden ihre maximalen Raten. Die Abhängigkeit der Reaktionen von verschiedenen Lichtqualitäten zeigt, daß ein Blaulichtrezeptor, mit großer Wahrscheinlichkeit ein Flavoprotein, reguliert. Beide Reaktionen sind bei 0,4 W/m² gesättigt. Die Proteinsynthese erreicht ihre maximalen Raten nach 5 Stunden, die ALA-Synthese nach 7 Stunden und die Chlorophyllsynthese nach 8 Stunden. Ohne Vorbelichtung zeigt die Abhängigkeit der Reaktionen von verschiedenen Lichtqualitäten, daß in allen Fällen ein Blaulichtrezeptor, wahrscheinlich wiederum ein Flavoprotein, reguliert. Alle Reaktionen sind bei hoher Lichtintensität (Protein- und Chlorophyllsynthese bei 75 W/m²) gesättigt. Vorbelichtung mit Blaulicht niedriger Lichtintensität (1 W/m²) bewirkt, daß bei anschließender Belichtung mit verschiedenen Lichtqualitäten ein Wirkungsspektrum erhalten wird, das dem Absorptionsspektrum des Bohnenprotochlorophyllholochroms (Schopfer und Siegelmann 1968) vergleichbar ist. Unsere Arbeitshypothese über die Wirkung von Blaulicht und Blau-Rotlicht auf die Ergrünung der Scenedesmus obliquus Mutante C-2A' ist im Schema zusammengefaßt:     

Glykogen-StoffWechsel bei Anacysíis nidulans. In vivo- und in vitro-Versuche zur Regulation durch Licht

Glykogen wird im Licht in Gegenwart von CO₂ synthetisiert und im Dunkeln abgebaut. Es ist ein Reservestoff, dessen physiologische Funktion offenbar darin besteht, im Dunkeln den Zell- und Energiestoffwechsel der Zelle mit Kohlenhydrat zu speisen, in Analogie vielleicht zur Kohlenstoffquelle bei einem heterotrophen Organismus. Die Ergebnisse des pulse chase-labelling-Experiments weisen darauf hin, daß die Geschwindigkeit von Synthese und Abbau von Glykogen sehr fein reguliert werden kann. Die an der Synthese beteiligten Enzyme und die Regulationsstelle waren bekannt; wir haben eine Enzymsequenz vorgeschlagen, die widerspruchsfrei den vollständigen Abbau von Glykogen erklären kann. Glykogen-Phosphorylase aus Anacystis nidulans liegt im Licht in einer wenig aktiven = reduzierten Form vor und wird im Dunkeln aktiviert = oxydiert. Damit haben wir ein neues Prinzip regulatorischer Kontrolle einer Phosphorylase entdeckt. Außerdem ist damit erstmals bei einem photosynthetisierenden Organismus die Regulation des Polysaccharidabbaues auf enzymatischer Ebene gezeigt worden. Man darf hoffen, daß ein ähnlicher Vorgang auch beim Abbau von Stärke in Chloroplasten grüner Pflanzen verwirklicht ist.     

CO2-Gaswechsel und Transpiration von Sonnen- und Schattenblättern bei unterschiedlichen Strahlungsqualitäten

Mit einem tragbaren digitalen Spektralphotometer werden im Schatten-und Sonnenblattbereich einer Buchenkrone (Fagus sylvatica L.) die Photonenbestrahlungsstärken in Abhängigkeit von der Wellenlänge der sichtbaren Strahlung (403 bis 712 nm) ermittelt und im Klimaraum bei energiegleicher roter (Max. 660 bis 680 nm), grüner (Max. 520 bis 580 nm) und blauer (Max. 420 bis 470 nm) Strahlung die CO₂-Aufnahme bzw. -Abgabe und Transpiration von Blättern aus diesen Kronenbereichen gemessen. Die im Schattenbereich der Krone aufgezeichneten Spektralkurven zeigen ein ausgeprägtes Energiemaximum zwischen 540 und 600 nm; bei diesen Wellenlängen kann die Strahlung um 35 % energiereicher sein als bei 460 bis 510 nm und 630 bis 680 nm. In Nähe der Sonnenblätter steigen die spektralen Photonenbestrahlungsstärken angenähert linear von 403 bis 712 nm an. Bei grüner Strahlung geringer Intensität (0 bis 60 μ einsteins · m^?2 · s^?1) sind die CO₂-Nettoassimilationsraten beider Blattypen kleiner als bei roter und blauer; diese Depression fällt bei den Sonnenblättern (70 % weniger) stärker ins Gewicht als bei den Schattenblättern (36 % weniger). Der Strahlungskompensationspunkt des CO^2-Gaswechsels der Sonnenblätter liegt unter grüner Bestrahlung deutlich höher (25 ± 5 μ einsteins · m^?2 · s^?1, Bezugsgröße: Trokkengewicht). Dagegen wird die Photosynthesebilanz der Schattenblätter in allen drei Fällen schon bei 5 ± 3 μ einsteins · m^?2 · s^?1 positiv. Beide Blattypen transpirieren unter grüner Strahlung weniger als unter roter und blauer. Es muß angenommen werden, daß sich aus der qualitativen Änderung der Strahlung im Schattenblattbereich insgesamt für Wasserhaushalt und Stoffproduktion der Buche kein erheblicher Nachteil ergibt.     

Zahlbegriff und Zählverhalten bei Tieren. Neue Versuche und Deutungen

Pigeons were trained to peck a certain number of times at a target, the number of pecks being consistently different from the number of light spots previously shown to them. This proved as easy to achieve as the usual experimental combination of equal numbers, both perceived and performed. There is no reason to assume that animals have an abstract number conception in the human sense of the word. Nor is there evidence in animals for number transfer between perception and performance, or for spontaneous combination of successive and simultaneous presentation of quantities. Results obtained by earlier authors have been over-interpreted in the literature.