Physiology and biochemistry of the stigmatic fluid of Petunia hybrida

Summary Production of stigma exudate per flower of Petunia hybrida is about 200 g. The effect of light, temperature, metabolic poison and emasculation on the production of the exudate at different ages of the bud has been studied. The presence of a thin film of water below the stigmatic exudate has been demonstrated. Physical properties of the exudate such as relative viscosity and surface tension have also been determined. Chemical analysis of the stigmatic fluid showed that it consists primarily of an oil, sugars and amino acids. No protein could be detected. It also contains no acid phosphatase.Behaviour of the pollen from its deposition on the stigmatic fluid until it germinates on the stigma surface has been studied in vivo and also with the aid of an artificial stigma.The role of the stigmatic fluid in pollination has been determined.

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Zusammenfassung Die Narbenflüssigkeit, welche von zahlreichen Pflanzen ausgeschieden wird zu einem Zeitpunkt, da die Blüte reif ist zur Bestäubung, spielt eine wichtige Rolle bei der Fixierung des Pollens. Um so überraschender ist die Tatsache, daß hinsichtlich der Physiologie und Biochemie des Narbenschleimes so wenig detaillierte Informationen zur Verfügung stehen.Bei Petunia wird je Blüte im Mittel 200 g Narben-Flüssigkeit produziert. Die Intensität der Narbenschleimproduktion ist abhängig von der Temperatur und der Länge der Lichtperiode. Hingegen wird die Ausscheidung der Narbenflüssigkeit durch Hemmung der Atmung und durch partielle Kastration nicht beeinflußt.Die physikalischen Eigenschaften (Dichte, relative Viscosität und Oberflächenspannung) werden bestimmt. Bei der chemischen Analyse des Narbenschleimes ergab sich, daß dieser hauptsächlich aus einem öligen Fett besteht, dessen Fettsäure-Zusammensetzung ermittelt wurde. Hingegen werden nur sehr geringe Spuren von Zuckern und Aminosäuren gefunden. Der Narbenschleim ist frei von Proteinen und zeigt keine enzymatische Aktivität.Das Verhalten des Pollens bei der Landung in einem Tropfen der Narbenflüssigkeit wird in vivo und mit Hilfe einer künstlichen Modell-Narbe untersucht.Die Bedeutung der Narbenflüssigkeit im Zusammenhang mit der Bestäubung und den einleitenden Stadien der Pollenkeimung wird diskutiert.

     

Der Atmungsverlauf alternder Blätter und reifender Früchte

Zusammenfassung Die charakteristischen Züge der Atmung von reifenden Früchten werden beschrieben. Bei Blättern in der Entwicklungsperiode vor dem Laubfall konnte ein Atmungsverlauf festgestellt werden, der demjenigen reifender Früchte in wesentlichen Teilen entspricht. Das Phänomen des climacteric rise bei Früchten und Blättern wird verglichen. Es wird hervorgehoben, daß ein klimakterischer Atmungsanstieg nicht allein bei Früchten, die auf dem Lager reifen, sondern ebenso während der Baumreife auftritt. Die für die Reifungsatmung kennzeichnende Atmungskurve ergibt sich auch dann, wenn man die Atmungsintensität nicht wie üblich auf das Frischgewicht, sondern auf die Zahl der Früchte (bzw. auf die Blattfläche) bezieht. Der Anstieg der Atmungsintensität fällt bei Holunderfrüchten undParthenocissus-Blättern mit der Ausbildung der Anthocyanfarbstoffe zusammen. Während bei der Fruchtreifung der R Q häufig Werte über 1 erreicht, steigt der Quotient bei Blättern im Verlauf der Laubverfärbung nicht an. Neuere Vorstellungen über die Ursachen des climacteric rise werden diskutiert.Mit 5 Textabbildungen.Herrn Prof.M. Thomas, F. R. S., Newcastle-upon-Tyne, und Herrn Prof. Dr.K. Paech, Tübingen, möchte ich für Anregungen und Hinweise zu dieser Arbeit aufrichtig danken.     

Vitalfärbung mit Derivaten des Phenothiazins

Zusammenfassung Zellkulturen wurden vergleichend mit Handelsfarbstoffen und gereinigten Farbstoffen aus der Phenothiazingruppe (Thionin und seine methylierten Homologe — Azurfarbstoffe — bis zum Methylenblau vitalgefärbt.Granuläre Farbstoffspeicherung wird erst dann beobachtet, wenn im zweifach aminosubstituierten Phenothiazin (Thionin) mindestens zwei Methylgruppen gegen Protonen an den Aminogruppen ausgetauscht worden sind, wie dies bei Azur A der Fall ist.Dieser Befund läßt sich nur bei Verwendung gereinigter Farbstoffe erheben. Die hier verwendeten Handelsfarbstoffe Azur C sind in solchem Ausmaß mit höher methylierten Homologen vermischt, daß deren Effekt eine Eignung des Azur C zur granulären Farbstoffspeicherung vortäuscht. Gereinigtes Azur C ist dazu jedoch ungeeignet.Phasenoptisch erscheint die mit Azur A, Azur B und Methylenblau erreichte Farbstoffspeicherung mehr vakuolär als granulär. Die vom jeweils verwendeten Farbstoff induzierten vakuolären Einschlüsse zeigen morphologische Eigenheiten.Die Befunde werden diskutiert, unter besonderer Berücksichtigung der mit den kationischen Farbstoffen vermutlich reagierenden anionischen zellulären Bestandteilen.

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Vital staining with phenothiazine derivativesComparative application of commercial and purified dyes

Summary In a comparative study cells grown in monolayer have been vitally stained with commercial dye samples and dyes purified by thin layer chromatography and column chromatography. The dyes used were derivatives of amino-substituted phenothiazine (thionine to methylene blue).Granular storage of dyes has been observed only after the protons of the amino groups had at least been substituted by two methyl groups, as represented by the compound azure A.This observation is based on the use of purified dyes. Commercial samples of azure C are mixed with fractions of the higher methylated homologues of thionine to a degree that these impurities imply suitability of azure C for intracytoplasmic granular storage. Purified azure C, however, does not induce formation of cytoplasmic vacuoles.In the phase contrast microscope, inclusions formed under the influence of azure A, azure B and methylene blue exhibit a more vacuolar than granular appearance. There are morphologic differences, between vacuoles formed under the influence of the respective dyes.The observations are discussed with special regard to the anionic cellular constituents supposed to react with the cationic dyes.

Die Arbeit wurde mit Unterstützung der F. Hoffmann-La Roche und Co. AG., Basel, durchgeführt.     

Selection of Brussels sprouts of different water status by apterous and alate Myzus persicae and Brevicoryne brassicae in relation to the age of leaves

The feeding preferences of apterae for leaves of different ages are shown largely to determine the distribution of Myzus persicae and Brevicoryne brassicae on Brussels sprouts in which they colonise particularly the old and young leaves respectively. Alatae contribute to this segregation but less so since alatae of both species settle preferentially on the plant apex. Apterous and to some extent alate M. persicae select the most nutritious leaves as measured by reproduction, but this is less often so with B. brassicae.Water stress causing wilting of the old leaves reduces settling on the plants by alate B. brassicae but not alate M. persicae which avoid the old leaves and instead colonise the apex. Among leaves of different water status apterous M. persicae again select the most nutritious while B. brassicae does so less consistently.These results are compatible with some aspects of the dual discrimination theory of hostplant selection assuming the polyphagous M. persicae responds more to nutrients and less to flavour than the oligophagous B. brassicae.

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Zusammenfassung Geflügelten Virginoparen von M. persicae und B. brassicae wurde gestattet, von übervölkerten Quell-Pflanzen abzufliegen und Kohlpflanzen (Brassica oleracea L. var. bullata gemmifera) zu besiedeln, die unterschiedlich mit Wasser versorgt waren (feucht, mäßig, trocken). Wassermangel, der (durch Trockenhaltung) zum Welken der alten Blätter führte, verringerte die Besiedlung der Pflanzen durch geflügelte B. brassicae, jedoch nicht durch geflügelte M. persicae, welche dann die alten Blätter mieden und stattdessen die Triebspitzen besiedelten. Auf turgeszenten Pflanzen mied M. persicae die reifen Blätter und besiedelte die Gipfel sowie junge und alte Blätter. Im Gegensatz dazu lehnte B. brassicae die alten Blätter ab und besiedelte in großer Zahl die ausgereiften Blätter sowie die Triebspitzen der Pflanzen. Geflügelte beider Arten erreichten größte Siedlungsdichte im Triebgipfel, besonders B. brassicae.In Zweiweg-Wahlkammer-Versuchen konnten Ungeflügelte beider Arten zwischen Blättern verschiedenen Alters und verschiedener Hydratur wählen. Das Trockenregime wurde dabei in zwei Varianten angeboten: Pflanzen, die welkten und solche, die gerade wieder bewässert wurden. Gemessen an der Reproduktionsrate wählte M. persicae konstant die nährstoffreicheren Bläller, d.h. alte > junge > reife turgeszente Blätter trockener > mäßiger > feuchter Hydratur mit Ausnahme welkender Blätter, die gemieden wurden. B. brassicae wählte weniger eindeutig (Unstimmigkeiten kursiv), d.h. junge > reife > alte turgeszente Blätter, feuchte = mäßige Hydratur in allen Blattalterstufen; trocken > mäßig und feucht bei jongen Blättern; mäßig und feucht > trocken bei reifem und altem Laub.Die Verteilung von M. persicae und B. brassicae auf den Kohlpflanzen wird weitgehend von den Nahrungsansprüchen der Ungeflügelten bestimmt, die besonders die alten bzw. die jungen Blätter besiedeln. Die Ergebnisse decken sich in einigen Hinsichten mit der doppelten Unterscheidungstheorie bei der Wirtspflanzenwahl, indem angenommen werden kann, daß die polyphage M. persicae mehr auf die (primären) Nährstoffe und weniger auf die (sekundären) Duftstoffe anspricht als die oligophage B. brassicae.

     

Die Bedeutung des Magnetkompasses für die Orientierung der V?gel

Zusammenfassung Die Entdeckungsgeschichte des Magnetkompasses wird kurz geschildert und seine Funktionsweise dargestellt. Dabei zeigt sich, daß der Magnetkompaß als hochanpassungsfähiges System weder von den säkularen Änderungen der Feldstärke noch von den Umpolungen des Erdmagnetfelds beeinträchtigt wird.Die Bedeutung des Magnetkompasses für die Kompaßorientierung liegt darin, daß er als Bezugssystem für die Eichung anderer Faktoren der Richtungsorientierung fungieren kann. So dient er als Basis für die Lernprozesse zur Erstellung des Sternkompasses. Eine mögliche Beziehung zwischen Magnetkompaß und Sonnenkompaß wird diskutiert. Bei Zugvögeln gibt es Hinweise, daß der Magnetkompaß das Bezugssystem für die angeborene Zugrichtung ist.Im Zusammenhang mit dem Navigationsprozeß wird die Möglichkeit erörtert, daß der Magnetkompaß als Richtungsbezug für eine Wegumkehrnavigation dient, die auf zeitlicher Integration des zurückgelegten Weges beruht. — Für die Bikoordinatennavigation gibt der Magnetkompaß ein räumliches Bezugssystem vor, an dem die Gradientenrichtungen der Karten-faktoren kompaßmäßig ausgerichtet werden können. Es wird eine Vorstellung diskutiert, nach der diese Karte für die Bikoordinatennavigation ontogenetisch über eine Wegumkehr auf der Basis der Kompaßorientierung aufgebaut wird. Die Karte wird dann später bevorzugt zur Bestimmung der Heimrichtung benutzt, wobei die Möglichkeit zur Wegumkehr daneben grundsätzlich erhalten bleiben kann.Abschließende phylogenetische Überlegungen führen zu der Annahme, daß der Magnetkompaß möglicherweise einen sehr alten Orientierungsmechanismus darstellt, der bereits von den Ahnen der Vögel als räumliches Bezugssystem in Verbindung mit dem Heimfinden entwickelt wurde. Das Navigationssystem wird für phylogenetisch älter angesehen als die Zugorientierung der Vögel, die als Kompaßorientierung mit angeborener Sollrichtung eine Sonderanpassung der periodisch wandernden Vögel ist.

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The role of the magnetic compass in the orientation of birds

Summary The magnetic compass as nonvisual orientation mechanism is described. The magnetic compass represents a highly flexible system which is not impaired by the secular variations in intensity and by the reversals of polarity of the earth's magnetic field.The great importance of the magnetic compass for compass orientation lies in providing a reference system by which the other factors used for directional orientation can be calibrated. Thus the magnetic compass serves as the directional basis for the learning process establishing the star compass. The possibility of a relation between magnetic compass and sun compass is discussed. In migratory birds, there are indications that the magnetic field may provide the reference system for the innate migratory direction.In connection with navigation the possibility of using directional information collected relative to a compass system during the outward journey is discussed. — In bicoordinate navigation, the magnetic compass can be used to determine the directions along which the gradients of the map parameters change. It is considered that ontogenetically a mechanism based on directional outward journey information may be used in connecting the map factors and the compass system. The map is later on predominantly used for determining the home direction; yet the ability to use outward journey information may persist as an subsidiary mechanism.Phylogenetic considerations lead to the assumption that the magnetic compass might be a rather old orientation mechanism, which already was developped by the ancestors of the present birds as a reference system in space in connection with homing. The navigational system is assumed to be phylogenetically older than migratory orientation. The migratory orientation, being a compass orientation with an innate set direction, represents a specific adaptation of periodically migrating birds.

     

Über die Natürlichen Indolverbindungen im Blumenkohl

Zusammenfassung Aus Blumenkohl (Brassica oleracea var.botrytis L.) wurden die darin enthaltenen Indolverbindungen nach vier verschiedenen Methoden extrahiert.Nach der papierchromatographischen und papierelektrophoretischen Aufgliederung der Extrakte aus Blumenkohlrosengewebe konnten insgesamt 13 mit Sprühreagentien färbbare Zonen nachgewiesen werden, bei denen es sich zum größten Teil um Indolderivate handeln dürfte. Hiervon wurden Tryptophan, -Indolylcarbonsäure, -Indolylessigsäure, -Indolylpropionsäure, -Indolylaldehyd und -Indolylacetonitril identifiziert.In den Blättern des Blumenkohls kommen im wesentlichen die gleichen Indolverbindungen wie in den Blumenkohlrosen vor.Die in den verschiedenen Entwicklungsstadien und Pflanzenteilen des Blumenkohls vorliegenden Mengen an -Indolylcarboxylsäure, -Indolylessigsäure und -Indolylpropionsäure wurden quantitativ bestimmt und untereinander verglichen; die Menge des jeweils vorhandenen -Indolylacetonitrils konnte aus methodischen Gründen nur relativ bestimmt werden.Bei der quantitativen Bestimmung konnte — bezogen auf das Frischgewicht — in den Blättern im Laufe der Ontogenie eine Zunahme im Gehalt an -Indolylcarboxylsäure, -Indolylessigsäure und -Indolylpropionsäure festgestellt werden. Beim -Indolylacetonitril-Gehalt der Blätter zeigte sich gleichfalls eine Zunahme während der Entwicklung; ausgewachsene Blätter von Pflanzen mit Rosen (Tabelle 3, Stadium 4) wiesen aber einen geringeren Gehalt an -Indolylacetonitril auf als die Blätter jüngerer Pflanzen (Stadium 1–3).Der Gehalt an -Indolylcarboxylsäure, -Indolylessigsäure, -Indolylpropionsäure und -Indolylacetonitril ist im Gewebe von Blumenkohlrosen wesentlich höher als in den anderen extrahierten Pflanzenteilen (Blätter, Blütensprosse und Blüten, unreife Früchte).Mit 1 TextabbildungErster Teil einer Dissertation der Naturwissenschaftlich-Philosophischen Fakultät der Justus Liebig-Universität, Gießen.Die Abkürzungen der Indolverbindungen sind auf S. 467 und in Tabelle 1 zusammengestellt.     

Phyllotaxis,anthotaxis and semataxis

Summary Long-lasting debates, caused by conflicting viewpoints among biometrists on the phenomena of rhythmic growth in plant shoots, are at last being settled on certain crucial points. Most workers today agree that not all symmetrical constructions in plants can be explained by the application of the phyllotaxis theory. This theory explains adequately the orthostichous arrangement of leaves on growing photosynthetic apices, but fails in the case of non-photosynthetic reproductive organs.In the present paper three successive systems of shoot arrangement are described: phyllotaxis for cauline leaves, anthotaxis for sporophylls, and semataxis for semaphylls (see Table II). Each of these systems serves a different purpose: photosynthesis, reproduction and advertisement, and is accordingly adapted to its special function. Phyllotaxis and anthotaxis are classical concepts dealing with the arrangement of leaves and flowers; semataxis is a new term used in this paper to describe the arrangements of semaphylls. Goethe's classical theory of the metamorphosis of plants (1790) and his hypothetical Urpflanze are discussed in this paper from the viewpoint of the phyllotaxis-semataxis relation.

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Zusammenfassung Nach den langen Debatten über die Anwendbarkeit der Phyllotaxistheorie zur Erklärung der Blatt- und Blütenstellungen, hat man sich schliesslich über einige alte Streitfragen geeinigt. Man nimmt nun ganz allgemein an, dass nicht alle symmetrische Bildungen an Pflanzen sich mit der Anwendung der Phyllotaxisgesetze und Fibonazzi Reihe begründen lassen. Diese Theorie erklärt glaubwürdig die rhythmische Anordnung der vegetativen Blätter an den photosynthetischen Sprossen, nicht aber die symmetrischen Bildungen in den Blüten.In dem vorliegenden Aufsatz sind drei historisch nacheinander folgenden Entwicklungssysteme: Phyllotaxis, für die vegetativen Blätter, Anthotaxis für Sporophyllen und Semataxis für die Semaphyllen eingehend diskutiert worden. Phyllotaxis ist ein klassischer Begriff für die Anordnung der Blätter; Anthotaxis wurde später eingeführt, ist bis jetzt aber nur wenig in diesem Sinne gebraucht und deshalb in diesem Aufsatz neu definiert worden. Semataxis ist neu. Sie betrifft die Anordnung der Semaphyllen, der auffälligen Teile (meistens die farbigen Kronblätter oder die kronblätterartige Kelch- und Hochblätter) der von den Insekten bestäubten Blüten der höheren Pflanzen. Jedes von diesen Systemen dient einem bestimmten Zweck. Die phyllotaktische Anordnung der vegetativen Blätter bezweckt die rationellste Photosynthese. Anthotaxis ist die zweckmässigste Ordnung der Sporophyllen für die mechanische Bestäubung und Fruchtbildung, während Semataxis schliesslich die Ankündigung der insektenbestäubten Blüten bedeutet. Alle diese Systeme sind ihren besonderen Funktionen eingehend angepasst.Obwohl die historische Entwicklung der Sprossysteme der höheren Pflanzen nach der Reihenfolge: Phyllotaxis Anthotaxis Semataxis erfolgt, sind in dem vorliegenden Aufsatz mehrere Ausnahmen mit umgekehrter Richtung angeführt. Semataktische Bautypen können unmittelbar von Phyllotaxis, und anthotaktische Anordnungen von Semataxis abgeleitet werden.Ferner sind in diesem Aufsatz die klassischen Theorien vonGoethe über die Metamorphose der Pflanzen (1790) und die hypothetische Urpflanze von dem neuen Gesichtswinkel der Phyllotaxis- und Semataxislehre eingehend diskutiert worden.

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Sommaire Après de longs débats sur le phénomène de la croissance rhythmique des pousses des plantes, les biométristes s'accordent aujourd'hui sur certains points essentiels de la discussion. Au contraire des auteurs antérieurs, les chercheurs d'aujourd'hui admettent que toutes les constructions symétriques des plantes ne s'expliquent pas par l'application de la théorie de phyllotaxie. Cette théorie explique suffisamment la disposition orthostichique des feuilles sur des sommets photosynthétiques croissants, mais échoue dans le cas des organes reproductifs non-photosynthétiques.Dans le présent écrit trois systèmes successifs d'arrangements de pousses sont décrits: phyllotaxie pour feuilles caulines, anthotaxie pour sporophylles et sémataxie pour sémaphylles (voir table II). Chacun de ces systèmes sert à des fins différents: à la photosynthèse, à la reproduction et à l'avertissement, et s'adapte par conséquent à sa propre fonction.Phyllotaxie et anthotaxie sont des conceptions classiques pour désigner la disposition des feuilles et des fleurs, sémataxie est un term nouveau qui sert à désigner dans cette étude l'arrangement des sémaphylles.La théorie classique deGoethe sur la métamorphose des plantes (1790) et son hypothétique Urpflanze sont discutées dans cet écrit du point de vue de la relation existant entre la phyllotaxie et la sémataxie.

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The author is indebted to Dr. W. H.Bragonier, Head of the Department of Botany and Plant Pathology for financial support of this project.

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Journal Paper No. J — 3561 of the Iowa Agricultural and Home Economics Experiment Station, Ames, Iowa. Project No. 1073.     

Beiträge zur Kronblattmorphologie. VIII Der peltate Bau der Nektarblätter vonRanunculus,dargelegt an Hand jener vonRanunculus pallasii Schlecht.

Zusammenfassung Die Richtigkeit der bereits wiederholt vertretenen, aber keineswegs allgemein anerkannten Ansicht, daß nämlich das Nektarblatt vielerRanunculi mit seiner isoliert stehenden Nektarschuppe eigentlich ein peltat-schlauchförmiges Blatt ist, wird an Hand der Nektarblätter vonRanunculus pallasii Schlecht, neuerlich vor Augen geführt. Obgleich von dieser nordischen Art nur wenige Blüten einiger Herbarbogen untersucht werden konnten, ist es infolge des starken Variierens der Ventralspreite ihrer Nektarblätter möglich, eine geschlossene Formenreihe aufzustellen, die mit völlig schlauchtörmigen Blättern beginnt, an welchen der Spreitenrand ohne Unterbrechnung vom dorsalen in den ventralen Schlauchteil übergeht, und mit solchen endigt, deren Ventralspreite isoliert ist und als freie Schuppe der Lamina des Nektarblattes entspringt. Die Übergangsformen zeigen zudem deutlich, daß der basale Spreitenrand der letzteren Blätter kein echter Blattrand ist, sondern einer randähnlichen, aus der Blattunterseite hervorgegangenen Lamelle entspricht, wie sie an unifazialen und schlauchförmigen Blatteilen nicht selten anzutreffen ist.     

Comparative studies on cellular resistance of bivalves from marine and brackish waters

Summary 1. The cellular resistance of representatives from four euryhaline poikilosmotic bivalves caught in Büsum (North Sea, 30 S), Kieler Förde (Belt Sea, 15 S), and Tvärminne (Gulf of Finland, 6 S) has been tested. All experiments were performed in October.2. According to their cellular salinity rangesMacoma baltica andMytilus edulis are more euryhaline thanMya arenaria andCardium edule.3. The cellular heat resistance decreases in specimens from the North Sea in the following order:Cardium, Mya, Macoma, Mytilus. Among the representatives collected near Tvärminne,Macoma has the highest heat resistance.4. The cellular freezing resistance in specimens from the North Sea is highest inMytilus. The bivalves of the Gulf of Finland practically lack resistance to freezing.5. In localities of decreased salinity the cellular resistance of these bivalves to a dilution of the external medium is somewhat increased, but simultaneously the cellular resistance to other environmental factors, such as heat, freezing and high salinity, decreases unspecifically.

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Vergleichende Untersuchungen über zelluläre Resistenz bei Muscheln aus Meer- und Brackwasser

Kurzfassung An vier euryhalinen poikilosmotischen Muschelarten aus Büsum (Nord-seeküste, 30 S), der Kieler Förde Beltsee, 15 S) und Tvärminne (Finnischer Meerbusen, 6 S), wurden zur gleichen Jahreszeit (Herbst) vergleichende Untersuchungen über die zellulären Resistenzgrenzen durchgeführt. Auf Grund ihrer zellulären Salzgehaltsbereiche sindMacoma baltica undMytilus edulis euryhaliner alsMya arenaria undCardium edule. Die zelluläre Hitzeresistenz nimmt bei den Individuen aus der Nordsee in der Reihenfolge:Cardium, Mya, Macoma, Mytilus ab. Bei Exemplaren aus Tvärminne ist die zelluläre Hitzeresistenz vonMacoma am größten. Die zelluläre Gefrierresistenz ist unter den Muscheln aus der Nordsee am größten, fehlt dagegen praktisch bei den Tieren aus dem Finnischen Meerbusen. Bei verringertem Salzgehalt des Fundortwassers ist die zelluläre Resistenz der untersuchten Muscheln gegenüber Verdünnung des Außenmediums jeweils etwas erhöht, gleichzeitig nimmt die zelluläre Resistenz gegenüuber anderen Außenfaktoren wie Hitze, Frost und hohen Salzkonzentrationen unspezifisch ab.

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Dedicated to Professor Dr.Friedrich Krüger on his 65^th birthday, August 18, 1967.     

Chemomorphologie der Glykogensynthese und des Glykogengehalts während der Histogenese der Leber

Zusammenfassung In der Leber des Goldhamsters wird ab dem 11. Entwicklungstag bei zunehmender Aktivität der UDPGGT Glykogen gespeichert. Vom 14. Entwicklungstag an werden die Parenchymbereiche um die afferenten Gefäße durch die UDPGGT-Aktivität markiert. Hierdurch ist eine chemomorphologische Möglichkeit gegeben, die Bildung der Primärläppchen zu verfolgen. Erst postnatal, ab dem 3. Entwicklungstag entstehen innerhalb der primären die Sekundärläppchen, deren Ausbildung zunächst durch Parenchymturbulenzen im Quellgebiet einer Zentralvene gekennzeichnet ist. Die Sekundärläppchen zeigen eine periportale UDPGGT-Aktivität und eine bevorzugt zentrale Glykogeneinlagerung.

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Chemomorphology of glycogen synthesis and glycogen content during the histogenesis of the liver

Summary In the liver of the golden hamster from the 11^th day of development glycogen is stored at increasing activity of UDPGGT. At the 14^th day of development the parenchymal areas around the afferent vessels are marked by this enzyme. By this a chemomorphological possibility is given to study the formation of the primary lobules. Not before the 3^rd day of postnatal development, inside the primary lobules the secondary ones are formed. At the beginning, turbulences of the parenchyma around the central veins are to be seen. The secondary lobules show a periportally situated UDPGGT-activity and an accumulation of glycogen in the central areas.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Bildung der Schillerstruktur beim Glanzstar

Zusammenfassung Die gasgefüllten schillernden Melaninkörner des Glanzstars (Lampro-tornis) werden in den Melanocyten des Federkeims gebildet. Teile des Golgi-Apparates erweitern sich zu 1 großen Blasen, in welche kleinere Bläschen eingeschleust werden. Im Innern der Blase bildet sich eine Zickzack-Lamellenstruktur, an die sich bei der folgenden Abflachung die Bläschen anlagern und so die Matrix des Praemelanosoms aufbauen. Darauf beginnt die Anlagerung des Melanins an die Matrix in bestimmter Dicke. Mit Hilfe von langen Ausläufern werden die fertigen Melaninkörner zu den Radienzellen befördert, in die sie pinocytoseartig eingeschleust werden. Bei der Verhornung erfolgt die Ordnung des Melanins zu einer Schicht zwischen Zellwand und Keratinfibrillen im Innern. So entsteht die reflektierende Ebene der Schillerstruktur, wobei Dicke des Melaninmantels sowie Größe der wabigen Innenstruktur nach dem Prinzip Farben dünner Blättchen eine bestimmte Interferenz-Farbe erzeugen.

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Summary The gas-filled iridescent melanin grains of Lamprotornis are formed by melanocytes in the feather germ. Parts of the Golgi field of these cells expand into bubbles with a diameter of 1 , which engulf smaller bubbles. Inside the large bubbles a particular material, consisting of lamellae in a zigzag arrangement, arises. During the following flattening process, the small bubbles get attached to this structure, thus forming the matrix of the premelanosoms. Along the surface of this matrix melanin is deposited up to thickness of 0,07 . By means of long dendrites the fully developped melanin grains are conveyed in the cytoplasm of the barbules by pinocytosis. In the course of the keratinisation the melanin is accumulated in a layer in between the cell membrane and the keratin fibrils. This results in the formation of the reflecting plane of the iridescent structure. Following the principle of the colours of thin leaves, the appearance of a specific interferential colour is dependent on the thickness of the melanin coating and the dimensions of the honeycomblike inner structure of the melanin grains.

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Herrn Prof. Dr. A. Portmann zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Zur Kenntnis kritischer Wasser-Sättigungsdefizite in Blättern und Ihrer Bestimmung

Zusammenfassung Das subletale Wasser-Sättigungsdefizit welkender Blätter, von dem Verfasser früher durch das Auftreten nekrotischer Flecken definiert, zeigt ein fortgeschrittenes Stadium von Schädigung an. Sehr oft vertrocknen Blätter, ohne daß solche in Erscheinung treten. Versuche mit immergrünen Sträuchern und Bäumen des Mittelmeergebiets führten zu der Erkenntnis, daß ernstlicher Schaden in abgetrennten Blättern einsetzt, wenn etwa 35% des Sättigungswassergehaltes verausgabt worden sind. Bei geringerer Entwässerung wird der ursprüngliche Wassergehalt nach Einfrischung ungefähr wieder erreicht. Jenseits des permanenten Turgor-Verlust-Punktes (PTLP) steigt die Zahl geschädigter Zellen ständig an, und es entwickelt sich so ein Wasser-Rücksättigungs-Defizit (WRD), das mehr oder weniger linear mit dem weiteren Wasserverlust anwächst. Zunehmender Gewebe- und Zellschaden konnte in diesem Stadium der Entwässerung durch Vitalitätsprüfungen nachgewiesen werden.Schädigungen und Tod durch Trockenheit sind ein langdauernder und allmählicher Vorgang, ähnlich wie bei Strahlungs- und Hitzeschäden. Sie beruhen anscheinend auf Eiweißdenaturierung, die, anfangs umkehrbar, schließlich tödlich wirkt.Verbreitete Ansichten über die Menge des ohne Schaden verfügbaren Wassers müssen abgeändert werden. Jedoch ist zuzugeben, daß an der Pflanze Blätter vielleicht höhere Wasserverluste ertragen als nach ihrer Abtrennung.Der Verfasser weiß sich Herrn Dr.B. Jacoby, FrauRuth Arbel und FrauAdiva Shomer-Ilan für ihre Hilfe bei der Durchführung der Versuche zu Dank verpflichtet.

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Summary The sublethal water saturation deficit in wilting leaves earlier defined by the author through the appearance of necrotic spots, indicates a progressive state of damage. Quite often leaves dry up without formation of any spots. Experiments with leaves of Mediterranean evergreen trees and shrubs led to the conclusion that serious damage in detached leaves sets in when about 35% of the water content at saturation has been spent. Less wilted leaves approximately regain their initial weight in rehydration. Beyond the permanent turgor loss point (PTLP) the number of damaged cells increases steadily producing an increasing water resaturation deficit which is more or less linearly related to water loss beyond the PTLP. Increasing damage to tissues and cells could be demonstrated by vitality tests in this phase of dehydration.Damage and death produced by drought is a prolonged and gradual process, in analogy to phenomena produced by radiation and heat. It is apparently produced by protein denaturation which, reversible in an early stage, becomes fatal, later on.Current views on available water in wilting leaves must be revised. However, the possibility that on the plant leaves may be able to suffer larger water losses than in the detached condition, is admitted.

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Mit 4 Textabbildungen

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Herrn Prof.A. Pisek zum 70. Geburtstage gewidmet.     

Beiträge zur Züchtung moniliaresistenter Sauerkirschen

Zusammenfassung Es wurden 7 Sauerkirschsorten während der Zeit der Vollblüte im Frühjahr 1958 mit drei Herkünften vonSclerotinia laxa und einer Herkunft vonSclerolinia fructigena infiziert. Bei allen Sorten wurden Zweiginfektionen, Blüteninfektionen im Freiland und Blüteninfektionen an abgeschnittenen Zweigen im Gewächshaus durchgeführt.Als sicherste und wenig arbeitsaufwendige Infektionsmethode stellte sich die Zweiginfektion heraus. Nach Infektion der Narben ist das Fortschreiten des Pilzwachstums wahrscheinlich von der Witterung abhängig. Blüteninfektionen im Gewächshaus an abgeschnittenen Zweigen eigneten sich unter den angewendeten Infektionsbedingungen nicht, da die Resistenzunterschiede der Sorten zu undeutlich zum Ausdruck kamen. Beim Vergleich der Ergebnisse von Zweig-und Blüteninfektionen zeigte sich in den Extremen übereinstimmung.Die Schattenmorelle erwies sich als anfälligste Sorte. Köröser Weichsel, Ostheimer Weichsel und Gubens Ehre waren ebenfalls anfällig. Als etwas resistent stellte sich Podbielski heraus. Die Sorte Großer Gobet was weitgehend resistent.Die drei Herkünfte vonSclerotinia laxa zeigten auf den Sorten unterschiedliche Virulenz, so daß zukünftige Resistenzprüfungen mit verschiedenen Isolierungen durchgeführt werden müssen. Die vonSclerotinia fructigena verwendete Herkunft konnte in keinem Fall Infloreszenzen infizieren; der nach Triebinfektion erzeugte Befall war ebenfalls sehr gering.Mit 5 Abbildungen     

Mikrotubulus-Anordnung und -Umordnung,Wandbildung und Zellmorphogenese in jungenSphagnum-Blättchen

Zusammenfassung Sphagnum-Blättchen entwickeln sich durch sehr regelmäßige äquale und (später) inäquale Teilungen, die stets antiklinal sind. In sich nicht teilenden Zellen sind die Mikrotubuli (MT) mit dem Plasmalemma verbunden; sie laufen an den Innenwänden parallel (antiklinal), an den Außenwänden in Streutextur. In der Präprophase sind sie in einem Präprophaseband konzentriert, während der Mitose in der Spindel und im Phragmoplast und nach der Zellteilung in einer Postcytokinese-Lage an der jungen Wand. Ihre regelmäßige Anordnung ermöglicht einige ungefähre quantitative Abschätzungen. Ihre Gesamtlänge pro Zelle beträgt etwa 500–900 m in der Interphase, 1000 m in der Präprophase, etwa 1000 m (oder ein wenig mehr) in der Spindel und vermutlich auch im Phragmoplast und etwa 500 m in der Postcytokinese. Zwischen einigen von diesen Stadien ist ihre Menge stark verringert. Die Gültigkeit und die Bedeutung dieser Befunde wird diskutiert. Die MT werden hauptsächlich durch Ab- und Wiederaufbau umgeordnet und wahrscheinlich nicht durch Verlagerung, obwohl sie sich möglicherweise manchmal auch in Längsrichtung bewegen. Ihre Verteilung an der jungen Wand, an den sich entwickelnden Spangen in den Hyalinzellen und an einigen sich besonders stark streckenden Wandzonen spricht dafür, daß sie hauptsächlich als Cytoskelett-Elemente dienen, die an der Wandbildung und Zellmorphogenese beteiligt sind. Möglicherweise bilden sie lokale Wandverdickungen dadurch, daß sie das Plasmalemma von der Wand — gegen den Turgor — abheben und einen extraplasmatischen Raum schaffen, in dem Wandmaterial (zuerst aus dem Golgi-Apparat) akkumuliert wird.

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Distribution and redistribution of microtubules, cell wall formation, and cell morphogenesis in developingSphagnum leaflets

Summary Sphagnum leaflets develop by very regular, equal and (later on) unequal divisions which both are exclusively anticlinal. In non-dividing cells the microtubules (MT) are connected with the plasmalemma; at the inner walls they run parallel (anticilinally), at the outer walls they are dispersed. In preprophase they are concentrated in a preprophase band, during mitosis in the spindle and in the phragmoplast, and after cytokinesis in a postcytokinetic layer along the young wall. Their regular distribution allows some rough quantitative estimations. Their total length per cell is about 500–900 m in interphase, 1000 m in preprophase, about or a little more than 1000 m in the spindle and presumably also in the phragmoplast, and about 500 m in postcytokinesis. Between some of these stages their amount descreases drastically. The validity and meaning of these data are discussed: the MT are redistributed mainly by disaggregation and reaggregation rather than by displacement though sometimes a movement in the direction of their axis may also occur. Their arrangement at the young cell wall, at the developing wall thickenings in the hyalocytes and at certain extraordinarily elongating wall zones favour the idea that they function mainly as cytoskeletal elements which are involved in wall formation and cell morphogenesis. It is suggested that they may allow a localized thickening of a wall by lifting off the plasmalemma from the wall against the turgor pressure to form an extraplasmatic space in which wall material (at first Golgi apparatus-derived) is accumulated.

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Ich danke Frl. G.Deichgräber für ihre bewährte, umsichtige Mitarbeit, Herrn Prof. Dr. Th.Butterfass für die Bestimmung der Pflanzen und wichtige Hinweise und der Deutschen Forschungsgemeinschaft für Sachbeihilfen.     

Host plant related properties of the antennal olfactory system in the oak flea weevil, Rhynchaenus quercus. Electroantennogram study

Electroantennogram (EAG) recordings from the antennae of a highly specialized phytophagous species — the oak flea weevil, Rhynchaenus quercus L. — revealed two general properties of its antennal olfactory system: (1) a high and to some extent selective sensitivity to chemotaxonomically nonspecific compounds, namely the so-called general green leaf volatiles as well as to geraniol and linalool, (2) a lack of marked differences in the general excitation level caused by stimulation with vapours from leaves of both host plants and non-host plants. It was also observed, that the shapes of EAG's evoked by vapours from cut leaves and general green leaf volatiles differed from those elicited by corresponding concentrations of geraniol and linalool, where recovery was distinctly slower.The results of EAG tests suggest that the general green leaf volatile complex is important in host-odour perception by the oak flea weevil. A possible function of these compounds in host-plant odour discrimination is discussed.

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Zusammenfassung Elektroantennographische Aufzeichnungen an Fühlern einer hochspezialisierten phytophagen Art, des Eichenblattflohs Rhynchaenus quercus L. zeigten zwei allgemeine Eigenschaften des Geruchsystems der Antennen:Erstens ist eine hohe und teilweise selektive Empfindlichkeit auf chemotaxonomisch nicht spezifische Verbindungen, besonders auf die allgemeinen Blattgründämpfe wie auch auf Geraniol und Linalool vorhanden.Zweitens fehlen ausgeprägte Unterschiede im allgemeinen Erregungsniveau hervorgerufen durch flüchtige Stoffe von Wirtspflanzen einerseits und Nichtwirtspflanzen andererseits. Es wurde auch beobachtet, dass die Form der EAGs hervorgerufen durch zerschnittene Blätter oder allgemeine Blattgründämpfe verschieden war von denjenigen verursacht durch Geraniol und Linalool, wo die Erholung eindeutig langsamer war.Die Resultate der EAG deuten darauf hin, dass der Komplex der allgemeinen Blattgründämpfe wichtig ist bei der Wahrnehmung der Wirtspflanzengerüche durch Rhynchaenus quercus. Eine mögliche Funktion dieser Verbindungen bei der Erkennung der Wirtspflanzen wird diskutiert.

     

Cytologische Untersuchungen an zwergwüchsigen Gartenrosen

Zusammenfassung Die in der Rosenzüchtung auftretenden monströsen Zwergpflanzen haben neben der veränderten Morphologie eine verminderte Vitalität und Blühwilligkeit. Im Extremfall kommt es zu einer Hemmungssterilität. Sie zeigen gegenüber normalwüchsigen Gartenrosen keine Abweichungen in der Chromosomenzahl (2n-28). Auch überschreiten die meiotischen Unregelmäßigkeiten, die im Auftreten von Uni- und Multivalenten bestehen, nicht das von normalwüchsigen Gartenrosen bekannte Ausmaß. Der monströse Zwergwuchs ist somit wahrscheinlich genisch bedingt, beruht jedoch nicht auf der Wirkung dominanter Gene.Die abstammungsmäßig aufR. chinensis var.minima zurückgehenden Zwergbengalrosen sind diploid (2n=14), soweit nicht in neuerer Zeit tetraploide Gartenrosen eingekreutzt worden sind. Der Zwergwuchs dieser Rosen zeigt gegenüber normalem Wuchs Dominanz. Bei einem diploiden Bastard zwischen der Polyantharose Mignonnette und der Zwergbengalrose Peón treten in der Meiosis in geringer Frequenz Uni- und Multivalente auf, bei R. Roulettii wurde Synapsis zu 711 oder 611+21 beobachtet.Sowohl bei den monströsen Zwergpflanzen als auch bei den Zwergbengalrosen beruht die Verkleinerung der Organe nicht auf einer Verringerung der Zellgröße, sondern auf einer Herabsetzung der Zellteilungsrate.Mit 12 Textabbildungen     

The influence of penetration, distribution, sorption and decomposition on the poisoning of the cockroach Periplaneta americana treated topically with diazoxon

Microchemical techniques were used to assess the rate of penetration of diazoxon into the American cockroach Periplaneta americana L. by measuring loss from the surface of the cuticle after topical application. By similar methods the proportions of the amount entering which were decomposed, absorbed by the tissues, or circulating in the haemolymph were also estimated. About three-quarters of an LD₉₀ of diazoxon (2.6 g) applied to the metathoracic sternum of adult male cockroaches had penetrated the cuticle 2 hr after treatment. The maximum concentration within the cockroach, reached about 1 hour after treatment, was 2.4 M, but two-fifths of this is sorbed on solids, leaving 1.4 M in the total body fluids. The maximum concentration in the haemolymph occurred 1 1/2 hr. after treatment and ranged from 0.9 to 3.4 M, with a median value of 1.8 M. The close relationship between concentration in haemolymph and in total body fluids suggests that they are in approximate equilibrium.An independent estimate of the concentration of diazoxon in the haemolymph of cockroaches treated with an LD₉₀ of the insecticide, made by means of an electrophysiological technique, agreed well with the values obtained from the chemical assay. The maximum concentrations (0.6–1.0 M) was found 1–2 hr. after treatment, when irreversible damage to the nervous system first occurred.The close agreement between the chemical and biological estimates suggests that diazoxon invades the nerve cord from the haemolymph, and that it acts directly, rather than as a metabolite or by the release of a neuroactive material.

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Zusammenfassung Um die Eindringgeschwindigkeit von Diazoxon in die Amerikanische Küchenschabe Periplaneta americana festzustellen, wurden mikrochemische Verfahren benutzt, indem nach örtlicher Aufbringung das Verschwinden von der Oberfläche der Kutikula gemessen wurde. Mit ähnlichen Methoden wurden auch die Anteile der eingedrungenen Menge abgeschätzt, die abgebaut oder von den Geweben absorbiert wurden oder in der Haemolymphe zirkulieren. Das Eindringen von Diazoxon, das auf dem Sternum des Metathorax erwachsener Küchenschaben-Männchen aufgetragen wurde, ist der vergangenen Zeit proportional, und über 3/4 einer LD₉₀ (2,6 g) ist nach 2 Stunden eingedrungen. Die Menge im Insekt wächst eine Stunde nach der Applikation auf etwa 1/5 der angewendeten Dosis und nimmt nach 2 Stunden auf etwa 1/12 ab. Etwa 2/5 der eingedrungenen Menge wird an ungelöste Stoffe gebunden, und in Anbetracht dessen wurde für die maximal erreichte Konzentration in der gesamten Körperflüssigkeit 1,4 M berechnet, was etwa 1/8 der angewandten Dosis entspricht. Die Zeit-Konzentrations-Kurve des Diazoxons in der Haemolymphe einzelner Küchenschaben, die mit einer LD₉₀ behandelt worden waren, hatte einen ähnlichen Verlauf wie die für das gesamte Diazoxon; die Konzentration erreichte ein Maximum 1 1/2 Stunden nach der Behandlung, wobei es von 0,9 bis 3,4 M mit einem Median wert von 1,8 M schwankte. Die enge Beziehung zwischen der Konzentration in der Haemolymphe und in der gesamten Körperflüssigkeit machte es wahrscheinlich, daß sie annähernd im Gleichgewicht miteinander stehen.Bei der Bespülung von Küchenschaben-Ganglien in vitro mit einer Reihe von Diazoxon-Konzentrationen in Kochsalzlösung unter Beobachtung der Vergiftungssymptome in den Metathorax-Ganglien mit elektrophysiologischen Methoden wurde eine Kurve aufgestellt über die Beziehungen der Diazoxon-Konzentration zu der Zeit, die erforderlich ist, um irreversible Schäden der Nervenfunktion hervorzurufen. Unter Anwendung der gleichen Methoden bei der Beobachtung des Verhaltens der Ganglien in Küchenschaben, die zu bekannter Zeit vorher mit LD₉₀s von Diazoxon örtlich behandelt worden waren, konnte von der Kurve die Diazoxon-Konzentration in der Haemolymphe abgeschätzt werden, wann die Ganglien irreversibel geschädigt wurden. Irreversible Schädigung trat erst 1–2 Stunden nach der Anwendung mit einer LD₉₀ auf, und die Konzentration, die zur Erzeugung des gleichen Vergiftungsstadiums in freigelegten Ganglien in vitro in der gleichen Zeit erforderlich war (0,6–1,0 M), ähnelt eher der mittleren Konzentration (1,8 M), die durch chemische Prüfung in der Haemolymphe ähnlich behandelter Schaben gefunden wurde. Daraus folgt, daß Diazoxon von der Haemolymphe aus in die Ganglien eindringt, und daß es eher direkt wirkt statt als Umwandlungsprodukt oder durch die Entbindung eines neuroaktiven Stoffes.

     

Mikropinozytose im Zentralnervensystem

Zusammenfassung An durch Perfusion mit Glutaraldehyd fixierten Rattengehirnen wurde das Erscheinungsbild der Mikropinozytose in Elementen der Meso- und Neuroglia sowie an den Perikarya und synaptischen Endformationen der Nervenzellen elektronenmikroskopisch dargestellt.Die bei der Mikropinozytose von der Zellmembran invaginierten Caveolen und Tubuli können einfache Verzweigungen zeigen. Ihre Oberfläche und die der mikropinozytotischen Bläschen zeigen an der gegen das Zytoplasma gerichteten Membranseite einen Stachelsaum. Diese Membrandifferenzierung dürfte mit der Resorption besonderer, zum Teil makromolekularer Substanzen zusammenhängen.Im Bereich großer Synapsen, z.B. in den Moosfasertelodendren der Glomerula cerebellaria oder in der Zona glomerulosa des Bulbus olfactorius sind mikropinozytotische Invaginationen und Bläschen sehr häufig. Möglicherweise übernehmen sie von den postsynaptischen Dendriten, die dünne Zytoplasmaprotrusionen in die Invaginationen hineinsenden, Stoffe. Es wird vermutet, daß es sich hierbei um inaktivierte Transmittersubstanz handelt, die auf diesem Wege dem präsynaptischen Abschnitt wieder zugeführt wird. Die zurückresorbierten Abbauprodukte der Transmittersubstanz werden in einem präsynaptischen Golgi-Komplex resynthetisiert und in synaptischen Bläschen angereichert. Dieses morphologische Bild ergänzt die biochemische Hypothese eines Acetylcholin-Kreislaufes im Bereich von Nervenendigungen.Entsprechende mikropinozytotische Erscheinungen wurden in caudalen Abdominalganglien von Leucophaea maderae beobachtet. Es wird angenommen, daß die Mikropinozytose ein allgemein verbreiteter Resorptionsmechanismus im Zentralnervensystem ist.Herrn Prof. Dr. F. Wassermann zum 80. Geburtstag gewidmet.Mit dankenswerter Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Über die Wirkung der Tageslänge vor der Kurztaginduktion auf die Blütenbildung von Kalanchoë Blossfeldiana

Zusammenfassung Kalanchoöe Bloßfeldiana-Pflanzen wurdenvor der Kurztaginduktion während 4 Wochen dem Langtag ausgesetzt.Dadurch entstand eine Hemmung in der Blütenbildung. Sie äußerte sich sowohl im Zeitpunkt des Erscheinens der Infloreszenzen wie in der Anzahl der Blüten und in der Stärke der Verlaubung der Brakteen.Die Hemmung war um so stärker, je größer die Tageslänge (oberhalb der kritischen Tageslänge) während der Langtagbehandlung war. Ohne Langtagvorbehandlung entstanden an den Pflanzen 500–600 Blüten, durch die Vorbehandlung konnte ihre Zahl auf weniger als 1 je Individuum herabgedrückt werden.Die bekannte Hemmung der Kurztagpflanzen durch den Langtag greift also nicht (oder nicht nur) an dem bereits an der Pflanze vorhandenen oder gleichzeitig während des Langtageinflusses in Bildung begriffenen blütenbildenden Prinzip (Blühhormon) an, sondern es muß sich um einen unabhängig davon entstehenden Komplex handeln, der in der Pflanze auch dann gebildet wird, wenn überhaupt noch keine Blühinduktion vorhanden ist.Mit 5 Textabbildungen.