Physiologische und cytomorphologische Effekte von Cyanid und anderen Inhibitoren an Innenepidermiszellen vonAllium cepa L.

Zusammenfassung An Innenepidermiszellen der Schuppen vonAllium cepa wurde die physiologische Wirkung von Cyanid und anderen Stoffwechselinhibitoren, allein oder kombiniert, untersucht. In bezug auf den Sauerstoffverbrauch zeigen 2-Hydroxy-benzhydroxamsÄure, 2-Desoxyglucose, Amytal und FluoressigsÄure keine Wirkung, wÄhrend Cyanid eine ausgeprÄgte Steigerung der Sauerstoffaufnahme hervorruft. Am Beginn der Behandlung steigt die Atmung auf das Zweifache der unbehandelten Kontrolle und nimmt im weiteren Versuchsverlauf wieder ab, bleibt aber erhöht. Kombination von Cyanid mit 2-Hydroxy-benzhydroxamsÄure hemmt die Sauerstoffaufnahme, mit 2-Desoxyglucose führt sie zu einer fortschreitenden Verringerung der Cyanidinduzierten Stimulation. Durch Kombination von Cyanid mit Amytal wird der Stimulationseffekt überhaupt unterdrückt, wÄhrend dieser bei Kombination mit FluoressigsÄure kaum beeintrÄchtigt wird. Innerhalb der Versuchsdauer von 20–24 Stunden zeigte Cyanid keine morphologischen Auswirkungen auf die Zellorganellen. 2-Hydroxy-benzhydroxamsÄure bewirkt ein Anschwellen und ein auffallendes Aneinanderlagern der Mitochondrien, Amytal eine Abrundung und Verkleinerung, 2-Desoxyglucose zeigt keine Wirkung. Die drei genannten Stoffe rufen ein starkes Anschwellen der Leukoplasten hervor. Die Ergebnisse zeigen, da\ beiAllium cepa ein Cyanid-insensitiver Nebenweg der Atmung vorhanden ist und da\ bei der Stimulation die Glycolyse beteiligt ist. Das Verhalten der Leukoplasten lÄ\t die Vermutung zu, da\ diese Organellen einen grö\eren Anteil im Stoffwechsel der Innenepidermiszellen vonAllium cepa einnehmen, als bisher angenommen wurde.

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Physiological and cytomorphological effects of cyanide and other inhibitors on cells of the inner epidermis ofAllium cepa L.

Summary The physiological effects of cyanide and other inhibitors, with or without cyanide, were studied on the inner epidermis of the bulb scales ofAllium cepa. In regard to oxygen consumption 2-hydroxybenzhydroxamic acid, 2-desoxyglucose, amytal or fluoracetic acid showed no effect, whereas cyanide generated a pronounced increase. Shortly after application the respiration was twice as high as the untreated control and slowed down during the course of the experiment, but remained enhanced. 2-hydroxybenzhydroxamic acid combined with cyanide blocked respiration. The cyanide-induced stimulation was progressively deminished by combination of cyanide with 2-desoxyglucose and completely suppressed by amytal, fluoracetic acid showed no effect on the stimulation. During the treatment time of 20–24 hours cyanide exerted no influence on morphology of the cell organelles. Effects on mitochondria by 2-hydroxybenzhydroxamic acid were swelling and aggregation, by amytal diminuation, by 2-desoxyglucose none. All three mentioned inhibitors caused severe swelling of leucoplasts. The results show the existence of a cyanide-insensitive pathway of respiration and the participation of glycolysis in the cyanide-induced stimulation. The behaviour of the leucoplasts suggests that these organelles may take part in the metabolism of the epidermal cells to a greater extent than assumed till now.

     

Die Schädigung und Wiedererholung kultivierter Zellen nach Behandlung durch Röntgenstrahlen

Zusammenfassung Setzt man kultivierte Hühnerherzmyoblasten einer Röntgenbestrahlung von 2400 R aus und bleibt damit unter der Letaldosis (> 3000 R), so entstehen bald darauf im Cytoplasma lichtoptisch sichtbare Vakuolen, die sich submikroskopisch als elektronenlichte Aufblähungen verschiedener Herkunft erweisen. Neben Erweiterungen des perinukleären Spaltraumes, des endoplasmatischen Retikulums und des Golgi-Apparates kommt es zur Schwellung und völligen Vakuolisierung der Mitochondrien; außerdem treten im Grundplasma Leerräume auf. Die Mitochondrien degenerieren größtenteils und werden durch neue ersetzt. Zur Behebung aller Schäden benötigen die Zellen etwa 10 Stunden.

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Damage and recovery of cultured cells after x- ray treatment

Summary Embryonic chicken heart cells cultivatedin vitro were irradiated by X-rays of a sublethal dose of 2400 R near to the lethal dose (> 3000 R). Soon after irradiation vacuoles were observed by phase contrast microscopy, which after examination by electron microscopy proved to be electron light dilatations of different origin. In addition to enlargements of perinuclear space, endoplasmic reticulum (ER) and Golgi-apparatus depleted mitochondria or parts of them as well as ribosome free areas in the groundplasm have been found. The mitochondria were destroyed to great extend and substituted by new ones. However all these damages were removed within 10 hours.

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Für beratende Hilfe danke ich Herrn Professor Dr. R.Danneel und Herrn Professor Dr. N.Weissenfels, für technische Assistenz Fräulein S.Kliewer, Fräulein I.Rosocha, Frau G.Scheben und Frau B.Zarbock.     

Elektronenmikroskopische Beobachtung von Sphaeridien im Karyoplasma der Sauropsidenzelle

Zusammenfassung Die als Sphaeridien bezeichneten Karyoplasmastrukturen kommen nicht nur in den meisten Geweben vom Menschen und von 16 Säugetierarten vor, sondern auch im Bindegewebe und in Epithelzellen von fünf Vögeln und drei Reptilien. Im Gegensatz zu den Säugetieren überwiegt bei den Sauropsiden der filamentöse Typ. Die in der Wurzelspitze von Allium cepa beobachteten llight spherules (Lafontaine) sind dem filamentösen Typ der Sauropsiden so ähnlich, daß es sich auch bei ihnen um Sphaeridien handeln dürfte.

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Summary Small round bodies with a diameter of 0.3–1.5 , named sphaeridies, are observed in nearly all tissues of man and of sixteen species of mammals, but not in the striated muscle. Smaller bodies with a diameter of 0.3–0.6 . can be seen in the connective tissue and in the epithelial cells of birds and reptiles. Whereas in the mammalian nucleus the granular type is more frequent, in the cells of birds and reptiles the filamentous type is the most abundant. Both types are observed in adult birds and in the chicken embryo. A morphologically very similar structure is found in the growing root of Allium cepa. These light spherules (Lafontaine) can be compared with the filamentous type of the sauropsides and it is supposed that they are also sphaeridies.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Toxicity of waste from a parathion industry at the danish North Sea coast

Summary 1. The toxicity to fish(Lebistes reticulatus) of the waste waters from a parathion producing industrial plant was investigated experimentally.2. On the basis of a court's decision, toxicologically defined limits, regarding the toxicity of the waste water released and its total amount per day, have been laid down.3. These measures proved satisfactory. No further reports of damages to fishes and lobsters near the discharge area have been received.

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Giftigkeit von Abwässern einer Parathion-Industrie an der dänischen Nordseeküste

Kurzfassung Eine chemische Fabrik am Limfjord erhöhte ab 1961 ihre Produktion des Insektenvertilgungsmittels Parathion, eines flüssigen Thiophosphats, und führte ihre Abwässer, damals 700 bis 800 m³ täglich, durch eine Pipeline in die Nordsee. 1964 wurden viele Heringe und Hummer an dieser Küste tot gefunden, die letztgenannten in einer Entfernung bis zu 60 km. Erste Versuche ergaben, daß die Abwässer noch bei 25 000facher Verdünnung auf den Guppy(Lebistes reticulatus) und noch bei 50 000facher Verdünnung auf Hummer(Homarus gammarus) tödlich wirken. Nach dänischem Gesetz wurde der Fall vom Gericht entschieden. Die Experimente der Gerichtssachverständigen ergaben, daß die Abwässer der Äthylparathionproduktion etwa 200mal giftiger sind als die einer gesättigten Parathionlösung. Das örtliche Gericht setzte 1965 die obere Giftgrenze bei 1:50 für diese Abwässer fest: in 50fach verdünntem Abwasser mußten Guppys 24 Stunden lang überleben können.

     

Neue Untersuchungen über die Wohnröhren-Bauweise vonLanice conchilega (Polychaeta,Sedentaria)

Zusammenfassung 1. Frühere, von 1950 bis 1951 durchgeführte Untersuchungen über die Lebensweise und speziell über den Röhrenbau vonLanice conchilega Pallas sind mit neueren Hälterungs- und Versuchsmethoden fortgesetzt worden. Für die Freilandbeobachtungen im Eulitoral konnte der für Untersuchungen beiArenicola marina entwikkelte Stechkasten mit Erfolg benutzt werden. Auf verschiedene Anwendungsmöglichkeiten des Stechkasten-Verfahrens für weitereLanice-Untersuchungen am natürlichen Standort wird hingewiesen.2. Anhand von Aquariumsversuchen konnte die Annahme der Paläontologen bestätigt werden, nach derLanice ihre Fransenfächer am oberen Rand der Wohnröhre stets quer zur Hauptrichtung des Wasserstromes anlegt. Der Winkel — im günstigten Falle stehen die beiden Fächer senkrecht zum Strom — weicht in der Schrägstellung nur ausnahmsweise um mehr als 30° ab. Die besten Ergebnisse ließen sich mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 60 mm/sec erzielen.3. Neben der Strömung spielte für die Schaffung der günstigsten Hälterungs- und Versuchsbedingungen die Fütterung und die Beleuchtung eine sehr wichtige Rolle. Die Wirkung der Ästchenkrone beim Nahrungserwerb und die Funktion der Tentakeln bei der Nahrungsaufnahme konnten beobachtet und illustrativ dargestellt werden.4. Die Experimente wurden (a) bei normalem Tag-Nacht-Rhythmus sowie (b) mit dunkel- und (c) mit hell-adaptiertenLanice durchgeführt.5. Bei den hell-adaptierten Würmern gelang die direkte Beobachtung der bisher nur fragmentartig und ungenau beschriebenen Tätigkeiten beim Bau des gesamten über die Bodenoberfläche ragenden Wohnröhrenabschnittes (Lanice-Bäumchen).6. Es wird versucht, die strömungsorientierte Anlage der Fransenfächer im Zusammenhang mit der Bauweise zu interpretieren.

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New investigations on the mode of tube-building ofLanice conchilega (Polychaeta, Sedentaria)

According to references in paleontological literature, the tubicolous polychaeteLanice conchilega Pallas arranges its burrows in a direction corresponding to the water current. The fan-shaped branches of the small tree-like upper end of the tube, which extends over the surface of the ground, lie transverse to the main direction of the water current. This fact is verified by aquarium experiments. The new investigations expand our knowledge on feeding habits ofLanice conchilega and the mode of tube-building hitherto described neither adequately nor correctly.

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Herrn Dr.A. Kotthaus zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Studies on the behaviour of Oscinella frit L. (Diptera) adults of the panicle generation

Evidence from direct observations in the oatfield and from catches in various traps shows that Oscinella frit adults of the panicle generation, emerging in the oatfield, have a high level of migratory activity.

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Zusammenfassung Direkte Beobachtungen in einem erntereifen Haferfeld wiesen auf eine hohe Abflug-intensität der Vollkerfe der Rispengeneration von Oscinella frit hin. In der untersuchten Periode lag dieser Höhepunkt morgens, ungefähr Stunden nach Sonnenaufgang. Direkte Beobachtungen ergaben weiterhin, daß bei diesem Flug die Fliegen von Luftströmungen in horizontaler und senkrechter Richtung vom Feld weggetragen werden. Daß bei guten Wetterverhältnissen ein großer Anteil der Population abwandert, wurde durch aufeinanderfolgende Schätzungen der vorhandenen und der ausschlüpfenden Individuen im Haferfeld bestätigt sowie durch die rings um das Haferfeld aufgestellten, wassergefüllten Fallen. Es zeigte sich ferner, daß die große Mehrzahl von Oscinella frit am frühen Morgen aus den Puparien schlüpft und daß die Paarung nicht vor der Mitte des Vormittags stattfindet, womit die Angaben von Riggert (1935) bestätigt werden. Es wurde beobachtet, daß sich die Fliegen im Haferfeld von Honigtautropfen der Blattläuse und von verfaultem Pflanzengewebe ernähren. Sämtliche Stufen der Vorflugreifeperiode (teneral period), die bei 20° C 3–4 Stunden dauert, werden beschrieben.

     

Elektronenmikroskopische Untersuchung Tubulärer Strukturen in den Kernen der Blattzellen von Selaginella Martensii

Summary In the light microscope the nuclei of the leaf cells of Selaginella martensii show ring-shaped inclusions. These rings are Feulgen positive and most probably contain DNA. An electron microscopic examination of these ring-shaped inclusions shows that they are composed of closely packed tubular elements which have a constant diameter and unknown length. These bundles are often surrounded by a number of larger tubular elements which may be built up of tubular subunits.

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Elektronenmikroskopische Untersuchung Tubulärer Strukturen in den Kernen der Blattzellen von Selaginella Martensii

Zusammenfassung Die Kerne der Blattzellen von Selaginella martensii zeigen im Lichtmikroskop ringförmige Einschlüsse. Diese Ringe sind Feulgen-positiv, enthalten also wahrscheinlich DNS. Sie bestehen aus einem dichtgepackten Bündel tubulärer Elemente konstanten Durchmessers, jedoch nicht genau bestimmbarer Länge. Die Ringe sind häufig von einer wechselnden Zahl größerer tubulärer Stränge umgeben, die aus röhrchenförmigen Untereinheiten bestehen können.

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Direktor: Prof. Dr. A. Frey-Wyssling

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(Prof. Dr. W. Haupt)     

Tagesschwankungen der UV-Strahlenresistenz beiAllium cepa L.

Zusammenfassung Die UV-Resistenz von Zwiebelschuppen-Epidermen vonAllium cepa zeigt einen circadianen Rhythmus mit 2 Maxima (etwa um 12 und um 24 Uhr) und 2 Minima (zwischen 18 und 21 Uhr bzw. zwischen 3 und 6 Uhr). Zur Zeit hoher bzw. geringer Strahlenempfindlichkeit mit gleichen Dosen bestrahlte Epidermen zeigen verschiedene Öberlebenskurven, die am 19. Tag nach der Bestrahlung auf 10% bzw. 40% überlebender Zellen absinken. Beziehungen zwischen den Tagesschwankungen der Strahlenresistenz, Tagesschwankungen verschiedener Plasmazustände und Tagesschwankungen der Kerngröße werden diskutiert.

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The circadian rhythm of UV-resistance ofAllium cepa L.

Summary UV-resistance ofAllium cepa scale epidermis cells shows a circadian rhythm with two maxima (at about 12 hours and 24 hours) and two minima (between 18–21 hours and 3–6 hours). 19 days after irradiation, about 10% of the cells irradiated during the maximal sensitivity period are alive, whereas about 40% survive in preparations irradiated during the period of maximal resistance. Correlations between diurnal changes in radiation resistance, different plasmatic properties, and diurnal changes in nuclear size are discussed.

     

Nuove ricerche sull'orientamento e il senso del tempo di Arctosa perita (Latr.) (Araneae lycosidae)

Zusammenfassung Die Uferspinne Arctosa perita (Latr.) verfügt über einen astronomischen Orientierungsmechanismus, durch den die Tiere imstande sind, wenn sie auf dem Wasser ausgesetzt werden, in der Richtung nach dem Ufer zu fliehen. Die Spinnen orientieren sich auf Grund des Sonnenstandes und des polarisierten Himmelslichtes und haben die Fähigkeit, die Tageszeit einzukalkulieren (Papi 1955b und c).Wenn eine Gruppe von Tieren gefangengehalten wird, dann nimmt bei den Fluchtversuchen die Streuung der Fluchtrichtungen zu. Dabei ist die Streuung der gesamten Fluchtversuche — wenigstens während der ersten 16 Tage — statistisch nicht verschieden, ob die Tiere nun a) in den natürlichen Belichtungs- und Temperaturschwankungen, b) im Dauerdunkel und in den Temperaturschwankungen oder c) im Finstern unter konstanter Temperatur gehalten werden. Was die Genauigkeit der Richtungsorientierung betrifft, so bleibt, trotz der stärkeren Streuung, die durchschnittliche Fluchtrichtung bei Gruppe a) bis zu 21 Tage lang korrekt, während sie bei den Gruppen b) und c) von der theoretischen Richtung immer mehr abweicht.Tiere, die im Finstern unter konstanter Temperatur gefangengehalten werden, orientieren sich bezüglich einer unbeweglichen Lampe bei verschiedenen Tageszeiten ungefähr so, wie wenn sie die Sonne wäre.Exemplare, die 3 Tage lang einem gegen den natürlichen Tag um 6 Std verschobenen Belichtungsrhythmus ausgesetzt werden, nehmen Orientierungswinkel an, die zur Zeit ihres künstlichen Tages korrekt wären.Ein innerer Tagesrhythmus (innere Uhr) regelt die Abweichung des Orientierungswinkels der Tiere. Im Laufe des Tages ändert sich der Orientierungswinkel nicht mit einer konstanten Geschwindigkeit, sondern mit einer solchen, die die Azimutgeschwindigkeit der Sonne auszugleichen sucht.Wenn die Tiere einige Stunden bei einer Temperatur von 4–5°C oder in 2°C gehalten werden, dann orientieren sie sich so, wie es einige Stunden vorher korrekt wäre. Der Gang der inneren Uhr kann also durch sehr niedrige Temperaturen verzögert oder gestoppt werden.Unter experimentellen Bedingungen können die Tiere in 8–10 Tagen neue Fluchtrichtungen erlernen.In der Besprechung werden die Resultate mit jenen verglichen, die bei anderen, einer astronomischen Orientierung fähigen Tieren erhalten wurden.

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Dedicato al Prof. Karl von Frisch in occasione del suo 70 compleanno.     

Morphologische Variabilität der chromosomalen Funktionsstrukturen in den Spermatocytenkernen von Drosophila-Arten

Zusammenfassung In der Gattung Drosophila treten in den Zellkernen von primären Spermatocyten chromosomale Funktionsstrukturen auf, die im Prinzip wie die lateralen Schleifenpaare von Lampenbürstenchromosomen organisiert sind. Die Form der Schleifen ist bei jeder Art in artspezifischer Weise abgewandelt. Die morphologische Variabilität der Spermatocytenstrukturen von 54 Drosophila-Arten wird beschrieben. Das genetische Material in den Schleifen spielt möglicherweise eine entscheidende Rolle bei der Vorfertigung, Stabilisierung und programmierten Verpackung von Genprodukten, die erst in späteren Stadien während der Spermiohistogenese in den Zellen verbraucht werden.

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In the genus Drosophila the nuclei of primary spermatocytes contain special chromosomal functional structures which are organized as the pairs of lateral loops in lampbrush chromosomes. In each species the loops have their own species specific morphology. The morphological variability of the spermatocyte structures in 54 Drosophila species is described. Although the nuclei of spermatids are synthetically inactive, the cells are able to synthesize proteins which are essential for the differentiation of sperm. Therefore, special mechanisms are necessary for the preformation, stabilization, and programmed packaging of gene products during the spermatocyte stage. This may be the function of the spermatocyte loops.

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Verfasser dankt der Deutschen Forschungsgemeinschaft für eine Reisebeihilfe. Die Untersuchungen werden jetzt ebenfalls mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft fortgesetzt. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. W. S. Stone und seinen Mitarbeitern von der Genetics Foundation an der Universität von Texas in Austin. Die Zeichnungen wurden von Herrn E. Freiberg angefertigt.

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Herrn Prof. Dr. W. E. Ankel, meinem verehrten Lehrer, zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Der Einfluß verschiedener Aldehyde auf die Strukturerhaltung gezüchteter Zellen und auf die Darstellbarkeit von vier Phosphatasen

Zusammenfassung Durch Verbesserung der Fixierungs- und Inkubationsverfahren gelang bei gezüchteten Hühnerherzmyoblasten der lagegetreue Nachweis von vier Phosphatasen. Da die Myoblasten in vitro sehr flach auswachsen und sich somit die Anfertigung von Schnitt-präparaten erübrigt, eignen sich diese Zellen besonders gut für cytochemische Untersuchungen.Zunächst wurden sieben verschiedene Aldehyde bezüglich ihrer Fixierungseigenschaften geprüft. Hierbei stellte sich heraus, daß die einzelnen Aldehyde die Zellstrukturen ungleichmäßig gut erhalten. Anschließend wurde der Einfluß der verschiedenen Fixierungsmittel auf die Aktivität der vier Phosphatasen untersucht. Da eine gute Strukturerhaltung nicht unbedingt auch eine schonende Enzymbehandlung bedeutet und umgekehrt, waren mitunter Kompromisse notwendig.

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Aldehyde fixation of culture cells for studies of morphology and phosphatase activity

Summary Improved methods of fixation and incubation enabled exact localization of four phosphatases in cultured chicken heart myoblasts. The flat-growing of myoblasts cultivated in vitro spares the sectioning procedure, therefore these cells are an excellent material for cytochemical investigations.Researching the fixation properties of seven aldehyds, major morphological differences in the quality of fixation were noted. Subsequently the influence of the different fixators on the activities of phosphatases was investigated. Since a perfect fixation of structure does not imply without fail a sufficient preservation of enzyme activity and vice versa, occasionally compromises were necessary.

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Die Arbeit wurde durch Mittel der Kernforschungsanlage Jülich GmbH gefördert. Herrn Prof. Dr. N. Weissenfels, Herrn Prof. Dr. R. Danneel und Herrn Dr. D. Schäfer danke ich für beratende Hilfe, Frau G. Scheben und Frl. I. Rosocha für technische Assistenz.     

Wing polymorphism in aphids III. The influence of the host plant

The condition of the host plant can have an important influence on the development of winged forms in Aphis craccivora Koch. Prenatal form control can be influenced both by the condition of the host on which the parent aphids have been reared and by the host on which they are currently feeding while reproducing. Postnatal form control can be influenced by the host on which larvae are reared during their first two instars. Whether or not the host influences wing development and the extent of its effect depend upon other factors such as stimulation of aphids by other individuals. Prolonged periods of starvation both of parent aphids and of young larvae were shown to favour apterous development.

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Flügelpolymorphismus bei aphiden III. Der einfluss der wirtspflanze

Zusammenfassung Der Einfluß des Zustandes der Wirtspflanze auf den Flügelpolymorphismus von Aphis craccivora Koch wurde unter kontrollierten Bedingungen untersucht. Zur Untersuchung des praenatalen einflusses auf die Form wurden die Mutterläuse bei 20° und 10 Stunden Licht je Tag isoliert auf Puffbohnen-Keimlingen und auf Blattscheiben von Puffbohnen gehalten, die auf Nährlösung schwammen. Die Blattläuse wurden dann als junge Adulte auf frische Blattscheiben übertragen und während der folgenden 24 Stunden die Form der produzierten Larven festgestellt. Es ließ sich zeigen, daß die Form der Nachkommen sowohl von der Wirtspflanze beeinflußt werden kann, auf der die Mutterläuse ihre Larvalentwicklung durchgemacht haben, wie von derjenigen, auf der sie sich zur Zeit der Larvenproduktion ernährten. Es wird vermutet, daß das erstere einen Nahrungseinfluß darstellen könnte, während das letztere eine Geschmacksreaktion sein könnte. Blattläuse, die auf Blattscheiben aufgezogen wurden, brachten mehr geflügelte Nachkommen hervor als diejenigen, die sich an Keimlingen entwickelten. Unter Übervölkerungsbedingungen war der Prozentsatz der Geflügeltenproduktion vergrößert und zwar stärker bei Läusen, die auf Blattscheiben aufgezogen worden waren, als bei Läusen, die auf Keimlingen heranwuchsen.Erwachsene Läuse, die geflügelte Nachkommen erzeugten, konnten durch eine dreitägige Hungerperiode zur Produktion ungeflügelter Nachkommen veranlaßt werden. Längeres Hungern bestimmte auch larven des ersten Stadiums, die ursprünglich zur Entwicklung ovn Flügeln determiniert waren, sich zu Ungeflügelten zu entwickeln. Die Wirkung des Hungers konnte bei Larven, aber nicht bei Erwachsenen durch Übervölkerung unterbunden werden.

     

Die Verlagerungsfähigkeit des Zellinhaltes der Zwiebelschuppen von Allium cepa durch Zentrifugierung

Die Behandlung lebender Zellen mit der Zentrifuge veranlaßt in ihnen eine Verlagerung der toten und lebenden Bestandteile, wofern diese verschiedenes spezifisches Gewicht haben. Eine Verlagerung wird mit um so geringeren Zentrifugalkräften zu erreichen sein, je größer der Unterschied im spezifischen Gewicht benachbarter Teile ist, und je geringer diejenigen Kräfte sind, welche einer Bewegung der Teilchen entgegenwirken. Ihre Bewegung wird durch hohe Viskosität, andererseits durch Adhäsion an anderen Teilen, z. B. an der Membran, beeinflußt.Im folgenden soll von den durch Zentrifugenbehandlung erreichbaren Verlagerungen der Bestandteile lebender Zellen die Rede sein, sowie von den inneren und äußeren Faktoren, welche auf die Verlagerung Einfluß gewinnen können.Alle meine Untersuchungen wurden an den Geweben der Zwiebelschuppen (Allium cepa) ausgeführt. Ich ließ die Zentrifuge zunächst auf dünne, mit einer scharfen Rasierklinge abgeschnittene Epidermislamellen wirken und verfuhr dabei derart, daß ich die Schnitte mit einem Wattebausch in halb mit Wasser oder Lösungen gefüllten Köhren in einem Abstand von ca. 15 cm vom Zentrum in fixe Lage brachte. Weiterhin wurden aus den Zwiebelschuppen Gewebeprismen herausgeschnitten und zentrifugiert. Schließlich wurden auch ganze, intakte Zwiebeln geschleudert und die Zentrifugenwirkung an den aus ihnen angefertigten Epidermisschnitten geprüft.Neben frischen turgeszenten Epidermiszellen wurden in weiteren Versuchsserien Epidermisschnitte, die vorher mit verschiedenen Plasmolyticis behandelt worden waren, der Zentrifugenbehandlung ausgesetzt.Die Zentrifugenschnelligkeit schwankte zwischen 1200 und 3000 Umdrehungen in der Minute, entsprechend einer Fliehkraft von 375 bis 1500 g. Die Wirkungsunterschiede sind innerhalb dieser Grenzen bedeutungslos wie mehrere Versuche gezeigt haben; meistens habe ich mich mit einer Schnelligkeit von 1500 Umdrehungen begnügt.

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Seinem Leiter, Herrn Professor Dr. Küster, möchte ich hiermit meinen herzlichsten Dank für sein stetes Entgegenkommen aussprechen.     

Zytoplasmatische Filamente in den quergestreiften Muskelzellen des kaudalen Lymphherzens von Rana temporaria L.

Zusammenfassung Die quergestreiften Muskelzellen im Lymphherzen von Rana temporaria werden von etwa 60 AE dicken Filamenten durchzogen, die den Aktinfilamenten ähnlich sind. Sie bilden ein Netzwerk, das unter dem Sarkolemma zirkulär verläuft und mit queren Zügen die Z-Streifen der Myofibrillen untereinander und mit der Zellmembran verbindet. Aktinfilamente der Myofibrillen strahlen in das Netzwerk ein. Die Filamente haben Beziehung zum Sarkoplasmaretikulum und seinen Anlagerungen (Enhapsen) an die sarkolemmalen Einstülpungen (T-System). Das tonofibrillenartige System dient vermutlich der Aufnahme von quer zu den Myofibrillen gerichteten Kräften, unterstützt so den Ablauf der gerichteten Kontraktion der Weichteilmuskulatur des Lymphherzens und erhält die Lage und Ordnung der intrazellulären Strukturen.Im Zusammenhang mit den zytoplasmatischen Filamenten wird hingewiesen auf die sog. Z-Brücken (Garamvölgyi), die Krausesche Grundmembran, die Spiralbinden (Ringbinden) und die leptomeren Myofibrillen (Thoenes und Ruska), die zeigen, daß Muskelzellen passiv wirksame (Filamente im Lymphherzen) und aktiv wirksame (Ringbinden) Quersysteme zur Aufnahme bzw. Ausübung von quergerichteten Kräften auszubilden vermögen.

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Summary A net of filaments of about 60 Å diameter, similar to actin filaments, is observed in cross striated muscle cells in the lymph heart of Rana temporaria L. The filaments form circular strands beneath the sarcolemma. They connect the Z-regions of myofibrils and make contact with the sarcoplasmic reticulum, specially where it is attached to the sarcolemmal invaginations (enhapsis). It is supposed that the filaments resist mechanical forces perpendicular to the myofibrils and keep cellular structures in the right place.In relation to these filaments the Z-bridges (Garamvölgyi), Krauses Grundmembran, Ringbinden und leptomere myofibrils (Thoenes and Ruska) are discussed. It is concluded that muscle cells are capable to develop non contractile (filaments in the lymph heart) or contractile (Ringbinden) systems in response to forces acting perpendicular to the regular myofibrils.

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Die Untersuchungen wurden mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt.

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Herrn Prof. Dr. med. Kurt Goerttler zum 70, Geburtstag gewidmet.     

Spezifische Giemsa-Färbung von heterochromatischen Chromosomensegmenten bei Vicia faba,Allium cepa und Paeonia tenuifolia

Zusammenfassung Im theoretischen Teil werden die verschiedenen Hypothesen über den Mechanismus der unterschiedlichen Giemsa-Färbung von Eu- und Heterochromatin diskutiert. Im experimentellen Teil wird das Giemsa-Bandenmuster bei Vieia faba, Allium cepa und Paeonia tenuifolia beschrieben. Sowohl in den stark kondensierten Metaphase-Chromosomen als auch in den Interphase-Kernen können die heterochromatischen Chromosomensegmente auf Grund der stärkeren Giemsa-Färbung vom Euchromatin unterschieden werden. Die Zahl der Chromocentren ist jedoch in den meisten Fällen kleiner als die der Giemsa-Banden in den Metaphase-Chromosomen, was auf die Fusion heterochromatischer Chromosomenabschnitte in der Interphase hinweist.Innerhalb einer Art zeigen auch nicht-homologe Chromosomen ein ähnliches Giemsa-Bandenmuster. Diese für eine Art charakteristische Verteilung von Eu- und Heterochromatin wurde von Heitz (1935) als äquilokale Heterochromatie bezeichnet. Die Bedeutung dieser Erscheinung ist weitgehend unbekannt.

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Differential Giemsa staining of heterochromatic regions in the chromosomes of Vicia faba, Allium cepa and Paeonia tenuifolia

Summary Hypotheses for the mechanism of differential Giemsa staining of euchromatin and heterochromatin are discussed. The banding-patterns of Vicia faba, Allium cepa and Paeonia tenuifolia are described. Heterochromatic chromosome segments have been identified in metaphase chromosomes to correspond with those to be found in interphase nuclei. The fact that the number of chromocenters is usually smaller than the number of Giemsa bands in the metaphase chromosomes is supposed to be due to fusion of heterochromatic sections during interphase. Within each species non-homologous chromosomes exhibit similar patterns. The significance of this phenomenon, which has been called aequilocal heterochromacy by Heitz, is so far unknown.

     

Investigations on the effect of „light break” on the nature of the endogenous rhythm in the flowering response of Biloxi soybean (Glycine,Max, L. merr.)

Zusammenfassung Biloxi-Soja-Bohnen (Glycine max. L. Merr) erhielten photoperiodische Cyclen, die aus 8-oder 9stündigen Lichtperioden und unterschiedlich langen Dunkelperioden bestanden. Die Dunkelperioden wurden zu verschiedenen Zeitpunkten durch halbstündiges Störlicht unterbrochen. Die Wirkung dieser unterschiedlichen Behandlungen wurde durch Messung der Blühreaktionen bestimmt.Ein Störlicht, welches in frühen Abschnitten der langen Dunkelperiode geboten wird, verhindert die Blütenbildung unabhängig von der Länge des Gesamtcyclus, dem die Pflanzen ausgesetzt werden. Diese Unterdrückung erreicht ihr Maximum mit einem Störlicht, welches 8 Std nach dem Beginn der Dunkelperiode wirkt; die Hemmung ist schwächer, wenn das Störlicht früher geboten wird. Ein Störlicht, das gegen Ende der Dunkelperiode geboten wird, reduziert die Blütenbildung ebenfalls. Dieser Effekt erreicht sein Maximum mit einem Störlicht, welches ungefähr 8 Std vor dem Ende der Dunkelperiode geboten wird, er wird mit abnehmender Länge der nach dem Störlicht folgenden Dunkelperiode kleiner. Die Wirkung von Störlicht, das zu anderen Zeiten während der Dunkelperiode geboten wird, hängt von der Länge des Gesamtcyclus ab. Bei Cycluslängen, die für Blütenbildung ungünstig sind, kann solches Störlicht blühfördernd wirken.

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Wit 7 Figures in the Text

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Supported in part by a National Science Foundation grant toKarl C. Hamner.     

Weitere Untersuchungen zur strahlenbedingten Lebensverkürzung bei Versuchstieren nach Dauerbestrahlung

Zusammenfassung Es wird über verschiedene Dauerbestrahlungsversuche mit Röntgenstrahlen an Mäusen mit Dosisleistungen zwischen 0,8 und 750 R/Tag berichtet. Aus den Ergebnissen werden u. a. die folgenden Schlüsse gezogen: Es ist eine strenge begriffliche Trennung zwischen der Spätschädigung und den akuten Effekten notwendig. Die Kenntnis der Altersabhängigkeit der Lebensverkürzung nach einmaliger Bestrahlung mit kleinen Strahlendosen erlaubt es, Schlüsse auf die Lebensverkürzung bei Dauerbestrahlungen zu ziehen. Bei einer Dauerbestrahlung wird der Effekt im wesentlichen durch die im ersten Lebensdrittel empfangenen Dosis bestimmt. Die unterschiedliche RBW von Röntgenstrahlen gegenüber Gammastrahlen wurde in einem Dauerbestrahlungsversuch mit 50 R/Tag erneut bestätigt. Bei Dauerbestrahlungen von Mäusen mit Röntgenstrahlen und Dosisleistungen oberhalb von 25 R/Tag wird der Tod der Tiere durch die gleichen Schädigungen verursacht, die nach einmalig-kurzzeitiger Bestrahlung als akutes Strahlensyndrom auftreten. Es wird ein Modell angegeben, welches den Zusammenhang zwischen Lebensverkürzung und Dosisleistung bei Dauerbestrahlungen beschreibt. Bei Mäusen ergab sich bei einer Bestrahlung der vorderen bzw. der hinteren Körperhälfte mit 2×300 R in beiden Fällen die gleiche Lebensverkürzung.

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Life-shortening of mice after long term irradiation with X-rays

Summary Results of long term irradiations of mice with X-rays (dose rates 0.8 to 750 R/ day) were reported. Life shortening in these experiments may be calculated from results of age dependency of life shortening after single short irradiations with low doses. In long term irradiations life shortening is caused mainly by the dose received during the iuvenile period. A model is proposed, which relates life shortening in long term irradiations with dose rate. Irradiation of the upper or the lower part of the body of a mouse with 2×300 R results in the same life shortening.

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Herrn Professor Dr. B.Rajewsky zum 75. Geburtstag gewidmet.

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Für die unermüdliche Hilfe bei der Durchführung der Versuche habe ich Frl. G.Jureeit, Frl. E.Midunsky und Herrn G.Manthey herzlich zu danken.     

Plasmatische Strukturen in Experimentell Hervorgerufenen Zellwandverdickungen von Micrasterias Denticulata Bréb

Zusammenfassung Mit Hilfe einer modifizierten Färbemethode nach Crafts (1931) konnte festgestellt werden, daß die bei Teilungsstadien von Micrasterias denticulata nach Turgorverminderung auftretenden Zellwandverliekungen von plasmatischen Fäden durchzogen sind. Das periphere Plasma löst sich daher trotz der Sekretion von Wandmaterial nicht vollständig von der Primärwand.Es wird die mögliche Funktion von plasmatischen Fäden unterschiedlicher Dehnbarkeit für die Form der Wandverdickung diskutiert.

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Protoplasmic structures in artificially produced cell-wall thickenings

Summary With the aid of a modified technique by Crafts (1931) it could be shown that cell-wall thickenings in Micrasterias denticulata, artificially produced by turgor-reduction during cell-growth, are penetrated by protoplasmic filaments. The outer protoplasmic layer is therefore not removed completely from the primary wall during the secretion of cell-wall material. The possible function of protoplasmic filaments differing in their extensibility is discussed in relation to the characteristic form and pattern of the wall-thickenings.

     

Acineta tuberosa

Zusammenfassung Die Veränderungen im Feinbau des Makronucleus während der ungeschlechtlichen Fortpflanzung von Acineta tuberosa (Suctoria) werden beschrieben. Bei Zeitrafferaufnahmen von Tokophrya lemnarum ist kurz vor der Teilung des Makronucleus eine um mehrere Zentren kreisende Bewegung chromosomaler Fäden beobachtet worden (Heckmann, 1966). Die entsprechenden Stadien bei Acineta wurden nun im elektronenmikroskopischen Bild identifiziert. Von besonderem Interesse ist die Verteilung der Mikrotubuli. Während im Makronucleus älterer Wachstumsstadien und adulter Tiere zahlreiche Bündel von 8 bis 20 Mikrotubuli vorhanden sind, wurden kurz vor und während der Teilung des Makronucleus nur wenige, einzeln liegende Mikrotubuli beobachtet.Wenn auch diese wenigen, einzelnen Mikrotubuli kinetische Strukturen sein mögen, die den kontinuierlichen Fasern der Mitosespindel entsprechen könnten, so zeigen die zahlreichen Tubulibündel vegetativer Zellen keine Beziehung zur Bewegung der chromosomalen Fäden oder zur Streckung des Makronucleus. Es muß angenommen werden, daß die Tubulibündel, die möglicherweise Ausdruck einer besonderen Stoffwechselleistung des somatischen Makronucleus sind, vor der Kernteilung teilweise wieder abgebaut werden.

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Acineta tuberosaII. The distribution of microtubules in the macronucleus during asexual reproduction

Summary Ultrastructural changes in the macronucleus during the complete cycle of asexual reproduction of Acineta tuberosa (Suctoria) are described. Using time-lapse photography Heckmann (1966) demonstrated that in Tokophrya lemnarum just prior to macronuclear division thread-like chromatin strands rotate around several centres. Corresponding stages have now been identified in electron micrographs of Acineta.Of considerable interest is the distribution of microtubules during cell cycle. Numerous straight bundles of 8 to 20 microtubules are present in the macronucleus of more advanced metamorphosing stages and adult suctorian animals. On the other hand only a very few separate microtubules were observed in predivisional and divisional stages. Although these few microtubules may represent kinetic elements, similar to continuous fibers of the mitotic spindle the numerous bundles of microtubules of non-reproducing cells show no relation to the movement of chromatin strands or to the macronuclear elongation prior to division. It is assumed that these masses of microtubules might be the expression of a special physiological activity of the somatic macronucleus, and that at least part of them become depolymerized before macronuclear division starts.

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Über einen Teil der Ergebnisse wurde auf der 150. Konferenz der British Society for Experimental Biology, Bristol, 26. 3.–29. 3. 68, berichtet (Bardele, 1968 b).

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Untersuchungen zur Physiologie der Carnivoren-Drüsen

Zusammenfassung Die Sekretion von ³⁶Cl^- durch Gewebescheiben, die aus dem drüsentragenden Teil von Nepenthes-Kannen ausgestanzt worden waren, wurde mikroautoradiographisch untersucht. Nach der Applikation von 1–10 mM Chloridlösungen von der der Kannenaußenseite entsprechenden Fläche her waren die Drüsenzellen, die Zellgrenzen im Mesophyll (also die Zellwände einschließlich des dünnen Plasmabelags), Plasmaansammlungen und die Leitbündel besonders stark markiert. Die Drüsenzellen sind dicht mit Plasma erfüllt und wenig vacuolisiert. Die Kornzählungen zeigen, daß die Radioaktivität der verschiedenen plasmareichen Bereiche (der Drüsenzellen, der Zellgrenzen und der Plasmaansammlungen) nicht statistisch signifikant verschieden ist, während die Vacuolen viel weniger markiert sind. Diese Befunde werden im Lichte von Arisz' Theorie des symplasmatischen Transportes diskutiert. Eine artefizielle Übertragung der in den großen Vacuolen der Mesophyllzellen enthaltenen Radioaktivität auf das Cytoplasma während der Präparation kann allerdings nicht völlig ausgeschlossen werden.

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Investigations on the physiology of the glands of carnivorous plantsV. Microautoradiographic investigations of chloride secretion by the gland tissue of Nepenthes

Summary The secretion of ³⁶Cl^- by tissue isolated from Nepenthes pitchers was investigated with microautoradiographic techniques. The tissue was transferred into ether at-30°C or embedded in the vacuum, following procedures described earlier (Lüttge and Weigl, 1965).The microautoradiographs which we obtained after application of 1–10 mM chloride solutions to the surface corresponding to the outside of the pitchers showed a high labelling of the gland cells, the cell borders in the mesophyll (i.e. the cell walls including the thin plasmatic layers), plasmatic particles and the conductive tissue. The gland cells have only very small vacuoles and are densely filled with cytoplasm. The grain counts show that the radioactivity in the parts of the tissue which are rich in cytoplasm (glands, cell borders, plasmatic particles) did not differ within the statistical error. The activity of the vacuoles, however, was much less.These findings are discussed in the light of Arisz' theory of symplasmatic transport. However, an artificial transfer of the radioactivity contained in the large vacuoles of the mesophyll cells to the cytoplasm during the preparation can not be entirely excluded.