Pollenfertilität und Pollenschlauchwachstum bei di- und tetraploidem Rotklee

Zusammenfassung Auf Grund zweijähriger blütenbiologischer Untersuchungen wurde festgestellt, daß der tetraploide Rotklee einen etwas höheren Prozentsatz steriler Pollenkörner ausbildet und daß die Pollenkeimung auf künstlichem Medium viel schlechter verläuft als bei den Diploiden. Auf der Narbe dagegen verläuft das Wachstum der Pollenschläuche bei den Tetraploiden schneller. Bei Selbstbestäubung ist das Schlauchwachstum bei den Diploiden verzögerter als bei den Tetraploiden, bei denen es oft zur Selbstbefruchtung kommt. Das unreglmäßige Wachstum und das Platzen der Pollenschläuche ist als eine Erscheinung der Inkompatibilität anzusehen. Ein Zusatz von Griffelgewebe zu künstlichem Agarboden ergab, daß bei Selbstungskombinationen eine Hemmung des Pollenschlauchwachstums nur bei den Diploiden stattfand, keine Hemmung dagegen bei den Tetraploiden beobachtet wurde.Der Prozeß der Pollenkeimung und des Schlauchwachstums wurde beschrieben und diskutiert. Man fand, daß die Pollenkeimung nur dann erfolgt, wenn die Narbe ein entsprechendes Stadium mikroskopisch nachweisbarer Reife erreicht hat.Die tetraploiden Rotkleepflanzen weisen eine große Variabilität in Pollenvitalität und Pollenkeimung auf, eine Selektion erscheint daher erfolgversprechend.Außenfaktoren, wie Feuchtigkeit, Temperatur und Kurztag, haben starken Einfluß auf Pollenkeimung und Schlauchwachstum. Eine Temperatur von 15° hemmt das Pollenschaluchwachstum vollkommen und macht die Befruchtung unmöglich. Kurztag verursacht anormale Blütenbildung und Pollenentwicklung, herabgesetzte Pollenkeimung und-vitalität ist die Folge.Mit 10 Abbildungen     

Endopolyploidie und Ertrag bei diploiden und tetraploiden Zuckerrüben

Zusammenfassung Die Regression des Rübengewichts von diploiden und tetraploiden Zuckerrüben auf den tatsächlichen Ploidiegrad des Mesophylls, der sich aus der meristematischen Ploidiestufe und der Endopolyploidie zusammensetzt, wurde in einem nassen Jahr unter Feldbedingungen geprüft. Am wenigsten leisteten die Pflanzen mit dem höchsten Endopolyploidiegrad. Die Diploiden mit geringer bis mittlerer Endopolyploidie befriedigten im Mittel gleich gut, aber unter den Tetraploiden brachten nur die Pflanzen mit der kleinsten oder einer nur wenig höheren Tendenz zur Endopolyploidisierung den höchsten Ertrag. Das beste Rübengewicht wurde sowohl bei Diploiden als auch bei Tetraploiden mit etwa tetraploidem, im vorhergehenden Trockenjahr bei Diploiden sogar mit vorwiegend diploid gebliebenem Mesophyll erreicht. Deshalb erscheint es nützlich, bei tetraploiden Zukkerrüben gegen die Endopolyploidisierung zu züchten. Die genetischen Vorteile der Tetraploidie bleiben erhalten, während der Nachteil der großen Zellen verschwinden kann.

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Endopolyploidy and yield in diploid and tetraploid sugar beets

Summary The root weight of diploid and tetraploid sugar beets as related to the actual degree of ploidy of the mesophyll, a combination of meristematic level and subsequent endopolyploidization, was investigated under field conditions in a wet year. Plants with highest endopolyploidy showed the lowest yield. Diploids with low to intermediate endopolyploidy were about equally satisfactory, but among the tetraploids only those plants with the lowest tendency toward endopolyploidization exhibited maximum yield. The highest yield was produced by both diploids and tetraploids with about tetraploid mesophyll, in the preceding dry year this was achieved by diploids with predominantly diploid mesophyll. It seems, therefore, useful in tetraploid sugar beets to breed against endopolyploidization. The genetic advantages of tetraploidy are retained while the disadvantage of large cell size may be eliminated.

     

Untersuchungen über den Ertrag getriebener diploider und tetraploider Gartenkresse (Lepidium sativum)

Zusammenfassung Der Ertrag diploider und tetraploider Populationen der Gartenkresse wurde im Treibversuch geprüft. Der Frischsubstanzertrag der Tetraploiden war um etwa ein Drittel, ihr Trockensubstanzgehalt um etwa ein Fünftel höher als die entsprechenden Werte der diploiden Pflanzen. Die tetraploiden Stämme zeigen in der Regel eine wesentlich herabgesetzte Fertilität und eine starke Neigung zum Herabregulieren der Chromosomenzahl auf die diploide Zahl. Unter einer großen Zahl von Ausgangsstämmen konnten zwei gefunden werden, die offenbar nicht zum Herabregulieren der Chromosomenzahl neigen. Es wurde ferner eine tetraploide Einzelpflanze mit beachtlich hoher Fertilität entdeckt.     

Über den Einfluß des Entfernens der Keimblätter auf die Entwicklung und den Ertrag von diploidem und autotetraploidem gelbem Senf

Zusammenfassung Das 1000-Korngewicht tetraploider Samen vonSinapis alba ist etwa doppelt so groß wie das 1000-Korngewicht diploider Samen. Dieses größere Gewicht der tetraploiden Samen wirkt sich in der Jugendentwicklung der Pflanzen fördernd aus, auf die späteren Entwicklungsstadien hat es keinen Einfluß. Ähnlich wirkt sich das Entfernen der Keimblätter aus: Die anfängliche Hemmung wird im Laufe der späteren Entwicklung aufgehoben. Der Gesamtertrag der Tetraploiden ist in den ersten Entwicklungsstadien größer, später merklich kleiner als der Ertrag der Diploiden. Besonders der Kornertrag und noch wesentlich mehr die Zahl der geernteten Samen ist bei den Tetraploiden wesentlich kleiner als bei den Diploiden. Im Einzelblattgewicht, in der Sproßlänge und Sproßdicke übertreffen die Tetraploiden deutlich die Diploiden, während diese eine erheblich höhere Blattzahl je Pflanze besitzen. Am Gesamtertrage haben bei den Tetraploiden Sprosse und Blätter einen größeren Anteil, während die Diploiden sich durch einen erheblich größeren Anteil an Blütensprossen auszeichnen. Die geringere Ausbildung der Blütensprosse bei den 4n-Pflanzen läßt auf eine Abschwächung der Sexualität schließen.     

Versuche zur Genomverdoppelung des AscomycetenPodospora anserina (CES.) Rehm

Zusammenfassung Mit Hilfe von experimentell erzeugten Gigasstämmen sollte die Frage beantwortet werden, ob bei der selbstinkompatiblenPodospora anserina selbstkompatible Stämme durch Genomverdoppelung entstehen können.Die Sporenbehandlung mit Colchicin und Kampfer sowie die Myzelkultur auf entsprechenden Medien ergaben Gigasstämme. Die cytologisch als Diplonten ausgewiesenen Stämme regulierten regelmäßig zu normalen haploiden Myzelien herab. Der Regulationsvorgang, durch Kernmessungen verfolgbar, verläuft ungewöhnlich schnell und erfolgreich. Unter den Nachkommen der Gigasstämme fanden sich auch selbstkompatible Myzelien, die aus diploiden Einfachsporen hervorgegangen waren. Der Übergang zur Selbstkompatibilität ist sehr wahrscheinlich nicht auf die Genomverdoppelung selbst, sondern auf die mit der Herabregulation verbundene Heterokaryotisierung zurückzuführen.Mit 5 TextabbildungenInauguraldissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematische-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität der Universität zu Köln.     

Untersuchungen über die Höhe der Schälverluste bei Kartoffeln

Zusammenfassung Es wurde das Kartoffelsortiment hinsichtlich der Verluste untersucht, die beim Schälen mit der Hand und mit einer Schälmaschine entstehen. Um die Handschälverluste verschieden großer Knollen zwischen den Sorten miteinander vergleichen zu können, wird eine Verrechnung der ermittelten relativen Schälverluste mit einem Schälverlustkoeffizienten empfohlen.Beim Maschinenschälen wurden zuerst der Einfluß von Füllgewicht, Schälzeit und Knollengröße auf die Höhe des Gesamtschälverlustes untersucht. Anschließend werden die Ergebnisse bei den einzelnen Sorten dargestellt.Für die Züchter werden Hinweise auf Grund der Versuchsermittlungen für die zweckmäßige Selektion neuer Stämme gegeben. Den Benutzern von Kartoffelschälmaschinen wird empfohlen, auf das Füllgewicht, die Schälzeit und die Verwendung der Abfälle zu achten.Mit 5 Abbildungen     

Der Einfluß der Bodenmikroorganismen auf Trockensubstanzbildung und Aschegehalt in Nährlösung wachsender Pflanzen

Zusammenfassung In Wasserkulturen von Rotklee (Trifolium pratense) und Sonnenblumen (Helianthus annuus) wurde der Einfluß der Bodenmikroorganismen auf das Pflanzenwachstum untersucht.Die Rhizosphärenflora verringert die Wurzelentwicklung, fördert aber gleichzeitig das Wachstum der oberirdischen Pflanzenteile. Der Einfluß der Mikroorganismen kommt in dem größeren Sp/W-Verhältnis der nichtsteril wachsenden gegenüber den steril wachsenden Pflanzen zum Ausdruck.Die Stärke des Einflusses der Bodenmikroflora auf die Verschiebung des Sp/W-Verhältnisses hängt von ihrer Dichte in der Rhizosphäre ab. Die Populationsdichte der Rhizosphäre ist von der Pflanzenart abhängig. Bei Rotklee (Leguminosen) mit hoher Organismenzahl in der Rhizosphäre ist das Sp/W-Verhältnis der nichtsterilen Pflanzen gegenüber den sterilen prozentual höher als bei Sonnenblumen (Compositen) mit geringerer Organismenzahl.Der Mineralstoffgehalt der Trockensubstanz von Pflanzen, die mit einer Rhizosphärenflora vergesellschaftet sind, ist niedriger als der steriler Pflanzen.Die spezifischen Wirkungen der Bodenmikroorganismen auf die Trockensubstanzbildung sind wahrscheinlich auf mikrobiell gebildete Wuchsstoffe zurückzuführen.     

Beitrag zur Züchtungsmethodik bei Weißklee (Trifolium repens)

Zusammenfassung In den Jahren 1951–1957 wurden Versuche zum Zweck des Vergleichs mehrerer Methoden der Züchtung von Weißklee durchgeführt. Es handelte sich um die Auslese aus einer Wildpopulation durch Frühselektion, Einzelpflanzen-und Klonauslese mit Nachkommenschaftsprüfung und Anwendung des Polycrossverfahrens.Die auf diese oder jene Weise erhaltenen Stämme wurden in mehreren Einzelversuchen und in einer großen Versuchsserie auf ihre Leistung bezgl. Grünmasse und Samen geprüft.Das Ergebnis besteht darin, daß mit beiden Verfahren ein erheblicher Züchtungsfortschritt erzielt wurde. 2 zum Vergleich herangezogene bekannte Sorten wurden etwas übertroffen und die Urpopulation um 25–30%.Eine Beziehung zwischen der Leistung der für das Polycrossfeld verwendeten Klone und deren generativen Nachkommenschaften konnte nicht festgestellt werden, woraus sich ergibt, daß die Kombinationseignung der Stämme von Bedeutung ist.In Rahmen von pflanzenbaulichen Betrachtungen wird angeregt, den Weißklee als einjährige Leguminose zu behandeln.Mit 4 AbbildungenDieser Beitrag zur Methodik der Züchtung ist Herrn Dr. v.Sengbusch zu seinem 60. Geburtstag in Dankbarkeit vom Verfasser gewidmet.     

Schilddrüse und Federausfall

Zusammenfassung Die Folgen künstlich herbeigeführter Hyperthyreoidie auf den Federausfall sind während und außerhalb der Mauser untersucht.Thyroxin und Thyreoidea können in der Mauserperiode nach 7 bis 10 Tagen den Federausfall kurzfristig hemmen bzw. blockieren.Außerhalb der Mauserperiode kann ein hyperthyreotischer Zustand einen Federausfall verursachen. Die einzelnen Arten wie auch artgleiche Idividuen reagieren auf dieselbe Menge bei gleichen Umweltbedingungen ungleich stark. Zwischen Temperament des Einzelvogels und Reaktion auf Schilddrüsengaben ist eine Parallelität erkennbar.Mit zunehmender Anzahl der Injektionen steigen allgemein Wirkungsdauer und Intensität des Federausfalls.Ihr zeitlicher Abstand entscheidet mit über das Ergebnis. Bei einer Distanz von mehr als 3 Tagen ließ sich kein Federausfall mehr auslösen.Eine Gewichtsabnahme — gleich, ob von Federausfall begleitet oder nicht — war bei meinen Vögeln stets die Folge schon einmaliger Hormongaben. Bei Wiederholungen kommt es zu starkem Kräfteverfall, u.U. mit tödlichen Folgen. Eine Injektion kann nach anfänglichem Abfall zu einem Anstieg über das Ausgangsgewicht führen.Für den jahreszykhschen Ablauf der Schilddrüsentätigkeit läßt sich kein allgemein gültiges Schema aufstellen. Innerhalb einer Art bestehen keine eindeutigen Beziehungen zwischen Mauser und dem Entwicklungszustand der Schilddrüse.Der Federausfall nach Hyperthyreoidie ist eines der Symptome des überstürzten Stoffwechsels. Hiermit ist nicht bewiesen, daß auch der Beginn der Mauser durch erhöhte Sekretion der Schilddrüse ausgelöst wird.Die Untersuchungen führen zu der Annahme, daß der Federausfall bei Hyperthyreoidie und der einer normalen Mauser keine homologen Erscheinungen sind.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. Die Hormonpräparate stellten großzügig zur Verfügung die Deutsche Hoffmann-La Roche AG, Grenzach-Baden, und die Dr. Georg Henning-GmbH, Berlin.     

Ein Beitrag zur Selbstfertilität beim Weißklee

Zusammenfassung Es wurden aus einer lettischen Weißkleepopulation selbstfertile Formen ausgelesen und im Verlaufe von 7 Jahren geprüft. Dabei wurde festgestellt, daß die bei den fremdbestäubten Weißklee-Populationen in der Praxis beobachteten Schwankungen im Samenertrag auch bei den selbstfertilen Formen zu beobachten sind, obwohl diese vom Bienenflug nicht mehr unbedingt abhängig sind. Als Ursache dieser Schwankungen konnte die Witterungsgestaltung während der Vorund Hochsommermonate ermittelt werden. Allerdings scheinen die Witterungsbedingungen nicht unmittelbar, sondern mittelbar über die negative Korrelation zwischen der Ausbildung vegetativer und generativer Pflanzenmasse auf die Selbstfertilität einzuwirken. Neben der starken Variabilität der Selbstfertilität traten aber auch erblich bedingte Selbstfertilitätsunterschiede auf, die sich von den Umweltbedingungen nicht verwischen ließen. Daraus wird die Möglichkeit abgeleitet, durch weitere züchterische Bearbeitung die noch sehr labil ausgebildete Selbstfertilität bei den ausgelesenen Pflanzen zu verbessern und zu festigen.Mit 9 Textabbildungen     

Permeabilit?ts-Untersuchungen An Polyploiden Zellen

Zusammenfassung An Stengelepidermiszellen di- und tetraploider Oenothera franciscana wurden osmotische Werte, Plasmolysezeiten und Permeationskonstanten bestimmt. Der osmotische Wert der tetraploiden Zellen liegt unter dem der diploiden, die Plasmolysezeiten sind hingegen erhöht. Die Permeabilitätsverhältnisse der beiden Rassen, soweit sie in Permeabilitätsreihen ausgedrückt werden können, zeigen quantitative und qualitative Unterschiede. Harnstoff, Glycerin und Malonamid werden in die tetraploiden Zellen etwas langsamer aufgenommen, Thioharnstoff, Dicyandiamid und Azetamid dagegen mit erhöhter Geschwindigkeit. Es wird vermutet, daß das abweichende Verhalten der Tetraploiden auf einer Verdichtung der Grenzschichten beruht. Die Befunde werden besprochen im Hinblick auf die Abhängigkeit der Permeabilitätsverhältnisse von spezifischen und unspezifischen Faktoren.Mit 1 Textabbildung.     

Vergleichende Untersuchungen über den Einfluß der Genomverdoppelung auf die Ertragsfähigkeit bei Weißklee (Trifolium repens L.)

Zusammenfassung Bei Weißklee wurde an 12 oktoploiden Formen und ihrem entsprechenden Ausgangsmaterial die Ertragsfähigkeit vergleichend untersucht. Es wurden Vegetationsbeobachtungen, Messungen sowie Ertrags- und Qualitätsbestimmungen an Einzelpflanzen vorgenommen.Als ergiebigste Methode zur Genomverdoppelung erwies sich die Sproßbehandlung.Die Oktoploiden sind gegenüber dem Ausgangsmaterial durch dickere und größere Kotyledonen, dickere und längere Blatt- und Blütenstiele, größere Blattspreiten und Blütenköpfe sowie verspätetes Blühen gekennzeichnet.In der Grün- und Trockenmasse erwiesen sich 5 Oktoploide von insgesamt 12 Herkünften gegenüber ihren Ausgangsformen signifikant überlegen und eine signifikant unterlegen. Vom 1. zum 3. Aufwuchs zeigen die oktoploiden Formen infolge schnelleren Nachwuchsvermögens gegenüber den Ausgangsformen eine relative Ertragszunahme.Unabhängig von den Wachstumsbedingungen enthalten die Oktoploiden 1,4% weniger Trockensubstanz als ihre Ausgangsformen. Der Trockenmasseertrag der besten oktoploiden Herkunft liegt gegenüber ihrer Ausgangsform um 27%, gegenüber der ertragreichsten tetraploiden Herkunft um 22% höher.Im Rohprotein-, Kalk- und Phosphorgehalt sind zwischen den Herkünften einer Valenzstufe wie auch zwischen den Herkünften beider Valenzstufen keine signifikanten Unterschiede vorhanden.Der Samenertrag der Oktoploiden liegt gegenüber dem Ausgangsmaterial durchschnittlich niedriger. Mit zunehmender Generationsfolge erhöht sich der Samenertrag. Die Relativwerte der Oktoploiden liegen im Vergleich zu den Ausgangsformen in der Samenmasse bei 91, in der Samenzahl bei 68. Von 12 oktoploiden Herkünften zeigten jedoch 2, daß eine Kombination von hoher Futtermasse mit guter Qualität und befriedigendem Samenertrag bei oktoploidem Weißklee möglich ist.Zwischen dem tetraploiden Ausgangsmaterial und den oktoploiden Formen bestehen in der Grün- und Trockenmasse keine, in der Samenmasse jedoch positive signifikante Beziehungen.Durch Genomverdoppelung bei Weißklee kann für die praktische Züchtung wertvolles Ausgangsmaterial geschaffen werden. Der Erfolg der Weißkleezüchtung auf oktoploider Basis hängt entscheidend von der Auswahl des zur Polyploidisierung verwendeten Ausgangsmaterials ab.

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Comparative investigations on the influence of genome doubling on productivity in white clover (Trifolium repens L.)

Summary The productivity of white clover was investigated for twelve octoploid forms and their respective parental stocks. Treating the sprouts was the most successful means of doubling the genome. Octoploids, when compared with the parental material, showed larger cotelydons, thicker and longer leaf stalks and peduncles, greater leaf blades and flower heads, and delayed flowering.Five out of twelve octoploids were significantly superior to their parents in green weight as well as in dry weight. Only one of them was significantly inferior.Independent of growth conditions the octoploids contained 1.4% less dry matter than their parental stock. Seed production in octoploids was lower than in the parental material, but increased in later generations.Two out of twelve octoploids yielded fodder of high quantity and quality and produced a satisfactory number of seeds.There were no significant correlations between the tetraploid parental material and the octoploid forms in green and in dry weight. There was a positive and significant correlation for seed weight.In practice the breeding of white clover can be improved by the use of polyploid forms derived from carefully chosen tetraploid stock.

     

Züchtung auf zwei Samen pro Hülse bei Rotklee (Trifolium pratense L.)

Zusammenfassung Rotklee bildet in der Regel nur einen Samen pro Hülse aus, obgleich der Fruchtknoten mindestens zwei Samenanlagen besitzt und beide Samenanlagen in den allermeisten Fällen befruchtet werden. Eine gewisse Zeit nach der Befruchtung stirbt ein Embryo ab. Die Rotkleesamenerzeugung könnte verbessert und sicherer gestaltet werden, wenn es gelänge, Formen zu züchten, die anstatt eines Samens pro Hülse zwei Samen ausbilden. In einem aus mehreren Sorten und Herkünften bestehenden sehr heterogenen Material konnte mit Hilfe einfacher Selektion der Anteil Hülsen mit zwei Samen pro Hülse innerhalb von 5 Generationen von durchschnittlich 0,6% auf 30,0% erhöht werden; die Höchstwerte zweisamiger Hülsen pro Pflanze stiegen innerhalb der gleichen Zeit von 7,1 auf 73,5%. Werden von Pflanzen mit einem hohen Anteil doppelsamiger Hülsen die Samen aus einsamigen Hülsen einerseits und die aus zweisamigen Hülsen andererseits getrennt ausgesät und untersucht, so ist der Anteil Hülsen mit 2 Samen in beiden Nachkommenschaftsgruppen etwa gleich hoch. Aus diesen Ergebnissen kann gefolgert werden, daß die Ausbildung von 2 Samen pro Hülse bei Rotklee genetisch bedingt ist. Morphologisch gesehen hängt nachPandey (1955) die Ausbildung des zweiten Samens pro Hülse von der Lage der Samenanlagen im Fruchtknoten zueinander ab. Es wird vermutet, daß hier ein lagemäßig bedingter Ernährungseffekt wirksam ist.Die Untersuchungsergebnisse über das Auftreten von zwei Samen pro Hülse an 42 gleichen Pflanzen einmal in einem guten (1959) und ein anderes Mal in einem schlechten (1960) Rotkleesamenjahr lassen erkennen, daß neben der genkontrollierten Wirkung die Umweltverhältnisse, insbesondere die Witterung, einen nicht zu unterschätzenden Einfluß auf die Ausbildung von 2 Samen pro Hülse ausüben.Die Samen aus doppelsamigen Hülse wiesen gegenüber den aus einsamigen im Durchschnitt ein um 9,8% niedrigeres Tausendkorngewicht auf.Mit 5 AbbildungenHerrn Professor Dr.Oberdorf zum 65. Geburtstag gewidmet     

Über das Verhalten des Erbsenwicklers gegenüber Erbsensorten und Erbsen-Neuzuchtstämmen

Zusammenfassung Die Abhängigkeit des Erbsenwicklerbefalls von Blütezeit und Blühdauer wurde in den Jahren 1959 und 1960 an Hand von Gemüse- und Speiseerbsensortimenten in Hadmersleben geprüft. Sorten und Stämme mit frühem Blühtermin und möglichst kurzer Blühdauer wurden nur geringfügig befallen, solche, deren Hauptblütezeit in Perioden großer Falteraktivität fiel, wurden demgegenüber stark befallen. Die Wuchshöhe beeinflußte den Befall nicht. Übereinstimmend konnten für 1959 und 1960 drei Perioden erhöhter Falteraktivität festgestellt werden. Der starke Rückgang der Erbsenwicklerpopulation in der zum VEB Saatzucht Amt Hadmersleben gehörenden Flur wird auf den Erfolg einer Großflächenbehandlung mit Wofatox-Staub und auf einen natürlichen Abfall zurückgeführt.Mit 3 AbbildungenDem Präsidenten der Deutschen Akademie der Landwirtschaftswissenschaften Herrn Prof. Dr. Dr. h. c.Stubbe zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Die Gefrier-Fixation lebender Zellen und ihre Anwendung in der Elektronenmikroskopie

Zusammenfassung Der Gefriervorgang in den Zellen hängt in erster Linie ab von der Gefriergeschwindigkeit, der Frosthärte des Objektes und von der Konzentration eines Frostschutzmittels (Glyzerin) im Zytoplasma. Für die meisten Untersuchungen wurde Preßhefe als Testobjekt verwendet. Der Einfluß der Gefriergeschwindigkeit äußert sich auf drei verschiedene Weisen; das Zellwasser kristallisiert entweder extra oder intrazellulär oder es wird amorph verfestigt (Vitrifikation). Die Bestimmung von Gefrierpunkt, Unterkühlbarkeit und Rekristallisationspunkt ermöglicht eine Erklärung dieser drei Wirkungsweisen und führt zu einem physikalischen Verständnis des Phänomens der Frosthärte. Physikalische Untersuchungen zeigen, wie das Frostschutzmittel eine Erhöhung der Frosthärte bewirkt; physiologische Experimente veranschaulichen einige Nebenwirkungen des Glyzerins.Die Verwirklichung des Gefrierens lebender Zellen hängt in erster Linie von der Wahl geeigneter Gefriergeschwindigkeiten und Frostschutzmitteln ab. Die Endtemperatur des Gefriervorganges muß, je nach der Frosthärte des Objektes, d. h. je nach dem tiefsten in den Zellen auftretenden Rekristallisationspunkt, unter –50 bis –70° C liegen.Das Anwendungsgebiet des Gefrierens lebender Zellen ist sowohl auf biologischem wie auch auf medizinischem Gebiete sehr groß, sei es als reine Gefrierkonservierung oder in der Gefrier-Trocknung oder -Substitution. Mit Hilfe der Gefier-Ätzung können hochauflösende, elektronenmikroskopische Bilder der gefrorenen Objekte hergestellt werden, die vollkommen artefaktfrei sind, insbesondere frei von den durch die üblichen Präparationsmethoden eingeführten Veränderungen.Einige Beispiele illustrieren die Anwendung des Gefrierens lebender Zellen in der Elektronenmikroskopie. Die Methode der Gefrier-Ätzung ist besonders geeignet für die Darstellung der auf den Zytomembranen lokalisierten Partikel; z. B. Fibrillen synthetisierende Partikel in der Plasmamembran, Ribosomen auf einer Vakuolenmembran, Elementarpartikel auf den Cristae mitochondriales und Quantasomen auf den Granalamellen eines Chloroplasten. Die vielfältige Anwendbarkeit der Gefrier-Ätzung wird aufgezeigt an Hand von Mikroorganismen (Hefe), pflanzlichen (Wurzelspitze) und tierischen Zellen (Dünndarmepithel).Diese Arbeit wurde durch einen Kredit des Schweizerischen Nationalfonds unterstützt. Den Vorstehern des Institutes für Allgemeine Botanik der Eidgenössischen Technischen Hochschule, Herrn Prof. Dr. A. Frey-Wyssling und des Laboratoriums für Elektronenmikroskopie, Herrn Prof. Dr. K. Mühlethaler, sei für die großzügige Förderung dieser Arbeit bestens gedankt. Herrn Dr. D. Branton und Herrn und Frau Prof. Dr. H. Ruska (Medizinische Akademie, Düsseldorf) danke ich für ihre Mitarbeit und für die Überlassung der Abb. 17, 20 und 21.     

Wurzelkörper von Apfelbäumen unter dem Einfluß eines jeweils vorherrschenden Faktors

Zusammenfassung Die über viele Jahre hinweg am gleichen Standort durchgeführten Ausgrabungen ermöglichten die vorliegende Zusammenstellung von Wurzelkörpern, die den Einfluß eines jeweils vorherrschenden Faktors auf die Entwicklung erkennen lassen.Dabei zeigte sich, daß die während der ersten Lebensjahre durch Wurzelumstimmung herbeigeführte Änderung der Rangordnung einer allgemein gültigen Gesetzmäßigkeit folgt, die sich durch keinen anderen Faktor verdrängen läßt. Abgesehen von dieser unter allen Umständen eintretenden vernachlässigung der Primärwurzeln zugunsten der oberen jüngeren Wurzeln, wurde die Form des Wurzelgerüstes vor allem durch Erbanlage und Boden geprägt. Aber auch die Standweite hatte formenden Einfluß infolge der Abneigung der Wurzelkörper, sich gegenseitig zu berühren. Kronenbau und Sorte zeigten überwiegend Einfluß auf die Faserwurzelbildung. Zu morphologischen Sonderbildungen führten Vermehrungsart und Nachbau.Die vorliegenden Beobachtungen erlauben einen ungewöhnlichen Einblick in das Verhalten der Wurzelkörper von Apfelbäumen auf engbegrenztem Raum. Obwohl unter normalen Verhältnissen die Einwirkungen komplexer Natur sind und deshalb die Erfassung der Wirkung vorherrschender Faktoren in erster Linie der Grundlagenforschung dient, darf man annehmen, daß solche rein morphologischen Beobachtungen auch zu zielbewußten, der Praxis direkt dienenden, physiologischen Untersuchungen anregen. Das gilt besonders für das Problem der Abneigung bei engen Standweiten und für die Förderung der Faserwurzelbildung. Von diesen Einzelheiten abgesehen, führen die Beobachtungsergebnisse zu ersten Ansätzen einer Systematik der Obstaumwurzeln.Mit 10 Abbildungen     

Änderungen von Kern und Polyphosphaten in Abhängigkeit von dem Energiegehalt des Cytoplasmas bei Acetabularia

Zusammenfassung Die vorliegenden Untersuchungen wurden ausgeführt, um den Einfluß des Cytoplasmas auf den Kern und Nucleolus näher zu analysieren. Als Maß der Kernreaktion wurde die Vergrößerung oder Verkleinerung des Kern- und Nucleolusvolumens gewählt, als Maß für den Zustand des Cytoplasmas das Vorhandensein bzw. Fehlen von energiereichen, Polyphosphate enthaltenden Grana und als Maß für die Leistung der ganzen Zelle das Wachstum.Der Einfluß der Photosynthese auf Kern und Polyphosphate wurde durch Applikation verschieden langer täglicher Belichtungszeiten untersucht (Tabelle 1, Abb. 1). Die Kern- und Nucleolusvergrößerung sowie die Entstehung der Polyphosphate und das Wachstum ist von der Länge der täglichen Belichtungszeiten abhängig. Auf der anderen Seite führt eine Verdunkelung der Zellen zu einer starken Reduktion der Polyphosphate sowie Kern- und Nucleolusgröße.Der Einfluß der Plastidenanzahl auf Kern und Polyphosphate wurde durch Belichtung kleiner und großer, verdunkelt gewesener Zellen untersucht (Tabelle 2, Abb. 2und 3). In den kleinen 4mm langen Zellen werden weniger Polyphosphate synthetisiert und auch die Kernvergrößerung ist wesentlich langsamer als in den großen 8 mm langen Zellen.Der Einfluß von energiereichen Substanzen des Cytoplasmas auf die Kernvergrößerung wurde durch Applikation verschiedener Gifte untersucht. 2,4-Dinitrophenol und Mono Jodessigsäure hemmen eine Synthese von Polyphosphaten, verhindern eine Volumenzunahme von Kern und Nucleolus und blockieren das Wachstum. Trypaflavin übt hingegen keinen wesentlichen Einfluß auf die Polyphosphatvermehrung und Kernvergrößerung aus (Tabelle 3, Abb. 4 und 5). Werden die Gifte großen Zellen mit ausgewachsenen Kernen appliziert, so erfolgt in 2,4-Dinitrophenol und Mono Jodessigsäure eine Reduktion von Kern- und Nucleolusvolumen sowie eine Verminderung der Polyphosphatgrana, während in Trypaflavin die Kerngröße kaum beeinflußt wird (Tabelle 5, Abb. 6).Aus diesen Befunden wurde geschlossen, daß das Cytoplasma einen steuernden Einfluß auf Reaktionen des Kernes und Nucleolus ausübt und daß dieser Einfluß durch die im Cytoplasma gebildeten energiereichen Phosphate (unter anderem Polyphosphate) bewirkt wird, wodurch auf die große Bedeutung des Cytoplasmas bei der Regulierung der Kernfunktion hingewiesen wird.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Die Zellstrukturen des Dünndarmepithels in ihrer Abhängigkeit von der physikalisch-chemischen Beschaffenheit des Darminhalts

Zusammenfassung Wirkungen von Chloroform, Diäthyläther, Äthylalkohol und Aceton auf den anschließend mit Osmiumtetroxyd fixierten Dünndarm der Maus werden beschrieben.Auffallende Erweiterungen der inneren Zellräume, vor allem des endoplasmatischen Retikulums, werden mit einem lähmenden Einfluß des Chloroforms auf Transportmechanismen in den Membranen gedeutet. Durch die Reduzierung von Membranvesikulationen an glatten Muskelzellen wird die Schädigung eines Transportmechanismus unter der Einwirkung von Aceton unmittelbar nachgewiesen.Vom Chloroform abweichende Wirkungen des Diäthyläthers werden auf das andere Lipoidlösungsspektrum und auf eine geringere Anreicherung des Diäthyläthers in den Membranschichten zurückgeführt.Auf die Bedeutung des Kern-Plasma-Kreislaufs für das Zellgeschehen und auf seine Beeinflußbarkeit durch die Narkotica wird hingewiesen. Im Zusammenhang damit wird die Glykolyse im Kern und die mögliche Beschränkung glykolytischer Prozesse im Cytoplasma auf das endoplasmatische Retikulum erörtert.Die im Vergleich zu reinem Wasser geringen osmotischen Effekte wäßriger Lösungen der Lipoidlösungsmittel machen eine Abnahme der Membranpermeabilität für Wasser wahrscheinlich.Bei den Versuchen mit Äthylalkohol und Aceton tritt mit steigenden Konzentrationen eine Abnahme der Osmiophilie und schließlich Zerfall der Membranstrukturen ein. Das Problem der Lipoiddifferenzierung durch Extraktion aus den einzelnen Membranen der Zelle wird diskutiert.Es wird darauf hingewiesen, daß die Betrachtung der Grenzflächenspannung zwischen verschiedenen Flüssigkeitsphasen den in der Zelle gegebenen Verhältnissen nicht voll gerecht wird. Statt einfacher Grenzflächen liegen Grenzmembranen vor, die aus mehreren Substanzschichten bestehen und in sich mehrere Grenzflächen enthalten. Zur Erklärung des dynamischen Verhaltens der Zelloberfläche ist mit unterschiedlichen Schichtspannungen in den Plasmamembranen zu rechnen.Auf die Möglichkeit einer gezielten Präparation durch verschiedene Vorbehandlungen der Gewebe oder durch die Art der Zusammensetzung der Fixierungslösung wird hingewiesen.Durchgeführt mit dankenswerter Unterstützung durch das Kultusministerium des Landes Nordrhein-Westfalen und die Deutsche Forschungsgemeinschaft.Teilweise vorgetragen auf der 10. Tagung der Deutschen Gesellschaft für Elektronenmikroskopie in Kiel, September 1961.     

Untersuchungen über die xeromorphischen Gradienten einiger Kulturpflanzen

Zusammenfassung Die oberen Blätter der Pflanzen weisen nachZalensky eine im Vergleich zu den unteren mehr ausgeprägte xeromorphische Struktur auf. Als xeromorphische Merkmale kommen unter anderem Stomazahl und Zellgröße in Betracht. Die xeromorphische Struktur sollte durch die ungenügende Wasserversorgung der oberen Blätter entstehen.Es wurden von uns Untersuchungen über den Gradienten dieser Struktur bei mehreren Kulturpflanzen ausgeführt und seine allgemeine Verbreitung festgestellt. Die Eigenschaften des Gradienten wurden bei Tomaten eingehender untersucht. Zwischen der Größe der Epidermiszellen und der Stomazahl ist ein strenger, aber nicht linearer Zusammenhang vorhanden. Der Gang des Gradienten ist von den Schwankungen der Blattgröße unabhängig, wird also nur von der Insertionshöhe des Blattes und nicht von seinem Wachstum beeinflußt.Unter Dürrebedingungen wird die Verschiedenheit im Grade der Xeromorphie der oberen und der unteren Blätter im allgemeinen verändert, und zwar wird der Gradient oft steiler.Mehrere Gradienten der physiologischen bzw. chemischen Eigenschaften wurden auch festgestellt. Einige dieser Gradienten (Wassergehalt, Wassersättigungsdefizit, Sukkulenzgrad, Chlorophyllgehalt, Ascorbinsäuregehalt) hängen auch von der Wasserversorgung ab.Die Verschiebungen der physiologischen Gradienten können mit dem vielmehr primären Gradienten des Wassersättigungsdefizites in Zusammenhang gebracht werden. Der Verschiebungsgrad der physiologischen und chemischen Gradienten kann zu einer besseren Charakterisierung der Dürreeffekte dienen.Mit 4 Textabbildungen.     

Das Verhalten der Deckzellen des Meerschweinchennetzes unter dem Einfluss verschiedener Reizmittel

Zusammenfassung Es wird der Einfluß verschiedener Reize auf den Zellverband der Deckzellen des Meerschweinchennetzes unter möglichst physiologischen Bedingungen untersucht.Das Netz reagiert in Form einer Spannungserhöhung oder einer Erschlaffung des ganzen Zellverbandes, formhaft sichtbar durch Enger- und Weiterstellung der Netzmaschen.Adrenalin, Ergotamin und andere Reizmittel bewirken eine Spannungserhöhung durch Kontraktion der Fibrocyten, die im Extremfall die Netzlöcher fast völlig verschließt und im Plasma der Fibrocyten eine feine Querstreifung entstehen läßt.Atropin und Acetylcholin bewirken im Endeffekt eine Erschlaffung des Netzes unter Weiterstellung der Maschen. Dabei fließen kleinere Maschen zu größeren zusammen und das Plasma der Deckzellen verschmälert sich auffallend zu einer den Faserbündeln des Netzes dicht anliegenden Hülle.Es wird der Nachweis geführt, daß die Reaktionen ohne Schädigung des Gewebes verlaufen, sie sind reversibel, am überlebenden Netz beobachtet und am fixierten Präparat soweit morphologisch möglich, analysiert.Die erwähnten Reaktionen sind an das Plasma der Deckzellen gebunden und beruhen nicht auf einer Veränderung des Faserskeletes. Dieses spielt nur eine passive Rolle.Am Mesenterium des Meerschweinchens läßt sich ebenfalls eine kontrahierende Wirkung des Adrenalins nachweisen, die aber hier an den Plattenepithelien auch bei starker Reaktion ohne Querstreifungsbild verläuft, allenfalls nur eine Granulierung im Plasma entstehen läßt.