Zum Stickstoffhaushalt alpiner Rasengesellschaften

In Freiland-Lagerungsversuchen mit Bodenmischproben wurden Erhebungen über die Stickstoffmineralisation von Pflanzengesellschaften aus der subalpinen Stufe der Nördlichen Kalkalpen angestellt, über die großenteils bereits ausführlicher berichtet worden ist. Das mittlere Mineralstickstoffangebot liegt danach für eine größere Zahl von Rasenbeständen zwischen 35 und 55 kg/ha in der Vegetationsperiode (Abb. 1), erreicht aber in anderen Fällen trotz etwa gleicher oberirdischer Trockensubstanzproduktion (um 3 t/ha mit etwa 50 kg/ha Stickstoffgehalt) Extreme von etwa 10 bis über 90 kg/ha. Diese Divergenz stellt ein bisher noch nicht gelöstes Problem dar. Es kommen die folgenden, hier diskutierten Erklärungsmöglichkeiten in Betracht Durch direkte Bestimmung der Schwankungen im Gesamtstickstoffgehalt der Biomasse, verbunden mit Messung des aktuellen Mineralstickstoffgehaltes im Boden und der Nitratauswaschung (Bilanzversuche) sowie durch weitere langfristige Lagerungsversuche unter variierten Bedingungen wird eine Klärung des hier aufgezeigten Fragenkomplexes, insbesondere eine Kontrolle der Zuverlässigkeit unserer bisherigen Mineralisationsbestimmungen, angestrebt Die bisherigen Untersuchungen wurden durch Beihilfen vom Deutschen Alpenverein unterstützt

• A ) Im Falle von “zu hohem” Mineralstickstoffangebot:

• 1 . Stickstoffzufuhr durch symbiotische Luftstickstoffbindung
• 2 . Stickstoffzufuhr infolge häufigeren Aufenthaltes von Weidevieh
• 3 . Relativ erhöhter Einbau von Stickstoff in die Wurzelmasse während der Vegetationsperiode

• B ) Im Falle von “zu niedrigem” Mineralstickstoffangebot

• 1 . Anpassung von dominierenden Gräsern und Seggen mit basalen Speicherorganen durch “inneren Stickstoffkreislauf” an träge Mineralisation, insbesondere an verdichtete, humusarme Böden
• 2 . Unzureichende Erfassung des gesamten jährlichen Mineralstickstoffangebotes infolge der zwangsläufigen Beschränkung unserer Freilandversuche auf die Vegetationsperiode. Bei Böden mit sommerlicher “Stickstoff-Festlegungstendenz” kann dieser Fehler eine größere Rolle spielen als anderwärts (vgl. Abb. 2)

Durch direkte Bestimmung der Schwankungen im Gesamtstickstoffgehalt der Biomasse, verbunden mit Messung des aktuellen Mineralstickstoffgehaltes im Boden und der Nitratauswaschung (Bilanzversuche) sowie durch weitere langfristige Lagerungsversuche unter variierten Bedingungen wird eine Klärung des hier aufgezeigten Fragenkomplexes, insbesondere eine Kontrolle der Zuverlässigkeit unserer bisherigen Mineralisationsbestimmungen, angestrebt. Die bisherigen Untersuchungen wurden durch Beihilfen vom Deutschen Alpenverein unterstützt.     

Pflanzenleben unter anaeroben Umweltbedingungen,die physikalischen Grundlagen und anatomischen Voraussetzungen

Die Sauerstoffversorgung bei Pflanzen, deren Wurzeln und Rhizome im anaeroben Sediment der Gewässer oder in den überschwemmten, O₂-armen Böden des Bruchwaldes wachsen, erfordern besondere anatomische Anpassungen. Die Auflockerung der Wurzelgewebe bei Schwarzerlen oder die Ausdifferenzierung eines Aerenchyms bei Wasserpflanzen ist eine wichtige Voraussetzung, durch erleichterte Gaswegigkeit im Innern der Pflanze die Zufuhr von O₂ von den luftexponierten Organen her zu ermöglichen. Eine Unterdruckbildung im Bereich der atmenden Gewebe, die auf der gegenüber O₂ höheren Löslichkeit des CO₂ in Wasser beruht, kann einen Massenstrom von Luft durch das Pflanzeninnere erzeugen, der die reine diffusive O₂-Zufuhr überlagert. Wasserpflanzen des Schwimmblattgürtels wie Nuphar lutea und N. advenum (Nymphaeaceae), Nelumbo nucifera (Nelumbonaceae) und Nymphoides peltata (Menyanthaceae), aber auch Alnus glutinosa als Leitform des Bruchwaldes, bei denen der Sauerstoff große Distanzen zurücklegen muß, um zum Ort des Verbrauchs zu gelangen, verstärken diesen Luftstrom durch Überdruckbildung in den luftexponierten Organen. Die Ausdifferenzierung einer Gewebeschicht mit Interzellularendurchmessern in der Größenordnung der ?mittleren freien Weglänge” der O₂-Moleküle befähigt sie, bei Ausbildung einer Temperaturdifferenz zwischen dem Pflanzeninnern und der Atmosphäre, zur Thermoosmose. Dabei tritt Luft entlang eines ansteigenden Temperaturgradienten in die Pflanze ein, um anschließend aufgrund eines entstehenden Überdrucks durch die Pflanze hindurchgedrückt zu werden. Dieser Luftstrom hält an, solange die Pflanze durch Aufnahme von Licht- oder Wärmeenergie die Temperaturdifferenz zwischen ihrem Innern mit höherer Temperatur und der umgebenden Luft aufrecht erhalten kann. Durch Ausnutzung dieses, als Knudseneffekt bekannten physikalischen Vorgangs, wird die O₂-Versorgung der heterotrophen, submers wachsenden Organe beträchtlich verbessert. Die Fähigkeit zur thermoosmotischen O₂-Versorgung ist in systematisch sehr wenig verwandten Pflanzenfamilien entwickelt worden. Der Erwerb dieser Fähigkeit muß deshalb als Anpassung an die durch Sauerstoffmangel im Boden charakterisierten Biotope angesehen werden und besitzt große ökologische Bedeutung. Diese Pflanzen haben sich mit der Fähigkeit zum thermoosmotischen Gastransport die Möglichkeit geschaffen, ökologische Nischen, wie sie anaerobe Böden darstellen, auf Dauer zu besiedeln. Es kann deshalb erwartet werden, daß noch weitere Pflanzenarten, die diese oder ähnliche Biotope besiedeln, mit Hilfe von thermoosmotischen Gastransport die O₂-Versorgung ihrer, in anaerobem Milieu wachsenden Organe verbessern.     

Die Rolle von Ascorbinsäure und Cytokininen in Pflanzen unter Streßeinwirkungen

Sowohl nach verschiedenen Salzstressen als auch nach einem Wasserstreß oder nach exogener ABA-Behandlung läuft in den Pflanzen (zumindest in Pennisetum typhoides und Phaseolus aconitifolius) ein sehr sinnvoller, gleichartiger Mechanismus ab, der es den Pflanzen ermöglicht, den für sie wertvollen Stickstoff zunächst festzuhalten. Die durch die gehemmte Proteinsynthese oder die geförderte Proteinhydrolyse vermehrt anfallenden Aminosäuren werden zunächst zu Glutaminsäure umgebildet. Von hier aus wird dann Prolin synthetisiert. Für die Prolinakkumulation scheint letztlich dann die gehemmte Prolinoxidation verantwortlich zu sein. Verschiedene Ionen können auf die Prolinsynthese unterschiedlich wirken. Daraus geht hervor, daß neben der endogen gebildeten ABA in gestreßten Pflanzen auch noch spezifische Ionen einen zusätzlichen Effekt ausüben können. Die dargestellten Vorgänge laufen in gestreßten Pflanzen ab. In ungestreßten Pflanzen kann der Mechanismus in der geschilderten Weise nicht stattfinden, da das Verhältnis von Cytokininen zu ABA so ist, daß die durch ABA hervorgerufenen Stoffwechselveränderungen durch die Cytokinine wieder rückgängig gemacht werden. Erst wenn der Cytokininspiegel unter Streßeinfluß absinkt, wird der durch ABA gesteuerte Mechanismus wirksam. Der durch ABA gesteuerte Prolinanstieg führt allem Anschein nach zu einer erhöhten Resistenz von Pflanzen gegenüber einem Streß. Es konnte verschiedentlich gezeigt werden, daß die Resistenz von Pflanzen mit ihrem Prolingehalt korreliert ist (Barnett und Naylor 1966, Hubac und Guerrier 1972). Da nach unseren Ergebnissen die Prolinbildung streng mit dem Abscisinsäuregehalt in gestreßten Pflanzen korreliert ist, und weiterhin gezeigt werden konnte, daß die Trockentoleranz von zwei Maisvarietäten von deren endogenem ABA-Gehalt abhängig ist (larque-saavedra und Wain 1974) — eine trockenresistente Art enthielt viermal soviel ABA wie eine intolerante Art —, ist offensichtlich die ABA in gestreßten Pflanzen für eine erhöhte Resistenz der Pflanzen gegen ungünstige Umweltbedingungen verantwortlich zu machen (siehe auch Boussiba et al. 1975). Ein interessanter Aspekt für zukünftige Arbeiten ergibt sich aus der Tatsache, daß vor allem Kaliumionen die Prolinakkumulation fördern können. Es ist schon lange bekannt, daß Kaliumionen positive Wirkungen auf die Trockentoleranz von Pflanzen haben (cf. Huber und Schmidt 1978). Da Prolin ähnliche Wirkungen hat (siehe oben) und die Prolinbildung wiederum vom ABA-Gehalt der Pflanzen abhängig zu sein scheint, bietet sich mit den erwähnten Maisvarietäten ein System an, bei dem es möglich sein sollte zu prüfen, ob Zusammenhänge zwischen ABA-, Kalium- und Prolingehalt und der Trockentoleranz des Maises bestehen. Die vermehrte Prolinbildung als Reaktion auf Streßeinwirkungen wird auch dadurch begünstigt, daß der Kohlenhydratstoffwechsel, und zwar speziell die Saccharosesynthese, durch ABA oder NaCl gleichermaßen positiv beeinflußt werden. Diese Verflechtung des Kohlenhydratstoffwechsels mit der Prolinakkumulation soll in Zukunft auch in bezug auf die Salze überprüft werden, die schon beim Aminosäurestoffwechsel als Streßfaktoren verwendet wurden. Gleiches gilt für die Photosynthese, bei der ebenfalls weitgehend übereinstimmende Wirkungen von ABA und NaCl festgestellt werden konnten. Gerade die Veränderung des CO₂-Fixierungsvermögens durch Phytohormone oder Streßeinwirkungen vom C₃-Mechanismus zum C₄- oder CAM-Mechanismus ist von erheblichem Interesse. Die Bedeutung liegt vor allem darin, daß solche Umstimmungen eventuell zu Ertragssteigerungen führen könnten. Abschließend soll noch einmal festgestellt werden, daß Phytohormonen — speziell ABA oder Cytokinine — eine wichtige Funktion bei der Ausbildung von Resistenzmechanismen gegenüber Streßeinwirkungen auf Pflanzen zukommt. Dabei erstrecken sich die Wirkungen der Phytohorrnone offensichtlich nicht nur auf die Stornata oder die Wasseraufnahme (siehe oben), sondern es werden auch direkt wichtige Stoffwechselwege über die Regulierung von Enzymen beeinflußt. Die hier genannte Funktion der Phytohorrnone soll in Zukunft vor allem an Pflanzen an natürlichen Standorten überprüft werden, wodurch die Beziehungen zwischen der Ökologie und den biochemischen Untersuchungen im Labor geknüpft werden sollen.     

Die photoperiodische Regulation von Förderung und Hemmung der Blütenbildung

Bei Lang- wie Kurztagpflanzen wird die für die photoperiodische Regulation der Blütenbildung maßgebende Lichtenergie durch das in den Blättern lokalisierte Phytochrom absorbiert. Im Gefolge der Einwirkung der jeweiligen induktiven Tageslänge entsteht bei beiden Reaktionstypen ein hormonartiger Faktor (”Florigen”), welcher zu den Sproßscheiteln geleitet wird und diese zum Übergang vom vegetativen Wachstum zur Anlegung von Blüten veranlaßt. Florigen ist auch in tagneutralen Pflanzen vorhanden und läßt sich im Pfropfversuch in jeder Richtung, zwischen Pflanzen derselben Art, verschiedener Arten derselben Gattung und Arten verschiedener Gattungen sowie zwischen allen photoperiodischen Reaktionstypen austauschen; die einzige Beschränkung scheint Pfropfverträglichkeit zu sein. Florigen ist also unspezifisch sowohl im systematischen als auch im physiologischen Sinne und sehr wahrscheinlich identisch bei allen Pflanzen. Zum mindesten bei einigen Langtagpflanzen wird außerdem unter Kurztagbedingungen ein hormonartiger Faktor mit stark blühhemmender Wirksamkeit (”Antiflorigen”) gebildet. Antiflorigen wird ebenfalls in den Blättern gebildet, zu den Sproßscheiteln geleiret, und ist weder für Art oder Gattung, noch für einen bestimmten physiologischen Reaktionstyp spezifisch. Somit sind sowohl das erste Ereignis der photoperiodischen Induktion der Blütenbildung, die Absorption der notwendigen Lichtenergie, als auch die hormonartigen Faktoren, welche die Reaktion von den Blättern weitergeben, bei den verschiedenen photoperiodischen Reaktionstypen die gleichen; jedoch resultiert die vom Phycochrom absorbierte Lichtenergie bei Lang- und Kurztagpflanzen in entgegengesetzten Effekten: jene produzieren in Langtag Florigen und können in Kurztag Antiflorigen produzieren; diese produzieren Florigen in Kurztag. Eine Erklärung für dieses anscheinende Paradoxon nimmt an, daß die physiclogisch aktive, dunkelrot-absorbierende Form des Phytochroms, P_fr im Laufe des täglichen Licht-Dunkel-Zyklus hinsichtlich der Blütenbildung zwischen Förderung und Hemmung alterniert und daß diese Aktivitatsphasen bei Langund Kurztagpflanzen derart gegen einander verschoben sind, daß Licht — welches einen hohen P_fr-Spiegel im Gewebe herstellt — im späteren Teil des Tageszyklus bei Langtagpflanzen die Blütenbildung fördert, bei Kurztagpflanzen aber hemmt. Eine alternative Erklärung, die hier vorgeschlagen wird, nimmt an, daß der Phytochrom und Blütenbildung verbindende ”Stromkreis” zwei parallele Leitungen besitzt, welche durch ”Doppelschalter” reguliert werden, wobei der eine (Kurz- oder Langtagcharakter) genetisch festgelegt ist, der andere (Phytochrom) durch die Tageslänge betärigr wird. Bei Kurztagpflanzen kann Blütenbildung nur stattfinden, wenn der Phytochromschalter auf der hellrotabsorbierenden Form des Pigmentes (P_r) steht, so daß der Stromkreis über die eine der parallelen Leitungen geschlossen ist; bei Langtagpflanzen findet sie nur dann start, wenn der Schalter auf P_fr steht und der Stromkreis über die andere Leitung geschlossen ist The author would like to acknowledge support of his work by the U. S. Department of Energy (Contract EY-76-C-02–1338) and the National Science Foundation (Grant No. PCM-7910791) as well the excellent cooperation of Dr. R. K. CHAPMAN, SHARON MOHRLOCK, TERENCE SAVORY and Dr. MARIA TANIS     

Turbidostatkultur von Chlorella für CO2-Gaswechselmessungen

Bei der hier beschriebenen Turbidostatkultur werden folgende Größen gemessen oder geregelt: Temperatur, pH, Belüftungsrate, CO₂-Konzentration am Belüftungsein- und -ausgang, Verdünnungsrate, optische Dichte der Kultur, Kulturvolumen und Lichtintensität Die Messung der optischen Dichte erfolgt in einem Nebenkreislauf, wobei ein Schaumabscheider die luftblasenfreie Bestimmung der OD erlaubt. Zudem verhindern schaltungstechnische Maßnahmen ein Bewachsen der Photometer-küvette. Der eindeutige Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme des Rührmotors und des Kulturvolumens ermöglicht auf einfache Weise letzteres konstant zu halten. Eine ohne Aufwand zu bauende elektrische Waage dient zur Registrierung der Verdünnungsrate. Die Resultate zeigen, daß unter bestimmten Bedingungen EDTA CO₂ entwickeln und die Meßergebnisse bezüglich Assimilationsleistungen verfälschen kann. Der Einfluß der Turbulenzverhältnisse und somit der Phasengrenzflächen auf die Assimilationsmessungen wird diskutiert     

Radio-gaschromatographische Untersuchungen über die Herkunft der Glykolsäure in photosynthetisch aktiven Chlorella-Suspensionen

Chlorella-Massenkulturen, die bei 27 C im Algenanzuchtthermostaten mit automatischer Verdünnungseinheit mit 1% CO₂ und 21% O₂ im Dauerlicht (310 Mikroeinstein · m^?2 · s^?1) heranwuchsen, sowie teilsynchronisierte Kulturen sind abzentrifugiert, in frischer Nährlösung wieder aufgenommen und schließlich in der Versuchsküvette zehn Minuten mit 101 ppm ¹⁴CO₂ oder 543 ppm ¹⁴CO₂ und jeweils 80% O₂ equilibriert und dann im offenen Gasstrom belichtet worden. Im Dunkeln war in diesen Algen kein Glykolat nachzuweisen. Nach einer kurzen Anlaufphase erreichte die Glykolsäure-Exkretion im Starklicht (1400 Mikroeinstein · m^?2 · s^?1) schnell große Werte. Bei hohen Atmungsraten, die keine (101 ppm CO₂) oder nur eine geringe (543 ppm CO₂) Netto-Photosynthese zuließen, sind im Licht bis zu 37% des assimilierten ¹⁴C im Glykolat wiedergefunden worden. Die spezifische Radioaktivität der Glykolsäure hing von der Kohlendioxid-Konzentration während der ¹⁴CO₂-Fixierung als auch von der Anzucht und Vorbehandlung der Algen ab, überstieg jedoch auch nach 20- bis 30minütiger Photosynthese nicht 28% der spezifischen Radioaktivität des assimilierten ¹⁴CO₂. Da die Kinetik der spezifischen Radioaktivität der 3-PGS außerdem anders verlief als die der Glykolsäure, wird die Glykolsäure in Chlorella vulgaris nicht nur aus soeben assimilierten Intermediaten des Photosynthese-Zyklus, sondern vermutlich auch aus älteren Reservestoffen gebildet. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für eine großzügige Sachbeihilfe. Fräulein Lieselotte Schäfer sei für ihre bewährte technische Assistenz gedankt.     

Analyse der Spinnbewegungen der Larve von Formica pratensis Retz. (Form. Hym. Ins.)

Die während des Einspinnvorganges ablaufenden Verhaltensweisen werden bei Formica pratensis Retz. genau untersucht und mit anderen Ameisenarten verglichen.

• 1 Die Larve führt vor der Sekretabgabe Suchbewegungen aus, wodurch die Pflegerinnen veranlaßt werden, sie in vorher zusammengetragenes, feines Nestmaterial zu legen. Hier läßt sie eine Mulde entstehen, die ihr die Orientierung beim Kokonbau erleichtert.
• 2 Zum Kokonbau ist Nestmaterial unbedingt erforderlich; Licht als nestfremder Faktor verhindert die Gespinstanfertigung nicht.
• 3 Beim Kokonbau lassen sich drei Phasen unterscheiden: a) Anlage des Gerüstes durch Verbindung einzelner Nestpartikel zu einem strumpfförmigen Gebilde; b) Anfertigung des Außenkokons durch Abdichten der im Gerüst vorhandenen Poren; c) Bau des Innenkokons durch Spinnen von Achtertouren, wobei zunächst ein Kokonpol mit der dazugehörigen Kokonhälfte angefertigt wird und erst nach Drehung urn die Querachse der andere Pol.
• 4 Drehbewegungen um Quer- und Längsachse kommen in alien Phasen des Kokonbaues vor.
• 5 Die Achtertour wird regelmäßig durch eine Absteifbewegung, die der Formung des Kokons dient, unterbrochen.
• 6 Das plastische Verhalten der Larven beim Kokonbau wird aufgezeigt. Die Verhaltensweisen werden anhand eines Reiz-Wirkungsschemas diskutiert.

     

Modalités du déclenchement du comportement de capture chez la larve d‘Agrion (Calopteryx auct.) splendens Harris (Odonatoptères)

Das Fangverhalten der Larven von Agrion splendens wird hauptsächlich durch Schwingungen ausgelöst, die durch den Platzwechsel der Beute entstehen. Ein künstlicher mechanischer Stimulator ermöglichte es, nacheinander den Einfluß der Amplitude, der Dauer und der Frequenz der Reize und der Form der Schwingungen zu untersuchen. Die Latenzzeit des Fangschlages verkürzt sich mit zunehmender Frequenz und Amplitude und mit abnehmender Dauer der Reize. Gleichzeitig erhöht sich die Frequenz der Fangschläge, ohne daß der Köder vorher genau untersucht wird. Ein Köder, der mit einer abklingenden oscillatorischen Bewegung vibriert, ist wirksamer als einer mit halb sinusoidaler Bewegung. Künstliche Reizung mit der Ködermethode erlaubte, die sofortige oder verzögerte Wirkung der durch die Beute erzeugten Schwingungen auf das Auslösen des Fangschlages zu prüfen: Die Fangmaske wird während oder nach den Reizserien ausgeworfen. Beide Wirkungen scheinen abhängig von den unregelmäßig verlaufenden oder sinusoidalen Schwingungen, die der Köder erzeugt, und von den Veränderungen der Amplitude während der Reizung: Das Einstellen auf den Fang scheint durch eine wellenförmige Bewegung mit geringfügigen Amplitudenschwankungen erleichtert zu werden. Wenn eine Welle am Anfang oder während der Reizung besonders groß ist, dann führt dies zu einem sofortigen oder späteren Fangschlag.     

Dilatierte ER-Zisternen,ein mikromorphologisches Merkmal der Capparales?

In den zu den Capparales (s. l.) gestellten glucosinolathaltigen Arten Gyrostemon ramulosus (Gyrostemonaceae) und Drypetes roxburghii (Putranjivaceae; Euphorbiaceae) werden ER-abhängige Vakuolen mit Proteininhalt beschrieben. Ihr Vorkommen im Phloem, die Entstehung aus dem ER und ihr Inhalt aus Proteinfilamenten weisen auf eine Verwandtschaft mit den dilatierten Zisternen der Brassicaceen und Capparaceen hin, deren Feinbau zum Vergleich herangezogen wird. Als quantitative Variationen eines gemeinsamen mikromorphologischen Merkmals werden diese Strukturen als weiterer Hinweis für eine Zuordnung dieser Taxa zu den Capparales (s. l.) gedeutet. Ein Zusammenhang der proteinhaltigen Zisternen und Vakuolen mit der Lokalisation der Glucosinolate und der Glucosidasen wird diskutiert, läßt sich aber nicht nachweisen. Für zuverlässige Mitarbeit danke ich Frau D. Laupp und Fräulein B. Schmitt. Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Ökologie und Mikroklima in der alpinen Stufe des afghanischen Hindukusch

Die alpine Stufe des afghanischen Hindukusch weist trotz hoher Niederschläge im Winterhalbjahr eine an Trockenheit angepaßte Vegetation auf. Auch noch in Höhenlagen über 4000 m sind geschlossene Rasenformationen an alloch-thone Wasserzufuhr gebunden, da gerade während der Hauptvegetationszeit im Sommer ein Niederschlagsminimum herrscht. Der Einfluß des Monsuns ist dabei in den alpinen Regionen zu vernachlässigen, außer im Safed Koh und im südlichsten Nuristan. Die Flora ist in erster Linie durch Arten der zentral-asiatischen Gebirge geprägt, daneben bestehen Beziehungen zum west-himalayischen Raum. Der Endemismus ist nicht groß, im Gegensatz zu dem in tieferen Stufen. Die Baumgrenze liegt im Mittel für das betreffende Gebiet bei etwa 3300 m, die Schneegrenze bei etwa 5000 m. Es werden Beispiele für die Temperatur- und Wasserverhältnisse angeführt. Das Mikroklima und dementsprechend die ökologischen Bedingungen sind sehr extrem. Die hohe Strahlung schafft große tägliche Temperaturschwankungen. Tagesgänge des potentiellen osmotischen Drucks des Zellsafts einiger alpiner Arten sind gut nachweisbar. Beobachtungen und Messungen aus dem Kohe Khrebek-Massiv in Ost-Afghanistan werden beispielhaft mit solchen aus dem Pamir, Kohe Baba und andern Gebirgsregionen verglichen. Insgesamt ist die Erforschung des afghanischen Hindukusch noch sehr lückenhaft, es wird daher der Appell an alle zukünftigen bergsteigerischen Expeditionen ausgesprochen, bei Planung und Durchführung Naturwissenschaftler noch weit mehr als bisher mit heranzuziehen.     

12. Horst Engel und Hans-Peter Koops: Die Rhythmik des Sporenabschusses von Sordaria macrospora Auerswald

• 1 . Im periodischen Licht-Dunkel-Wechsel läßt der Sporenabschuß von Sor-daria macrospora einen ausgesprochenen Rhythmus erkennen mit hoher Abschußtätigkeit im Licht, geringer Aktivität im Dunkeln.
• 2 . Der Rhythmus scheint keine endogene Komponente zu besitzen. Er entsteht durch Beschleunigung des Spritzmechanismus im Licht. Vermutlich ist auch eine Sensibilisierung durch Dunkelheit beteiligt.
• 3 . Die stimulierende Wirkung des Lichts macht sich besonders im blauen Spektralbereich bemerkbar. Rotlicht hat keine Wirkung.
• 4 . Blaues Licht ist auch für die positiv phototropische Krümmung der Peri-thecienmündungen bevorzugt verantwortlich, ebenso für die Bildung der Carotinoide. Diese oder Vorstufen scheinen sich in geringer Menge auch im Dunkeln zu bilden.
• 5 . Das Absorptionsspektrum der Carotinoide zeigt eine gute übereinstimmung mit der spektralen Empfindlichkeit des Sporenabschusses und der Ostiolen-orientierung.
• 6 . über die Natur der Carotinoide können noch keine Angaben gemacht werden.
• 7 . Die Sporenabgabe wird auch durch Temperaturerhöhung erheblich gefördert.

     

Gewinnung und Anwendung von Phycoerythrin aus Porphyridium cruentum

Durch Bestrahlung einer Kultur von Porphyridium cruentum mit Licht, das vorher eine Kultur von Chlorella vulgaris passiert hat, läßt sich sowohl der Grad der Lichtnutzung der Algen als auch die Phycoerythrinbildung pro Rotalgenzelle (bis zu ca. 50 %) im Vergleich zu weißem Licht steigern. Unter den hier gewählten Versuchsbedingungen erwies sich eine Nitratkonzentration von 1,2 g 1⁻¹ im Medium als die geeignetste für die Bildung von B-Phycoerythrin.Durch Zellaufschluß mit Ultraschall und Reinigung mit verschiedenen Chromatografie-Techniken läßt sich ein B-Phycoerythrinpräparat isolieren.Mit dem erhaltenen Produkt wurden über das Biotin-Streptavidin-System Fluoreszenzmarkierungen an Latexpartikeln und Sproßnarben von Hefezellen vorgenommen.     

58. G. Wartenberg-Rummeni: Über Lichtwirkungen auf die Redoxpotentiale in Suspensionen von Pflanzengeweben

In Gewebesuspensionen etiolierter Sprosse von Vicia faba kann man mit Platinelektroden konstante und reproduzierbare Redoxpotentiale (ROP) messen. Gewebesuspensionen in Aqua dest. oder Farbstofflösungen (irreversible und reversible Redoxsysteme) ergeben dabei im Dunkeln keine Unterschiede. — Beim Belichten von Halbelementen, die keine Farbstoffe enthalten, steigt das ROP kurz in der Richtung zum O₂-Potential an. Die Veränderung kehrt dann um, und das ROP fällt in der Richtung zu starken Reduktionskräften. — Es wurde die Hypothese aufgestellt, daß ein primärer Lichteffekt oxydierende OH-Radikale und reduzierende H-Radikale verursacht, die zum Teil in der bekannten unmeßbar schnellen Rückreaktion zum H₂O inaktiviert werden. Ein sekundärer Effekt des Belichtens, der sich als Veränderung des ROP im Halbelement auswirkt, muß zustande kommen, wenn OH-Radikale die Rückreaktion zum H₂O nicht mitmachen, weil ihre Oxydationskraft in anderen Oxydationsprodukten inaktiviert wird. Je mehr letzteres geschieht, um so mehr H-Radikale oder aktive Reduktionsprodukte, die sie verursachen, wirken sich in der Bilanz als Reduktionskraft des Halbelementes aus. Die Hypothese konnte durch Zusatz von Pyrogallol, das irreversibel oxydiert wird, oder Janusgrün, das irreversibel reduziert wird, zum Halbelement als richtig bewiesen werden. — Beim Belichten von Halbelementen, denen reversible Redoxsysteme (ROP-Indikatoren) zugesetzt werden, verändert sich das ROP in der Richtung zum Normalpotential des Farbstoffes. Dort wird die vom Licht verursachte Potentialdrift von der statischen Beschwerung des E_o gehemmt. Es wird darauf hingewiesen, wie Abweichungen von dieser Regel zustande kommen können. — Zur Frage, was bezüglich des ROP geschieht, wenn die Gewebesuspensionen wieder verdunkelt werden, kann hier noch nichts berichtet werden     

Geschichte der Botanik im Naturmuseum und Forschungsinstitut Senckenberg

Die Botanik ist in Frankfurt am Main seit mehr als 400 Jahren von den Ärzten, Apothekern und interessierten Laien betrieben worden. Durch die Dr. Senckenbergische Stiftung hat sie eine feste Heimstatt erhalten, als Johann Christian Senckenberg 1763 seiner Heimatstadt eine Medizinische Akademie stiftete. Senckenberg selbst war stark an der Botanik interessiert, und so war es für ihn selbstverständlich, daß die Akademie neben einem Bürgerhospital auch ein Theatrum anatomicum, ein chemisches Labor und einen Hortus medicus umfaßte. Der Botanische Garten wurde erst 2 Jahre nach dem Tode J. Chr . Senckenbergs (1772) angelegt. Bereits 1782 verfaßte Johann Jakob Reichard , der erste Stiftsarzt der Dr. Senckenbergischen Stiftung, einen Katalog der im Botanischen Garten wachsenden Pflanzen. Reichard war der Verfasser der ersten Flora von Frankfurt am Main (1772 und 1778) und überarbeitete 1778 die 7. Auflage von Linnés Genera Plantarum sowie 1779–1780 eine neue Auflage des Systema Plantarum. Nach dem Tode Reichards wurden die Botanischen Vorlesungen von anderen Ärzten übernommen. Durch die folgenden Kriegszeiten wurden die Einrichtungen der Dr. Senckenbergischen Stiftung stark vernachlässigt. Erst im Jahre 1817 trafen sich eine Anzahl Frankfurter Bürger und begründeten angeregt durch Johann Wolfgang von Goethe eine Naturforschende Gesellschaft, die sie zu Ehren des 45 Jahre zuvor verstorbenen J. Chr . Senckenberg die ?Senckenbergische Naturforschende Gesellschaft” nannten. Unter den Gründungsmitgliedern waren auch Johannes Becker , der zu dieser Zeit den Botanischen Garten leitete, und der Stiftsarzt Christian Ernst Neeff , die beide die Botanik vertraten. In den folgenden Jahrzehnten bestand zwischen der Dr. Senckenbergischen Stiftung einerseits und der Senckenbergischen Naturforschenden Gesellschaft andererseits eine enge Verbindung: Der Lehrer für Botanik an der Stiftung war zugleich Leiter der Botanischen Sektion im Senckenberg-Museum. Auch als der Botanik-Unterricht nicht mehr von einem Stiftsarzt, sondern von einem in der Stadt Frankfurt praktizierenden Arzt durchgeführt wurde, war das der Fall. Zuerst übernahm Georg Fresenius von 1831–1866 diese Aufgaben. Er ist durch die Bearbeitung der von Rüppell in Abessinien gesammelten Pflanzen bekannt geworden, aber auch durch seine Arbeiten an Algen und Pilzen. Mit seinem Nachfolger Hermann Theodor Geyler wurde 1867 zum ersten Mal von der Dr. Senckenbergischen Stiftung ein Botaniker für den Unterricht eingestellt. Geyler besorgte eine Neuordnung des Herbars der Senckenbergischen Naturforschenden Gesellschaft. Seine Veröffentlichungen betreffen jedoch vorwiegend paläobotanische Themen. 1893 übernahm Martin Möbius die Aufgaben an der Dr. Senckenbergischen Stiftung und die Leitung der Botanischen Sektion am Senckenberg-Museum. Während seiner Amtszeit erfolgte der Umzug aller Senckenbergischen Einrichtungen: der Neubau des Museums und die Verlegung des Botanischen Gartens (1907). Als 1914 die ?Königliche Universität Frankfurt am Main” gegründet wurde, war M. Möbius der erste Ordinarius für Botanik; er blieb bis 1933 im Dienst. Seit 1920 arbeitete Richard Kräusel am Senckenberg-Museum, wo er sich fast ausschließlich der Paläobotanik widmete. Unter seiner Leitung wurde 1943 eine eigene Paläobotanische Abteilung gegründet und später zur Botanisch-Paläobotanischen Abteilung erweitert. Bis zu seinem Tode (1966) war R. Kräusel sowohl an der Universität Frankfurt als auch im Senckenberg-Museum tätig. Heute umfaßt die Botanisch-Paläobotanische Abteilung eine größere Anzahl von Sektionen, von denen zur Zeit 4 ständig besetzt sind. Schwerpunkte der Forschung liegen auf dem Gebiet der Algen, der Gramineen, der Pflanzenwelt der Kapverdischen Inseln sowie fossiler Pflanzen aus dem Tertiär.     

Entwicklungsstadien- und sippenspezifische Zellwand-Autolysine bei der Freisetzung von Fortpflanzungszellen in der Gattung Chlamydomonas

Zellwand-Autolyse ist nach vorliegender Untersuchung in der Gattung Chlamydomonas ein normaler und streng stadienspezifischer Vorgang in der Ontogenese Zum Nachweis der beteiligten lyrischen Faktoren (?Autolysine”) wurden einfache biologische Tests entwickelt Eine Freisetzung von Zoosporen aus den Sporangien mittels enzymatischer Sporangienwand-Autolyse ließ sich bei 52 Stämmen unterschiedlicher Herkunft von 42 Arten nachweisen und ist für die Gattung als generelles Prinzip anzusehen Sekretion wie auch Wirksamkeit der Sporangienwand-Autolysine sind entwicklungsstadien-spezifisch: nur junge Zellen können das Autolysin sezernieren; mit dem Autolysin läßt sich nur die Sporangienwand lysieren, nicht aber die Wand von Zoosporen, vegetativen Zellen oder Gameten Mit Sporangienwand-Autolysinen von Arten, bei denen sowohl vegetative Zellen wie Sporangien von einer gallertigen ?Kapsel” umgeben sind, ließ sich diese Gallerte in jedem Entwicklungsstadium kurzfristig auflösen, ohne jedoch auch hier die eigentliche Zellwand vegetativer Zellen zu lysieren Hinsichtlich der Wirksamkeit der Sporangienwand-Autolysine auf Sporangien anderer Chlamydomonas-Arten ergab sich eine Sippen-Spezifität, d. h. sie wirkten in der Regel nur innerhalb einer Gruppe morphologisch meist ähnlicher Arten, in einigen Fällen nur auf Sporangien des Erzeugerstammes. Nach der Wirkungsspezifität ihrer Autolysine ließen sich die 52 aktiven Chlamydomonas-Stämme 15 Gruppen zuordnen Eine Autolysinwirksamkeit zwischen diesen Gruppen war in mehreren Fällen nachweisbar: die Autolysine von vier Gruppen wirkten im Biotest einseitig auch auf Sporangien der Stämme jeweils einer anderen Gruppe Arten mit gemeinsamem Sporangienwand-Autolysin stimmten auch in weiteren physiologischen und morphologischen Merkmalen überein; offensichtlich handelt es sich um Gruppierungen natürlich verwandter Formen Es werden vier Modi der autolytischen Sporenfreisetzung beschrieben entsprechend dem unterschiedlichen Verhalten der Sporangienwände (totale oder partielle Lysis) und der Gallerten im Sporangieninneren Es wurden Methoden zur Isolierung und Reinigung von Sporangienwand-Präparaten für 14 Chlamydomonas-Arten mit jeweils spezifischem Autolysin ausgearbeitet. Nach dünnschicht-chromatographischen Analysen von Hydrolysaten dieser Wandpräparate sind die Haupt-Zuckerkomponenten fast immer Galaktose und Arabinose, dazu kommen in geringerer Menge je nach Art in wechselnden Verhältnissen Xylose, Fucose, Rhamnose, Uronsäuren und eine nicht identifizierte Pentose; Glucose — und damit Cellulose — fehlt in der Regel oder ist nur in Spuren nachweisbar. Eine Ausnahme macht nur C. ulvaensis. Haupt-Zuckerkomponenten sind hier Xylose und Glucose; Galaktose und Arabinose sind nur in geringen Anteilen enthalten In Bestätigung einer früheren Beobachtung von Claes (1971) wird die Wirksamkeit eines zweiten Autolysins im Entwicklungszyklus von Chlamydomonas nachgewiesen: Gameten der diözischen C. reinhardii sezernieren bei Geißelkontakt der Kreuzungspartner ein ?Gametenwand-Autolysin”, das zum Abwurf der Gametenwände bei beiden Kreuzungstypen führt. Es wurde eine verbesserte Methodik zur Gewinnung des Gametenwand-Autolysins erarbeitet Mit dem Gametenwand-Autolysin ließen sich die Wände aller Zellstadien der Art (Gameten, Zoosporen, vegetative Zellen, Sporangien), mit Ausnahme der Zygoten, total auflösen. Entsprechend dieser Eigenschaft des Gametenwand-Autolysins wurde — erstmals bei einzelligen Grünalgen — ein schonendes Verfahren zur Isolierung von Protoplasten für Zellanalysen entwickelt Mit dem Gametenwand-Autolysin ließen sich nur bei den Stämmen Protoplastenbildung und Sporangiolysis erzeugen, die ein gemeinsames Sporangienwand-Autolysin mit C. reinhardii besitzen; beide Autolysine stimmen also in der Sippenspezifität ihrer Wirkung überein Sporangienwand- und Gametenwand-Autolysine gleichen sich in den bisher geprüften Eigenschaften: sie sind fällbar mit (NH₄)₂SO₄, nicht dialysierbar, temperaturlabil (inaktiviert nach 10 Min. 70 C), inaktivierbar mit 5 × 10^?4 M HgCl₂, mit der Proteinase Papain und meistens mit dem Komplexbildner Äthylendiamin-tetraessigsäure In der Diskussion wird im Zusammenhang mit den Resultaten vorliegender Arbeit über die Zusammensetzung der Zellwände bei den Volvocales, über die Beteiligung von Autolysinen bei der Freisetzung von Fortpflanzungszellen aus Sporangien und Gametangien bei Pilzen und Algen sowie über eine mögliche Berücksichtigung der Sippenspezifität von Autolysinen für ein natürliches System der Chlamydomonaden referiert     

Der Einfluß von Phosphat- und Nitratmangel auf die Synthese der Phospho- und Glykolipide bei Impatiens balsamina

Phosphatmangel wirkt sich besonders stark auf den Phospholipidgehalt von Impatiens-Pflanzen aus. Je nach Bezug auf Frischgewicht, Trockengewicht, Chlorophyllgehalt oder Blattfläche liegt der Phospholipidgehalt bei P-Mangel zwischen 20 bis 50% des Gehaltes im Vergleich zu vollernährten Pflanzen. Von den einzelnen Phospholipiden werden GPC, GPG und GPE am stärksten, GPI am wenigsten in der Höhe ihres Gehaltes beeinflußt. Die Bildung der Chlorophylle und Galaktolipide wird unter P-Mangel nur wenig oder gar nicht gehemmt. Auch in isolierten Chloroplasten aus P-Mangel-Pflanzen, in denen die Phospholipide GPG, GPC und GPI und möglicherweise GPE vorhanden sind, bestätigen sich die bereits im Blatt gefundenen Tendenzen. So bleiben auch die funktionellen Relationen der Pigmente und lipophilen Plastidenchinone nahezu erhalten. Dieses spricht dafür, daß durch P-Mangel die Thylakoiddifferenzierung nicht wesentlich behindert wird, und daß die Phospholipide offenbar bei der Formation der Thylakoide keine wesentliche Rolle spielen. Die Möglichkeit, daß die im P-Mangel offensichtlich im Überschuß vorhandenen Galaktolipide in Plastoglobuli gespeichert werden, wird diskutiert Nitratmangel wirkt sich im Gegensatz zum Phosphatmangel besonders stark auf die Synthese der Chlorophylle und Glykolipide aus. Bei Bezug auf Frischgewicht und Blattfläche liegt der Chlorophyllgehalt bei rund 25%, der Galaktolipidgehalt bei rund 50% des Gehaltes von voll mit Nitrat versorgten Pflanzen. Der Gesamtphospholipidgehalt wird dagegen um 35 bis 40% beeinträchtigt. Von den Glykolipiden ist Monogalaktosyldiglycerid, von den Phospholipiden GPC und GPE durch N-Mangel am stärksten in der Höhe ihres Gehaltes beeinflußt. Die Synthese des Sulfolipids und der Phospholipide GPI und GPS wird offenbar durch Nitratmangel gefördert. Von den ausschließlich in Plastiden lokalisierten photosynthetischen Pigmenten und Lipochinonen werden β-Carotin sowie Plastohydrochinon und α-Tocopherol in ihrem Gehalt am wenigsten beeinträchtigt, so daß sich die funktionellen Relationen normal ausgebildeter Chloroplasten unter N-Mangel erheblich verändern. β-Carotin und die reduzierten Lipochinone PQ?H₂ und α-Tocopherol liegen im N-Mangelchloroplasten offenbar infolge gestörter Thylakoidformation im Überschuß vor und werden in den Plastoglobuli des Stroma abgelagert Frau Gertrud Willmann danke ich für zuverlässige technische Mitarbeit, der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die Bereitstellung von Sachmittelnz     

15N-Harnstoffumsatz bei Schafen nach Verabreichung in gelöster Form

Albinoratten (Wistar) mit einer Lebendmasse von etwa 100 g erhielten in 26 Versuchsgruppen (4 Tiere/Gruppe) verschiedene Diäten in denen der Lysinbedarf durch die Diät bzw. Lysinzulagen zu 75 %, 100 % bzw. 125 % gedeckt wurde. Hierbei handelte es sich um die Diäten auf der Grundlage von Gerste (G), Weizen (W), Weizengluten (WG), isoliertes Sojaprotein (S) und Sojaextraktionsschrot (SE). Für WG und S konnten nur die Lysinstufen 100 % und 125 % und für SE nur 116 % und 125 % realisiert werden. Alle Versuchsgruppen wurden ohne Antibiotikazulage und mit Antibiotikazulage in Form von 7 g Nebacitin/kg Futter‐TS über 10 Tage gefüttert. Während der 7tägigen Hauptperiode wurde den Diäten 0, 5 g ^I5N‐Lysin/kg TS zugesetzt (48,3 Atom‐% ¹⁵N‐Überschuß, α‐Aminogruppe zu 95 % ¹⁵N‐markiert).

Die N‐Bilanz konnte nur im Falle von S 100 durch die Antibiotikazulage verbessert werden. Es wird vermutet, daß die 2. limitierende Aminosäure Methionin durch Nebacitin im Darmtrakt vor mikrobiellem Abbau geschützt wurde.

Die biologische Wertigkeit der Futterproteine verschlechterte sich im Falle von G und W durch die Antibiotikazulage, da der resorbierte N‐Anteil erhöht wurde, die Bezugsbasis dadurch größer wurde ohne eine Verbesserung der N‐Verwertung zu erzielen.

Die ¹³N‐Ausscheidung über den Kot wurde im Falle der Diäten G, W und WG durch die Antibiotikazulage signifikant erniedrigt und die ¹⁵N‐Ausscheidung über den Harn in den meisten Fällen erhöht.

Die Ermittlung einer Bruttoverwertung von Lysin bzw. ^I5N‐Lysin, die eine Beziehung zum Lysinansatz (availability) hat, ist auch mit Hilfe einer Markierung der Diät mit ¹⁵N‐markiertem Lysin nicht möglich.     

Regulation des photosynthetischen Elektronentransports zwischen Photosystem II und Photosystem I

Synchronkulturen einzelliger Grünalgen stellen ein ausgezeichnetes Untersuchungsmaterial zum Studium von Änderungen im Photosyntheseapparat ohne Anwendung externer Einflüsse dar. Vorausgegangene Untersuchungen legen es nahe, den begrenzenden Faktor für die Photosynthesekapazität im Elektronentransport zwischen PS II und PS I zu suchen. Die Regulation des Elektronentransportes zwischen PS'II und PS I während der Entwicklungszyklen von Scenedesmus und Chlamydomonas ist Gegenstand der vorliegenden Untersuchungen. Messungen der Poolgrößen des Plastochinons und der Cytochrome ergaben während der Entwicklungszyklen größere Differenzen für Chlamydomonas als für Scenedesmus. Jedoch waren die Differenzen nicht groß genug, um die Schwankungen in der Photosynthesekapazität zu erklären. Aus den Messungen konnte indirekt geschlossen werden, daß die Poolgröße des Quenchers Q während der Entwicklungszyklen konstant bleibt. Experimente mit den Photosynthesehemmstoffen DCMU und DBMIB an ganzen Zellen und photosynthetisch aktiven Partikeln führten zu dem Schluß, daß die Reoxidationskapazität von Plastochinon den geschwindigkeitsbestimmenden Schritt und somit die Regulation des nichtzyklischen Elektronentransports darstellt. Die Möglichkeit, daß während der Abnahme des nichtzyklischen Elektronentransports die Kapazität von PS I für zusätzliche zyklische Photophosphorylierung genutzt wird, wird diskutiert. Wir danken Herrn Prof. Dr. A. Trebst für die freundliche Überlassung von DBMIB und der Deutschen Forschungsgemeinschaft für apparative Unterstützung.     

Probleme der quantitativen Untersuchung der endogenen Photophosphorylierung in isolierten intakten Chloroplasten

Die Raten der lichtabhängigen ³²P-Einlagerung in isolierten intakten Chloroplasten sind wesentlich kleiner (0,2 bis 5 μMol Pi/mg Chlorophyll × h) als für die Raten der endogenen Photophosphorylierung auf Grund der CO₂-Fixierungsraten (10 bis 50 μMol CO₂/mg Chlorophyll × h) zu erwarten ist. Für diese Beobachtung ergeben sich aus unseren Experimenten folgende Erklärungen: 1. Bei niedrigen Phosphatkonzentrationen im Medium (≦ 0,1 mM) wird die Rate durch einen zu langsamen Phosphattransport in die Chlbroplasten und/oder durch eine Verdünnung der spezifischen Aktivität des zugegpbenen Phosphats durch endogenes Phosphat in den Chloroplasten verfälscht. Dieses kann durch Verwendung hoher Konzentrationen an Trägerphosphat vermieden werden, wenn gleichzeitig durch Zugabe von PGS in niedrigen Konzentrationen dafür Sorge getragen wird, daß keine Hemmung des Calvin-Cyclus durch Phosphat eintreten kann. Unter diesen Bedingungen wird die Rate der ³²P-Einlagerung in intakten Chloroplasten um das drei- bis sechsfache bis auf maximal 22 μMol/mg Chlorophyll × h gesteigert. 2. Während der Photosynthese findet in intakten Chloroplasten ein äußerst schneller Phosphatumsatz statt, durch welchen fixiertes Phosphat schnell wieder freigesetzt wird. Durch Zugabe geeigneter Phosphatakzeptoren (R-5-P, Ru-5-P) kann die Rate der ³²P-Einlagerung in intakten Chloroplasten um das drei- bis fünffache gesteigert werden (max. 30 μMol Pi/mg Chlbrophyll × h). Dieses zeigt, daß die Raten der ³²P-Einlagerung in intakten Chloroplasten vor allem davon bestimmt werden, inwieweit durch den Calvin-Cyclus das Angebot an Ru-5-P bzw. die Geschwindigkeit des Phosphat-Umsatzes reguliert wird, und erst in zweiter Linie durch die tatsächliche Rate der endogenen ATP-Bildung. Auf Grund der niedrigen Raten der ³²P-Einlagerung sind somit keine Rückschlüsse auf eine geringe Leistungsfähigkeit der einzelnen Photophosphorylierungsprozesse (cyclische, nicht-cyclische, pseudo-cyclische Photophosphorylierung) zu ziehen.     

Incorporation von [D-4,5-3H]-Ieucine und [2-14C]-Acetat in die photosynthetischen Pigmente und Chinone von Chlorella pyrenoidosa

Der Metabolismus der photosynthetischen Pigmente und Chinone von Chlorella wurde mit Hilfe von ¹⁴CO₂, [2-¹⁴C]-Acetat und [D-4,5-³H]-Leucin als Vorstufen der Isoprenoidsynthese untersucht. Auch wurde untersucht, ob Leucin als Vorstufe in der Biosynthese der Terpenoide fungiert. Die Verwendung der Doppelmarkierung sollte bestehende Unterschiede in der Regulation und Biosynthese der Isoprenoide der Chloroplasten, Mitochondrien und des Zytoplasmas aufdecken. Neben der Verwendung von Radioisotopen wurde die Inkorporation von Deuterium in die Carotinoide verwendet, um den turnover der Prenyl-Lipide direkt nachzuweisen. In tracer-kinetischen Untersuchungen mit ¹⁴CO₂ konnte gezeigt werden, daß ¹⁴-C-α-Carotin zu ¹⁴C-Lutein und ¹⁴C-ß-Carotin zu ¹⁴C-Zeaxanthin umgesetzt wird. Eine Vorstufenfunktion läßt sich auch für Plastohydrochinon-9 nachweisen, das in Plastochinon-9 umgesetzt wird. Die Markierungskinetik der einzelnen Prenyl-Lipide deutet auf einen schnellen turnover hin. Anhand der ¹⁴C-Inkorporationskinetik wurden Halbwertszeiten im Bereich von 30 min bis 220 min ermittelt, während sich aus den Dekorporationskinetiken Zeiten von 9 bis 113 h ergeben. Prenyl-Lipide wie die Carotine, Chlorophyll a und Plastochinon-9, die einerseits Vorstufenfunktion besitzen, andererseits aber auch direkt an der Photosynthese beteiligt sind, werden schneller umgesetzt als ihre Folgeprodukte. Somit scheint ein direkter Zusammenhang zwischen der Funktion des Prenyl-Lipides im Chloroplasten und seinem Umsatz zu bestehen. Sowohl Acetat wie auch Leucin werden von Chlorella als Vorstufen in der Terpenoidbiosynthese verwendet. Acetat wird aber wesentlich schneller inkorporiert als Leucin, was vielleicht darauf zurückzuführen ist, daß Leucin im Zytoplasma zu Acetat oder Mevalonsäure metabolisiert wird und dann in den Chloroplasten gelangt. Auch im tracer-kinetischen Experiment mit ¹⁴C-Acetat und ³H-Leucin läßt sich eine Vorstufen-Produkt-Beziehung für die Chlorophylle, Carotinoide und Chinone zeigen. Im Vergleich zu den Experimenten mit ¹⁴CO₂ zeigen die tracer-kinetischen Experimente mit ¹⁴C-Acetat und ³H-Leucin, daß die Chloroplasten-Isoprenoide wesentlich langsamer metabolisiert werden und ihre Umsatzraten mehr jenen entsprechen, die aus den ¹⁴C-Dekorporationskinetiken des ¹⁴CO₂-Experimentes resultieren. Es zeigt sich aber auch hier, daß jene Prenyl-Lipide, die direkt an der Photosynthese beteiligt sind, schneller metabolisiert werden. Daß die Chloroplasten-Isoprenoide in autotroph kultivierten Chlorellen einem ständigen turnover unterliegen, läßt sich auch sehr eindrucksvoll mit Hilfe der Deuterium-Inkorporation für die Carotine zeigen. Die aus der Deuterium-Inkorporation erhaltenen Umsätze der Carotine entsprechen in etwa denen, die sich aus ihrer Dekorporationskinetik im tracer-kinetischen Experiment mit [2-¹⁴C]-Acetat und [D-4,5-³H]-Leucin ergeben, zeigen allerdings, daß a-Carotin wesentlich schneller umgesetzt wird als ß-Carotin. Die Untersuchungen wurden durch ein Stipendium der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Austausch mit der British Royal Society an K.H.G. unterstützt, wofür wir uns bedanken.