Effect of amino acid and sugar concentrations on the food uptake of the aphid Myzus persicae

A difference weighing method applied to sachets of diet on which groups of 40–50 larval Myzus persicae (Sulzer) were allowed to feed for 24 hours gave information on the absolute and relative uptake of different diets in terms of the fluid volume of diet and the amounts of nutrients taken up per aphid per day.The diets tested were in a sucrose concentration series ranging from 0–40% with a 2.4% amino acid level common to the series, and in an amino acid series ranging from 0–4.8% total amino acids with 15% sucrose common to the series. Uptake was found to be markedly affected both by the level of sucrose and by the overall level of the 20 dietary amino acids.Fluid uptake was poor or non-existent on diets having low sucrose (<5%) or low total amino acid (<1%) concentrations. For sucrose, an optimal range of 10–20% was indicated with a progressive decline in fluid uptake with concentrations above 20%. For amino acids, fluid uptake increased with dietary concentrations up to 3% and then decreased slightly.The results are related to growth rates of M. persicae larvae on diets of similar composition, and the ecological significance of the findings is discussed.

---

Zusammenfassung Durch Gewichtsverlustbestimmung von Nährlösungssäckchen, an denen Gruppen von 40–50 Myzus persicae-Larven 24 Stunden lang saugen konnten, ließ sich die absolute und relative Aufnahme verschiedener Diäten feststellen, ausgedrückt in dem Betrag des Flüssigkeitsvolumens der Nahrung und damit der Menge an Nährstoffen, die pro Tag und Blattlaus aufgenommen wurden.Die geprüften Diäten enthielten in der einen Serie bei gleichbleibendem Aminosäurespiegel von 2,4% Rohrzuckerkonzentrationen zwischen 0 und 40%, in einer anderen Serie bei konstantem Rohrzuckergehalt von 15% Gesamtaminosäurekonzentrationen von 0 bis 4,8%. Die Nahrungsaufnahme erwies sich als merklich beeinflußt sowohl von der Rohrzuckerkonzentration wie von der Gesamtkonzentration der 20 diätischen Aminosäuren.Die Flüssigkeitsaufnahme war gering oder unterblieb völlig bei Diäten mit niedrigen Rohrzucker-(<5%) oder Gesamtaminosäurekonzentrationen (<1%). Für Rohrzucker zeigte sich ein Optimalgehalt von 10–20% und ein fortschreitendes Absinken der Flüssigkeitsaufnahme bei Konzentrationen über 20%. Bei den Aminosäuren stieg die Flüssigkeitsaufnahme mit der Konzentration an Nährstoffen bis zu 3% und verringerte sich dann schwach.Die Ergebnisse werden in Beziehung gesetzt zu Wachstumsraten von M. persicae-Larven auf Diäten ähnlicher Zusammensetzung. Die ökologische Bedeutung der Befunde wird erörtert.

     

Gustatory discrimination between liquids by the aphidMyzus persicae (Sulzer)

The relative acceptability of different fluids toMyzus persicae (Sulzer) was compared using simple choice-chambers in which the aphids had equal access to two fluids via a membrane of stretched Parafilm M^(R). Sucrose solutions were markedly preferred to water. Sucrose solutions containing a mixture of 6 L amino acids (asparagine, leucine, lysine, methionine, threonine and valine, each at 0.1%) were considerably more acceptable than a solution of sucrose only. A solution of the amino acids alone was not discriminated from water. Solutions containing 0.1% neutral red were less acceptable than those without this dye. The results indicate the applicability of the method for rapidly demonstrating the effects of stimulatory and inhibitory substances.

---

Unterscheidung von gelösten stoffen durchMyzus persicae (Sulzer) am geschmack

Zusammenfassung Der relative Annahme-(=Geschmacks-)-Wert verschiedener Flüssigkeiten fürMyzus persicae (Sulzer) wurde in kleinen Wahlkammern vergleichend festgestellt, wobei die Läuse durch eine ausgespannte Parafilm-M^(R)-Membran hindurch gleichen Zugang zu zwei (oder mehr) Flüssigkeitstropfen hatten; diese waren jeweils mit einem Deckglas abgedeckt.Ermittelt wurde im Verlauf von 6 Stunden 6–8 mal die Zahl der unter den verschiedenen Flüssigkeiten festsitzenden Tiere (je 10 mal 10 für einen Vergleichswert). Unterschiede entstanden demnach durch verschieden langes Proben oder Saugen, was auf Geschmacksreize zurückzuführen war.Eine unterschiedliche Tendenz zeigte sich oft schon nach wenigen Minuten, statistisch zu sichern waren Unterschiede manchmal schon nach 15 Minuten, in anderen Fällen erst nach 3–4 Stunden.Eindeutig bevorzugt wurden 10–20% ige Saccharoselösungen (40% ige weniger) vor Wasser. Noch stärker war die Unterscheidung einer Lösung von Saccharose mit 6 L Aminosäuren (Asparagin, Leucin, Lysin, Methionin, Threonin und Valin, je 0,1%) im Vergleich zu Wasser oder zu Saccharoselösung allein. Gleiche Ergebnisse wurden bei eingestelltem pH-Wert (6,6; 6,8 oder 7,0) erzielt. Auffallenderweise wurden die 6 Aminosäuren allein, ohne Saccharose, vor Wasser nicht bevorzugt.Einzelne Aminosäuren in gleicher (0,1%) oder 6 facher (0,6%) Konzentration mit Saccharose hatten schwachen, keinen oder gegensätzlichen Effekt. Es muss sich demnach bei der Mischung der 6 Aminosäuren plus Saccharose um eine synergistische Wirkung von Zucker und mehreren Aminosäuren handeln.Eine routinemässig verwendete Diät wurde vor Saccharose bevorzugt. Dieselbe Diät ohne ihren Saccharoseanteil war dagegen sogar ungünstiger als Wasser, weshalb auf abschreckende Stoffe in ihr geschlossen wird.Wässrige Lösungen von Neutralrot (0,1%) mit und ohne Saccharose wurden weniger angenommen als Wasser bzw. Saccharose allein; Neutralrot wirkt also abschreckend.Die Ergebnisse zeigen die Brauchbarkeit der Methode, um rasch den positiven oder negativen Geschmackswert einer Substanz zu ermitteln. Sie beweisen zugleich, dass ein Gemisch von Aminosäuren für die polyphageMyzus persicae nicht nur Nährwert, sondern — in Kombination mit Saccharose — hohen Geschmackswert besitzen kann.

     

The performance of Brevicoryne brassicae and Myzus persicae in relation to plant age and leaf amino acids

With increasing plant age, total soluble nitrogen of Brussels sprout plants decreased after a peak at 6–9 weeks. The plants then became less suitable for Brevicoryne brassicae and Myzus persicae (particularly the latter) as shown by estimates of the mean relative growth rate (RGR) of the aphids in two experiments. This growth statistic was, however, only poorly correlated with total soluble N and this lack of correlation was particularly marked on plants less than 9 weeks old. Multiple regression on the leaf amino acid spectrum indicated that much of the variability in aphid RGR could be assigned to relatively few amino acids. The complex of asparagine and glutamine gave a positive coefficient for both aphids, but otherwise different amino acids were involved in the regression for each aphid. Attention is drawn to the presence in each regression of an amino acid with a negative coefficient; the inverse correlation of M. persicae RGR with amino-butyric acid may be particularly important in the aphid/hostplant relationship.

---

Zusammenfassung In einem ersten Versuch zeigte sich, daß der Gehalt an löslichem Stickstoff in den Blättern mit dem Alter der Pflanzen zwischen 8 und 20 Wochen ständig abnahm. Die relative Wachstumsrate (RGR) von Brevicoryne brassicae veränderte sich dabei kaum, jedoch waren die einzelnen Werte der RGR und des löslichen Stickstoffgehalts der entsprechenden Pflanzen gut korreliert. Dagegen reagierte Myzus persicae unmittelbarer auf das Pflanzenalter als auf den Stickstoffgehalt und ihre RGR nahm ab, je älter die Pflanzen wurden.Im zweiten Versuch wurden jüngere Pflanzen benützt. Hier stieg der Gehalt an löslichem Stickstoff bis zu einem Höhepunkt in der neunten Woche an. Unabhängig vom Stickstoffgehalt nahm die RGR bei M. persicae wieder ab, je älter die Pflanzen wurden. In diesem Versuch wurde auch der, Aminosäuregehalt der Blätter analysiert. Die Variabilität der RGR beider Blattlausarten war mit 4 Aminosäuren korreliert. Sowohl Asparagin wie Glutamin zusammen waren dabei für beide Blattlausarten wichtig; daneben erschienen Threonin und Phenylalanin in der Korrelationsgleichung für B. brassicae, Methionin und Aminobuttersäure in der für M. persicae. Für M. persicae konnten so 42% der gesamten Variabilität der RGR durch die Korrelationsgleichung erklärt werden; für B. brassicae nur 21%.Von besonderem Interesse ist 1) daß sich 42% der M. persicae-Variabilität mit der Verfügbarkeit von nur 4 Aminosäuren erklären lassen, 2) daß die Korrelation zwischen Blattlaus-Wachstumsrate und Asparagin + Glutamin vielleicht dem oft nachgewiesenen Zusammenhang zwischen Pflanzenempfindlichkeit und löslichem Stickstoff entspricht, 3) daß die Wachstumsraten der beiden Blattlausarten negativ mit je einer Aminosäure korreliert sind: mit Phenylalanin bei B. brassicae und, sehr wichtig, mit Aminobuttersäure bei M. persicae und 4) daß die Resultate bezüglich M. persicae ziemlich gut mit Resultaten bei küstlichen Ernährungsversuchen anderer Autoren übereinstimmen.

     

Gustation of sugars, amino acids and lipids by larvae of the scarabaeid, Sericesthis geminata (Coleoptera)

Third-instar larvae of the scarabaeid Sericesthis geminata were stimulated to bite and feed on filter paper by a number of sugars, amino acids and lipids. The degree of stimulation generally increased with increasing concentration, but high concentrations of fructose and amino acid had inhibitory effects. Sterols were non-stimulating at low concentrations and acted as feeding deterrents at high ones.

---

Zusammenfassung In einer Reihe von einfachen Wahlkammerversuchen wurde das Verhalten der bodenbewohnenden Larven des Scarabaeiden Sericesthis geminata (Boisduval) gegenüber Zuckern, Aminosäuren und Lipiden geprüft. Die Versuchschemikalien wurden in verschiedenen Konzentrationen auf Filtrierpapier aufgetragen und die gefressenen Stellen ausgemessen.Jeder der drei Zucker Saccharose, Maltose und Glucose erhöhte die Nahrungsaufnahme. Die Disaccharide Saccharose und Maltose hatten einen größeren Effekt als Glucose. Bei diesen drei Zuckern war im allgemeinen bis zu einer Konzentration von 1.0 M ein zunehmender Effekt festzustellen. Fructose erhöhte die Nahrungsaufnahme nicht und hatte bei höheren Konzentrationen einen hemmenden Effekt. Die einzelnen Aminosäuren L-Isoleucin, L-Leucin und L-Alanin sowie eine Gruppe von sechs Aminosäuren erhöhten die Nahrungsaufnahme in einem begrenzten Konzentrationsbereich, hemmten aber die Nahrungsaufnahme bei hohen Konzentrationen. Die Wirkung der Gruppe von Aminosäuren zeigte, daß dabei der Effekt der verschiedenen Aminosäuren komplementär war. Freie Fettsäuren, Triglyceride und Phospholipoide erhöhten die Nahrungsaufnahme. Steroide hatten bis zu hohen Konzentrationen keinen wesentlichen Einfluß; bei hohen Konzentrationen wurde die Nahrungsaufnahme verringert.

     

Effects of dietary amino acids on the feeding rate of the aphid Myzus persicae

An investigation was made of the uptake by larval M. persicae of artificial diets from which each of the 20 dietary amino acids was individually omitted, or in the case of methionine, incorporated at different concentrations. Uptake was determined by measuring the weight losses of sachets containing the diets, during 2 consecutive 24-hour periods in which groups of 50, 5–6 day-old larvae were allowed to feed on the sachets. The omission of methionine reduced uptake by about 50%. Reductions of 15–33% were recorded for diets lacking cysteine or histidine. The individual omission of the other dietary amino acids had little or no effect on uptake. A progressive increase in uptake was associated with an increase in methionine concentration from zero to 40 mg/100 ml. No further increase or decrease in uptake was observed when the methionine concentration was progressively increased to 320 mg/100 ml.

---

Zusammenfassung Es wurde eine Untersuchung über die Aufnahme künstlicher Diäten durch Myzus persicae-Larven durchgeführt, wobei jeweils eine der 20 in der Diät befindlichen Aminosäuren weggelassen oder, im Falle des Methionins, in verschiedenen Konzentrationen beigefügt war. Die Nahrungsaufnahme wurde am Gewichtsverlust der Parafilm-Täschchen gemessen, welche die Diät enthielten; und zwar in 2 aufeinanderfolgenden 24-stüdigen Perioden, während der Gruppen von 50 fünf bis sechs Tage alten Larven an ihnen saugen konnten. Das Weglassen von Methionin senkte die Aufnahmerate um etwa 50%. Rückgang von 15 bis 33% wurde bei Diäten festgestellt, denen Cystein oder Histidin fehlte. Das Fehlen einzelner der anderen in der Diät befindlichen Aminosäuren hatte keine oder nur geringe Wirkung auf die Aufnahme. Ein zunehmender Anstieg der Nahrungsaufnahme war mit der Steigerung der Methionin-Konzentration von 0 auf 40 mg/100 ml verbunden. Wenn die Methionin-Konzentration weiter bis auf 320 mg/100 ml gesteigert wurde, fand keine weitere Zunahme oder Senkung der Aufnahmerate statt.

     

Chemische Ursachen einer Symbiose zwischen ammonverarbeitenden Darmbakterien mit einem unbekannten gramnegativen Bakterium in synthetischer Nährlösung

Zusammenfassung Es wurde versucht, für ein symbiotisches System (Paratyphus B-Bakterien+einem gramnegativen Stäbchen, Stamm X) den Wuchsbzw. Wirkstoffbedarf anhand bekannter Literaturbeispiele zu bestimmen. Die eigentlichen Wuchsstoffe (Vitamine) erwiesen sich als wirkungslos. Von den Aminosäuren hatten lediglich die Thioaminosäuren, vor allem Methionin und Cystin, eine besondere Bedeutung. Methionin bewirkte noch bei 0,8 mg-% ein normales Wachstum der X-Reinkulturen in Koser-Saccharose-Lösung. Dieser Effekt konnte durch anorganischen Schwefel in Form von Schwefelblume als Pseudowuchsfaktor nachgeahmt werden, wozu 1,6mg-% Schwefel benötigt wurden. Das Schwefeläquivalent Schwefel/Methionin verhielt sich wie 10:1. Der Nachweis der H₂S-Verwertung des X-Stammes und die Sulfatreduktion der ammonverarbeitenden (ammonstarken) Keime zu H₂S ließ die eigentliche Ursache des symbiotischen Wachstums erkennen. Der X-Stamm zog Nutzen aus der Sulfatreduktion entsprechend seines H₂S-Bedarfs, während er seinerseits durch Spaltung der Disaccharide für den nötigen Nachschub einer Kohlenhydrat- und Energiequelle für die ammonstarken Keime sorgte. Das Verhältnis von Methionin zu Schwefel in der Größe 1:10 wurde in dieser Proportion durch den entweichenden Schwefelwasserstoff bedingt. Bei der Saccharase des X-Stammes handelte es sich um eine -h-Fructosidase     

Differences in the probing responses of Myzus persicae (Sulzer) elicited by different feeding solutions behind a parafilm membrane

When adult apterous Myzus persicae (Sulzer) were allowed to probe and insert their stylets through a membrane of stretched Parafilm M^(R) into various test fluids, marked defferences were noted in the duration of their initial probes. On a hard substrate, such as the wall of a celluloid test tube, or with N HCl behind a membrane, the typical duration of these probes was brief (<1/4 min); with air or distilled water it was normal (i.e., as on a host plant, 1/4 to 1/2 min); with a solution of six amino acids it was only slightly longer, but with a 20% sucrose solution it was appreciably longer (>1 min). With 20% sucrose containing the six amino acids, or all the constituents of a complex diet, the typical duration of initial probes was markedly extended (>4 min).Whether or not the aphids inserted their stylets deeply into the test fluids during the initial probes or during subsequent insertions was judged either directly, or on the basis of the salivary sheaths found on the membranes. Insertions into water, 20% sucrose, and solutions of the test amino acids (with and without sucrose) usually were deep for probes lasting longer than 1 minute. In contrast, penetrations into the complex diet rarely were deep however long their duration.These responses are discussed in relation to their possible involvement in the behaviour sequence that leads to feeding on a host plant, namely: probing, insertion of the stylets, location of the phloem, and maintenance of the stylet tips in a sieve tube if it supplies the aphid with an acceptable supply of sap.

---

Zusammenfassung Wenn erwachsene, ungeflügelte Myzus persicae (Sulzer) Zugang zu verschiedenen Substanzen durch eine ausgespannte Parafilm-M-Membran hatten, so war die Dauer des ersten Probestichs ganz verschieden. An hartem Material (Zelluloid) und an N HCl hinter der Membran war die durchschnittliche Probesaugzeit kurz (<1/4 min), bei trockener Membran (Luft) oder destilliertem Wasser war sie normal (ähnlich wie an Wirtspflanzen, 1/4 bis 1/2 min); Wasser plus sechs Aminosäuren unterschied sich nur wenig. Bei einer 20%-igen Saccharose-Lösung war sie wesentlich verlängert (>1 min). Scharf abgehoben davon war diese Saugzeit bei 20% iger Saccharose plus sechs Aminosäuren oder gar bei einer vollständigen Diät, wo durchschnittlich über 4 min und oft über 20 min gesaugt wurde.Die Häufigkeit und die Tiefe der Einstiche während des ersten und der folgenden Probestiche wurde unmittelbar beobachtet oder durch Auszählung der Speichelscheiden ermittelt, die an den Membranen hängenbleiben. Dabei zeichnete sich die Diät vor allen anderen Substanzen aus: Speichelscheiden fehlten hier fast völlig; die Tiere begannen mit dem Dauersaugen ganz offensichtlich unmittelbar, nachdem die Membran durchbohrt war. Zucker plus sechs Aminosäuren bewirkte eine gewisse Tendenz zu solchem Verhalten (Tab. I), bei Zucker allein war diese weiter abgeschwächt. In beiden Fällen wurden häufig auch lange Speichelscheiden gebildet (Tab. II). In Wasser (insbesondere nach längerem Wassermangel) und in Wasser plus sechs Aminosäuren war die Zahl der Speichelscheiden in 24 Stunden besonders hoch (Tab. III), wohl ein Ausdruck dafür, dass hier die Saugzeiten vielfach kurz sind und die Tiere immer wieder von neuem Probestiche durchführen.HCl wirkt demnach als deterrent, Wasser und vor allem Zucker induzieren vielfach tieferes Eindringen (stimulant), während Diät und in geringerem Masse Zucker plus sechs Aminosäuren als arrestant wirken: weiteres Vordringen der Stechborsten wird gestoppt. Das regelmässig zu beobachtende wiederholte Probestechen an Wirtspflanzen ist, wie aus den Ergebnissen geschlossen werden kann, keine erblich festgelegte Verhaltensweise, sondern durch Fehlen eines stimulants oder arrestants bedingt, da an Diät schon der erste Einstichversuch häufig zum Dauersaugen führt.

     

Beiträge zur Physiologie des Echten Hausschwamms

Zusammenfassung Im Hydrolysat von Hausschwammfruchtkörpern, Luftmycel und Kulturmycel wurden qualitativ durch Chromatographie und quantitativ durch mikrobiologische Teste die Proteinkomponenten bestimmt.Zwischen Fruchtköper- und Luftmycelprotein bestehen nur quantitative Unterschiede in der Beteiligung von 12 sicher (und 2 wahrscheinlich) ermittelten Aminosäuren; auf Kulturmycel traten zusätzlich größere Mengen von Glycin, Asparaginsäure und geringere von Serin und Lysin auf, während Tryptophan, Histidin und die beiden S-haltigen Aminosäuren Cystin und Methionin völlig fehlten.Der prozentuale Anteil der einzelnen Säuren am Proteinaufbau wurde nach Gesamtstickstoffbestimmung des Pilzmaterials rechnerisch ermittelt.     

Über den Stoffwechsel von Alanin,Glykokoll und Arginin in den Uredosporen von Puccinia graminis var. tritici während der Keimung

Zusammenfassung Im Anschluß an frühere Arbeiten wird in den vorliegenden Untersuchungen der Aminosäurestoffwechsel des Weizenrostes weiterverfolgt. Zunächst wurde geprüft, in welchem Ausmaß applizierte Aminosäuren in die Rostsporen aufgenommen und eingebaut werden. Die Aufnahme der gewählten Aminosäuren war schlechter als die von Glucose und Valeriansäure. Ein beträchtlicher Prozentsatz der inkorporierten Aminosäuren wurde zu CO₂ oxydiert. Also sind die Aminosäuren—neben Fettsäuren und Glucose—in beträchtlichem Maße an der Atmung der Sporen beteiligt.Die Umsetzung der in den Sporen verbleibenden Anteile der inkorporierten Aminosäuren wurde verfolgt. Bei Applikation von Alanin-U-¹⁴C wurden freie Aminosäuren, organische Säuren und lösliche Kohlenhydrate markiert. Vornehmlich Glutaminsäure und Asparaginsäure wurden in großen Mengen gebildet, und die Proteine wurden durch sie stärker markiert als durch die anderen Aminosäuren. Valin, Leucin und iso-Leucin waren nur gering markiert, obwohl sie aus dem bei Alanininkubation hochradioaktiven Pyruvat entstehen. In der Fraktion der löslichen Kohlenhydrate waren außer Trehalose vier Zuckeralkohole stärker markiert, am stärksten Erythrit, schwächer Mannit, Glycerin und Arabit. Ihr Syntheseweg wird diskutiert.Bei Applikation von Glykokoll-U-¹⁴C findet sich fast keine Aktivität in löslichen Kohlenhydraten und organischen Säuren. Siegelangt vornehmlich in die Aminosäuren, besonders in Serin und Threonin, in geringem Maße in Alanin und noch schwächer in Glutaminsäure und Asparaginsäure. Die von zahlreichen Organismen bekannte Beziehung zwischen Serin und Glykokoll wird in den Rostsporen aufgezeigt. Die starke Markierung des Threonins deutet auf einen zweiten Syntheseweg des Threonins, an dem Glykokoll beteiligt ist. Die endogene Syntheserate dieser Aminosäuren ist sehr klein.Bei Applikation von Arginin-Guanidino-¹⁴C wird praktisch nur das freie und das gebundene Arginin markiert. Der Guanidino-Kohlenstoff des applizierten Arginins wird zu einem beträchtlichen Teil veratmet. Die endogene Syntheserate des Arginins ist sehr gering.

---

Investigations of the metabolism of alanin, glycine and arginine in uredospores of Puccinia graminis var. tritici during germination

Summary The metabolism of three amino acids in wheat rust uredospores was investigated by labeling with ¹⁴C-amino acids.While arginine was taken up better than alanine and this better than glycine, the uptake of all amino acids was not as efficient as that of glucose and valerate.With higher concentrations of amino acids in the medium remarkable amounts of amino acids were incorporated. The capacity for uptake of amino acids is not therefore a limiting factor in protein synthesis. A large amount of the incorporated arginine, alanine, and glycine was respired as CO₂. This finding indicates that amino acids are used—besides fatty acids and glucose—as a substrate in respiration.The metabolic fate of the carbon skeletons of some amino acids was further followed. With alanine-U-¹⁴C labeling, most free amino acids, organic acids, and soluble carbohydrates were found to be labeled. In this experiment, glutamic and aspartic acids were formed in a higher concentration; both acids arising in the hydrolysis of the proteins were likewise strongly labeled. The high specific activity of glutamic and aspartic acids demonstrates the importance of the TCA cycle for the metabolism of the carbon skeleton of alanine.Valine, leucine and iso-leucine, which are metabolic derivatives of the highly labeled pyruvate (after incubation with alanine), showed only a low amount of ¹⁴C. It appears that only very small amounts of these amino acids were synthesized. Since all soluble carbohydrates were strongly labeled, high level of glucogenesis was indicated.Nearly no radioactivity was found in soluble carbohydrates and the organic acids. After the application of glycine-U-¹⁴C, however, the amino acids, especially serine and theronine and to a smaller extent glutamic and aspartic acids, were labeled. The metabolic relation between serine and glycine, known from many organisms, was demonstrated in the rust spores. The strong labeling of threonine indicates a second metabolic pathway leading to synthesis of threonine with the participation of glycine. The endogenous rates of synthesis of these amino acids are very small. Using arginine-guanidino-¹⁴C as a tracer only, free and bound arginine were markedly labeled. The guanidino carbon of the applied arginine was respired to a large degree. The endogenous rate of arginine synthesis is very low.

     

Morphogenetische Wirkungen von Aminosäuren bei Acetaublarien

Zusammenfassung An denAcetabularia-ArtenA. mediterranea undA. crenulata wurden die Wirkungen von S-haltigen 3-C-Aminosäuren und einigen stoffwechselmäßig verwandten, S-freien Substanzen auf den Ablauf der morphogenetischen Prozesse Stiel- und Hutlildung geprüft.Wir fanden a) Hemmwirkungen bei beidenAcetabularia-Arten durch toxische Effekte (Schwefelwasserstoff- bzw.Methylmerkaptanwirkungen bei Cystein- bzw. S-Methylcystein-Behandlung); b)Wisrkungen auf die Auslösung der Hutbildung, wobei dieselbe Aminosäure bei beiden Arten nicht hemmend oder sogar fördernd (Cysteinsäure) oder aber hemmend wirkte (Alanin). c) Verschiedene Wirkungen derselben Aminosäure beiA. mediterranea undA. crenulata: Serin förderte die Hutbildung beimed und hemmte beicren, Taurin hemmte dagegen beimed und förderte die Hutbildung beicren.Mit 2 Textabbildungen     

Untersuchungen über die Verwendung einer Pseudomonas spec. zum Nachweis von Thioaminosäuren in chromatographisch reiner Glutaminsäure

Zusammenfassung Eine Pseudomonas spec., deren Abhängigkeit von verwertbaren Nicht-Sulfat- oder Sulfit-Schwefelverbindungen bei einer Symbiosestudie festgestellt wurde, zeigt ein auffälliges Washstum durch chromatographisch reine Glutaminsäure.Es wurde festgestellt, daß dieses Wachstum zum überwiegenden Teil auf Verunreinigungen der Glutaminsäure mit Thioaminosäuren zurückzuführen ist. Mit diesem Keim läßt sich übersichtsmäßig der Gehalt der Glutaminsäure an Gesamt-Thioaminosäuren ungefähr bestimmen. Die Reinsubstanz der jeweiligen Thioaminosäure bewirkt eine deutlich lineare Abhängigkeit des Wachstums von der Aminosäure-Konzentration. Als Reinsubstanz kann nicht nur die l-Form, sondern auch die d-Form bei Methionin, sowie neben Cystin auch Cystein bestimmt werden.     

Nachweis der11C-Markierung von Aminosäuren

Zusammenfassung L-Methionin wurde in kristalliner Form und in wäßriger Lösung durch die Bremsstrahlung von 45 MeV-Elektronen aktiviert. Durch Hochspannungselektrophorese konnte¹¹C-markiertes Methionin nur nach Bestrahlung in der festen Phase identifiziert werden. Zwischen bestrahlten Aminosäuren und Kontrollen konnte kein Unterschied des Ninhydrin-positiven Flecks nachgewiesen werden.

---

Identification of C 11-labeled amino acids

Summary L-methionine was activated in the bremsstrahlung of 45MeV electrons in crystalline phase and in aqueous solution. Using H.V. paper electrophoresis¹¹C-labeled methionine could be identified only after irradiation in the solid phase. No difference was detected from the ninhydrine-positive spots between irradiated amino acid and control.

---

---

Teil einer Promotionsarbeit (D26).     

Untersuchungen über die Beeinflussung der chromosomenschädigenden Aktivität von Trenimon® an menschlichen Lymphocyten in vitro durch Aminosäuren

Zusammenfassung Der Einfluß der Aminosäuren L-Alanin, L-Arginin, L-Asparagin, L-Glutaminsäure, L-Histidin und L-Methionin auf die cytogenetische Wirkung von Trenimon^® (2,3,5-Tris-äthylenimino-benzochinon-1,4) wurde an menschlichen Lymphocyten in vitro untersucht. Unter dem Einfluß von L-Asparagin und L-Methionin im Überschuß wurde (bei gleichzeitiger Einwirkung mit dem Aberrationsinduktor) die chromosomenschädigende Wirkung des Trenimon deutlich reduziert. Zwischen Protektordosis und Protektoreffekt bestand dabei keine klare Korrelation. Die beiden Aminosäuren entfalten eine unterschiedliche Effektivität gegenüber den verschiedenen Defekttypen. Untersuchungen zur Zellcyclussperzifität der Protektorwirkung von Methionin erbrachten ein unterschiedliches Effektivitätsmuster in verschiedenen Zellcyclusphasen.Für die Aminosäuren L-Alanin, L-Arginin, L-Glutaminsäure und L-Histidin ließ sich eine mehr (Ala,Arg) oder weniger (Glu,His) deutliche Verstärkung des chromosomenschädigenden Effektes von Trenimon (bei gleichzeitiger Einwirkung) nachweisen. Dabei fiel insbesondere die Zunahme Trenimon-induzierter Interchanges unter dem Einfluß der genannten Aminosäuren auf.

---

Studies on the influence of some amino acids on the chromosome-damaging activity of trenimon^® in human lymphocytes in vitro

Summary The influence of the amino acids l-alanine, l-arginine, l-asparagine, l-glutamic acid, l-histidine and l-methionine on the cytogenetic action of Trenimon^® (2,3,5-triethylene-imine—1,4-benzoquinone) was tested in human lymphocytes in vitro. An excess of l-asparagine and l-methionine added to the cultures simultaneously with the inductor of aberrations distinctly reduced the chromosome-damaging effect of Trenimon. There was no clear correlation between protector dose and protector effects. The two amino acids exerted different effects on the various types of aberrations. Studies on the specificity of the protector activity of l-methionine during the cell cycle showed different patterns of sensibility for the different phases of the cell cycle.In contrast to these results the effect of Trenimon was increased quite markedly by l-alanine and l-arginine, and to a lesser extent by l-glutamic acid and l-histidine. Under the influence of these amino acids, the number of interchanges induced by Trenimon was strikingly increased.

---

---

Der Firma Bayer, Leverkusen, danke ich für die Überlassung von Trenimon^®.     

Einfluß von Sinigrin auf die Nahrungsaufnahme polyphager und oligophager Blattlausarten (Aphididae)

Zusammenfassung Bei einigen polyphagen und oligophagen Blattlausarten wurde die Nahrungsaufnahme an einer 20% igen wäßrigen Saccharose-Lösung ohne bzw. mit Zusatz von 0,1% Sinigrin mit Hilfe der Tracer-Methode verglichen. Die Anwesenheit von Sinigrin förderte die Nahrungsaufnahme bei Brevicoryne brassicae, Myzus persicae und Megoura viciae, sie hemmte sie stark bei Rhopalosiphum padi und schwächte sie bei Aphis fabae und Acyrhosiphon pisum. Aulacorthum circumflexum reagierte in einigen Versuchen positiv, in anderen aber negativ auf das Glycosid. Bei der Mehrzahl der untersuchten Arten entspricht demnach Annahme bzw. Ablehnung von Cruciferen als Wirte der Reaktion auf Sinigrin. Im Gegensatz dazu stehen die Befunde bei M. viciae, die keine Cruciferen besiedelt, an Lösungen mit Sinigrin jedoch höhere Werte erreichte, so daß vermutlich andere physikalische oder chemische Eigenschaften von Cruciferen deren Ansiedlung verhindern.

---

Effect of sinigrin on sucrose uptake by some polyphagous and oligophagous aphids (Aphididae)

Summary The effect of 0.1% sinigrin on sucrose uptake (20% aqueous solution) by some polyphagous and oligophagous aphid species was tested using the tracer method. In the presence of sinigrin the sucrose ingestion of Brevicoryne brassicae, Myzus persicae and Megoura viciae was promoted. With Rhopalosiphum padi there was a strong, and with Aphis fabae and Acyrthosiphon pisum only a slight inhibition of sucrose uptake. Aulacorthum circumflexum reacted positively in some experiments, but negatively in others. Thus the acceptance or refusal of cruciferous plants as a host by the majority of the species examined corresponded to their reaction to sinigrin. Contrasting results were obtained with M. viciae. Although cruciferous plants are non hosts for this species, it ingested more sucrose when sinigrin was present. Therefore other physical or chemical properties must be considered for the refusal of cruciferous plants as a host.

---

---

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Autoradiographische Untersuchungen mit zwölf H3- und fünf C14-markierten Aminosäuren zur Grösse des nucleären und cytoplasmatischen Eiweissstoffwechsels bei verschiedenen Zellarten von Maus und Ratte

Zusammenfassung Über chemische und autoradiographische Versuche mit 12 H³-Aminosäuren und 5 C¹⁴-Aminosäuren an Mäusen und Ratten wird berichtet.Ratten wurden gleichzeitig eine H³- und eine C¹⁴-Aminosäure injiziert. Nach einer Stunde wurde das Eiweiß der Organe isoliert, und es wurde die inkorporierte H³-Aktivität gleichzeitig mit der C¹⁴-Aktivität (TriCarb) gemessen. Bei diesem Verfahren können die Inkorporations-Verhältnisse von zwei verschiedenen Aminosäuren unabhängig von biologischen Schwankungen gemessen werden. Die relative Inkorporationsrate der Organe erwies sich als unabhängig von der Art der Aminosäure (I. Teil).Auf Autoradiogrammen von Organen der Maus und der Ratte 1 Std nach Gabe von 11 H³-Aminosäuren wurde die Korndichte über verschiedenen Zellarten ausgezählt. Von wenigen größeren Ausnahmen abgesehen, war die relative Korndichte über den verschiedenen Zellarten unabhängig von der Art der Aminosäure (II. Teil). Hieraus wird auf die relative Größe des Eiweißstoffwechsels der Zellarten geschlossen, wobei im einzelnen auf die Bedeutung der spezifischen Aktivität der freien Aminosäure und der Aminosäure-Zusammensetzung des Zelleiweißes eingegangen wird (III. Teil).Aus Silberkornzählungen über Kern und Cytoplasma wird gezeigt, daß die zelluläre Eiweißsynthese auch bei Zellen verschiedener Funktion und mit sehr unterschiedlichem Volumen von Kern und Cytoplasma aus einem allgemein gültigem Prinzip verstanden werden kann.Bei den untersuchten Zellarten ist die nukleäre Eiweißsynthese innerhalb gewisser Grenzen proportional zum Kernvolumen, die Syntheserate im gesamten Cytoplasma einer Zelle ist um einen fast konstanten Faktor größer als im ganzen Kern. An Beispielen wird gezeigt, wie damit die sehr unterschiedliche Korndichte über den einzelnen Zellarten verstanden werden kann (IV. und V. Teil).

---

Summary Rats were injected with one H³ and one C¹⁴ amino acid simultaneously. One hour later the protein of various organs was isolated, and the incorporated H³- and C¹⁴-activity was measured by liquid scintillation counting (TriCarb). With this method the incorporation of two different amino acids can be measured without the influence of biological fluctuation. The relative rate of incorporation of the organs proved to be independent from the type of amino acid. (Part I).On autoradiographs the grain density over different types of cells from organs removed one hour after injection with 11 H³ amino acids was measured. Aside from a few larger exceptions the relative grain density of different types of cells was independent from the type of amino acid (Part II). From these results conclusions were derived concerning the relative rate of protein metabolism in different cell types (Part III).Grain counting over nuclei and cytoplasm separately shows that cellular protein synthesis can be understood according to a general principle even in cells of various functions and with very different nuclear and cytoplasmic volumes. In all cell types investigated the protein metabolism in nuclei is proportional within certain limits to the volume of the nuclei. Additionally the cytoplasmic protein synthesis is bigger than the nuclear synthesis by an almost constant factor (Part IV and V).

     

Untersuchungen über den Einfluß der Adaptationstemperatur auf die Resistenz und Aktivität der Transaminasen von Hefezellen

Zusammenfassung Die Hitzeresistenz und Aktivität von Transaminasen aus Candida pseudotropicalis wurde nach Adaptation der Kulturen an 20 und 40°C untersucht. Mit Anpassung an die höhere Temperatur nahm die Hitzeresistenz der Asparaginsäure--Ketoglutarsäure-Transaminase (AKT) zu. Die Substrate der AKT, Asparaginsäure, Pyridoxalphosphat und besonders -Ketoglutarsäure, verliehen dem Enzym aus beiden Adaptationstemperaturen eine höhere Hitzeresistenz. Durch weitere Aminosäuren wurde dagegen keine nennenswerte Resistenzsteigerung hervorgerufen. Der Hitzedenaturierung ging eine Aktivierung voraus, die bei Anwesenheit der stabilisierenden Substrate besonders ausgeprägt war/Die Aktivität der AKT war bei der an 40°C adaptierten Hefe erheblich höher als bei der 20^o-Hefe, dagegen konnte eine Leucin-Oxalessigsäure-Transaminase nur bei der tieferen, Adaptationstemperatur beobachtet werden. Zugabe von Pyridoxalphosphat steigerte die AKT-Aktivität in zellfreien Extrakten, und zwar am stärksten bei der weniger aktiven 20^o-Hefe. Die durch die unterschiedlichen Adaptationstemperaturen bedingten Leistungsunterschiede konnten durch das Coenzym teilweise ausgeglichen werden.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir, für die Gewährung einer Sachbeihilfe.     

Alkaloid secretion by trichomes of Nicotiana species and resistance to aphids

Alkaloids are secreted by trichomes of the seven Nicotiana species tested. Nicotine, the major alkaloid constituent, was identified in the secretions from all species and anabasine, and probably nornicotine, from two species. Aphids are killed by contact with these secretions, and resistance to the green peach aphid, Myzus persicae, results from this mortality.

---

Zusammenfassung Verschiedene Nicotiana-Arten sind hochresistent gegen die Grüne Pfirsichlaus, Myzus persicae. Diese Resistenz beruht auf der Berührung der Blattläuse mit giftigen Alkaloiden, die von den Trichomen dieser Pflanzen abgesondert werden. Zur Identifizierung dieser Alkaloide wurden Papier- und Dünnschichtchromatographie sowie Ultraviolett-Absorptionsspektra benutzt. In den Trichom-Sekreten aller geprüften Arten wurde Nikotin nachgewiesen, auch bei resistenten und anfälligen Tabakzuchtsorten. In den Sekreten zweier hochresistenter Arten ließ sich Anabasin und mit Wahrscheinlichkeit auch Nornikotin nachweisen.Es bestanden zwar große quantitative Unterschiede zwischen den Alkaloidkonzentrationen in den Sekreten von Wildarten und den Sekreten von stärker anfälligen Tabakpflanzen, aber es konnten keine klaren Korrelationen zwischen den Alkaloidkonzentrationen und der Resistenz bei anfälligen und resistenten Tabakzuchtlinien nachgewiesen werden. Jedoch könnten geringe, aber signifikante Unterschiede bestehen, die aber infolge der angewandten Sekret-Sammelmethodik nicht erfaßt werden konnten. In Perioden besonderer Beanspruchung der Aphiden (stress) könnten sie zur Wirkung kommen und zu großen Unterschieden im Überleben der Blattläuse führen.

     

Veränderungen der Blattproteine bei photoperiodischer Induktion

Zusammenfassung Zur Untersuchung der Zelleiweiß der Kurztag-Crassulacee Kalanchoë Bloßfeldiana wurde eine Methode entwickelt, die es gestattet, Blattproteine auch aus gerbstoffreichen Pflanzen zu isolieren.Die Proteinfraktion der jüngsten Blätter wurde einer sauren Hydrolyse unterworfen; unter den Spaltprodukten konnten 24 ninhydrinpositive Substanzen aufgefunden werden; davon ließen sich 18 Komponenten mit bekannten Aminosäuren identifizieren.Die aus der Spitzenregion derKalanchoë isolierten Blattproteine unterscheiden sich in ihrer Aminosäurezusammensetzung von den von anderen Autoren untersuchten Zelleiweißen aus den Dauergeweben höherer Pflanzen sowie von den bekannten Algenproteinen. Insbesondere ist der Anteil an basischen und cyclischen Aminosäuren gegenüber den Aminodicarbonsäuren deutlich erhöht. Diese Abweichungen sprechen für einen höheren Histongehalt — und damit vermutlich auch höheren Nucleoproteidgehalt — der untersuchten meristematischen Gewebe.Während der photoperiodischen Induktion kommt es in der Spitzenzone zu einer Veränderung der Zelleiweiße die sich durch die quantitative Auftrennung der Hydrolyseprodukte erfassen läßt. Diese unmittelbar nach Induktionsbeginn eintretenden Verschiebungen im Mengenverhältnis der einzelnen Aminosäuren zeigen keine eindeutige Abhängigkeit von der Induktionsdauer; vielmehr durchlaufen die Konzentrationskurven innerhalb weniger Tage zwei mehr oder weniger deutliche Wendepunkte.Die nach 30tägiger Induktion feststellbaren Eiweißveränderungen lassen sich nicht ohne weiteres auf die in den ersten Induktionstagen ablaufenden Prozesse zurückführen.Die möglichen Zusammenhänge der beobachteten Eiweißumsetzungen mit Veränderungen im Enzymbestand der Zellen werden diskutiert.Mit 8 Textabbildungen.Habilitationsschrift der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen.     

Zur Genese des Dottersystems in der Oocyte von Brachydanio rerio

Zusammenfassung Am Zebrafisch Brachydanio rerio wurde nach Injektion tritiierter Aminosäuren autoradiographisch untersucht, ob die Dotterproteine endogen oder exogen synthetisiert werden. Um die Verfügungszeit der markierten Aminosäuren zu bestimmen, wurde deren Einbau in Gewebe mit hohem Proteinmetabolismus, nämlich Leberparenchym und Darmepithel, erfaßt. Dort wird das Maximum der Markierung nach 3 h überschritten, d. h. nach dieser Zeit sind freie markierte Aminosäuren praktisch nicht mehr vorhanden. Die Oocyten enthalten zwei morphologisch unterscheidbare Dottersysteme, die intravesikulären und die an Anzahl und Größe überwiegenden extravesikulären Dotterkugeln. In die ersteren wird der Tracer während der Verfügungszeit eingebaut. Das spricht für eine Synthese in loco. Markierte extravesikuläre Dotterschollen erscheinen in der Peripherie der Oocyte erst am Ende der Verfügungszeit und reichern sich noch nach 24 h und später an. Diese Dotterkugeln werden demnach unter wesentlicher Beteiligung einer exogenen Proteinkomponente gebildet. Das Markierungsmaximum des Blutes folgt dem der Leber und liegt vor dem Oocytenmaximum. Dies spricht in Übereinstimmung mit elektronenmikroskopischen Untersuchungen für eine pinocytäre Aufnahme von Blutproteinen in das extravesikuläre Dottersystem. Trypanblau reichert sich in der Zona radiata an. Es stört den Einbau von Aminosäuren in das Ooplasma nicht, verhindert aber die Markierung extravesikulärer Dotterschollen, vermutlich durch Blockierung der Pinocytose an der Oocytenoberfläche.

---

Summary After injection of tritiated amino acids the zebrafish oocytes were investigated by means of radioautography to see whether the yolk proteins are synthetized endogenous or exogenous. To estimate how long the labeled amino acids are available their incorporation in tissues with high protein metabolism like liver parenchym and intestine epithelium was investigated. There the maximum of labeling is exceeded after 3 h. That shows that after this time practically no free labeled amino acids are available any longer. The oocytes contain two morphological different yolk systems: intravesicular yolk spheres and extravesicular ones which dominate in size and number. In the former the tracer is incorporated within 3 h of incubation time, that means a synthesis in loco. Labeled yolk spheres appear in the periphery of the oocytes only at the end of the time the tracer is available and accumulate even after 24 h and more. According to this the extravesicular yolk spheres are formed under essential participation of an exogenous protein component. The maximum of radioactivity in the blood follows that of the liver and precedes that of the oocytes. In agreement with electron microscopic observations these results indicate the pinocytotic uptake of blood proteins into the extravesicular yolk system. Trypan blue accumulates in the zona radiata. It does not inhibit the incorporation of amino acids into the ooplasma but prevents the labeling of extravesicular yolk probably by blocking the pinocytotic activity on the surface of oocytes.

---

---

Herrn Prof. Dr. K. Bier danke ich für die Überlassung des Themas, sein ständiges Interesse an der Arbeit und seine Unterstützung bei der Durchführung der Untersuchungen, die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert wurden.     

Zur quantitativen histochemischen Bestimmung der basischen Aminosäuren

Zusammenfassung Die basischen Aminosäuren lassen sich nicht aus der einfachen Anfärbung methylierter Schnittpräparate mit sauren Farbstoffen in pH-Färbereihen bestimmen, da sich die Adsorptionsbereiche der einzelnen basischen Aminosäuren nicht voneinander abgrenzen lassen. Jedoch gelingt eine solche Bestimmung mit einer für biologische Fragen ausreichenden Genauigkeit, wenn durch Kombination mehrerer Blockierungsreaktionen vor der Anfärbung die sauren und einzelne basische Aminosäuren ausgeschaltet werden.

---

Summary Alkaline amino acids are not determinable by subjecting methylated sections to a simple staining procedure using acid dyes at various pH-values. The reason for this is that the adsorption range of the various alkaline amino acids is not sharply definable. However, by blocking acid amino acids and individual alkaline amino acids by a combination of various blocking reactions prior to the staining procedure, it is possible to get an estimate of alkaline ammo acids that is accurate enough for biological investigations.

---

---

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

---

Herrn Prof. Dr. Dr. med. h.c. E. Klenk zum 70. Geburtstag gewidmet.

---

Frl. H. Martin danke ich für ihre Mithilfe bei der Durchführung dieser Untersuchung.