Der Feinbau olfaktorischer Sensillen des Seidenspinners (Insecta,Lepidoptera)

Zusammenfassung Die Sensilla (S.) trichodea und S. basiconica auf den Antennen des Seidenspinners,Bombyx mori, wurden nach chemischer Fixierung, Gefriersubstitution und Gefrierätzung im Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Es lassen sich fünf Typen von Sensillen unterscheiden, deren olfaktorische Funktion aus elektrophysiologischen Versuchen bekannt ist, mit Ausnahme des letzten Typs.Lange S. trichodea undhalblange S. trichodea I sind jeweils von zwei Sinneszellen innerviert, deren Rezeptorfortsätze (Dendriten) im wesentlichen unverzweigt bleiben. Diegroßen S. basiconica haben meist drei, diekleinen S. basiconica nur eine Sinneszelle; die Dendriten dieser Rezeptorzellen verzweigen sich büschelförmig beim Eintritt in das Haarlumen. Erstmals wird ein Zwischentyp beschrieben: diehalblangen S. trichodea II ähneln hinsichtlich der Innervation den S. basiconica, sind aber wegen der Form und Größe des Sinneshaars als S. trichodea zu klassifizieren. Für jeden Typ werden die Abmessungen der Rezeptorfortsätze sowie die Zahl und Verteilung der reizleitenden Poren und Porentubuli in der Haarwand angegeben.Auf der männlichen Antenne sind die langen S. trichodea am zahlreichsten; sie enthalten hochempfindliche Sexuallockstoffrezeptoren (mittlere Anzahl pro Antenne: 17 000 Sensillen mit 34 000 Sinneszellen). Beim Weibchen sind diese Sensillen in der Zahl auf etwa 35% reduziert und mit Sinneszellen anderer Spezifität und geringerer Empfindlichkeit ausgerüstet. Die beiden Dendriten der langen S. trichodea unterscheiden sich bei beiden Geschlechtern stark im mittleren Durchmesser und der Anzahl der cytoplasmatischen Mikrotubuli; beim Männchen reichen beide bis zur Haarspitze, beim Weibchen endet der dünnere Fortsatz bereits im proximalen Haardrittel. Die Cuticula der Sinneshaare ist von Poren durchbrochen (: 2–7 Poren/²; : 2–5 Poren/²), die stets in der Nähe von charakteristischen Stufen in der Haaroberfläche münden. Jeder Porenkanal führt in ca. fünf Porentubuli, die bis ins Haarlumen reichen und dort enden, zum Teil in Kontakt mit der Rezeptormembran der Dendriten. Die Häufigkeit solcher Tubulus-Membrankontakte ist in distalen Haarabschnitten größer als in proximalen. Der dickere Dendrit weist etwa viermal so viel Kontakte auf wie der dünnere. Die beiden Rezeptorzellen dieser Sensillen stellen funktionell verschiedene Reaktionstypen dar, was mit den beobachteten morphologischen Unterschieden zusam menhängen dürfte.Die S. basiconica haben 20 Poren pro ² ihrer Oberfläche und 12–23 Porentubuli pro Pore; dadurch erreichen oder übertreffen sie die viel größeren S. trichodea in der Gesamtzahl der Porentubuli pro Sinneshaar. Auf den S. trichodea steigt die Zahl der Poren pro Oberflächeneinheit zur Spitze hin stetig an, während die Zahl der Poren pro Haarlängeneinheit einen konstanten Wert annimmt. Eine Hypothese über die Morphogenese dieser Verteilung wird aufgestellt.Die funktionelle Bedeutung der äußeren Epicuticulaschichten und der Porentubulussysteme für die Reizleitung wird diskutiert. Ausgehend von beliebigen Orten ihres Auftreffens auf dem Sinneshaar können die Duftmoleküle zunächst durch zweidimensionale Diffusion entlang der Haaroberfläche zu den Poren gelangen und anschließend durch eindimensionale Diffusion über Porenkanäle und Porentubuli die Rezeptormembran erreichen. Die berechneten Diffusionszeiten sind kürzer als die bekannten Rezeptorlatenzen; die Reizleitung kann also durch Diffusion hinreichend erklärt werden und erfordert keine kompliziertere Hypothese.

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The fine structure of olfactory sensilla in the silk moth (insecta, lepidoptera)

Summary The sensilla (s). trichodea and s. basiconica on the antennae of the silk moth,Bombyx mori, were studied under the transmission electron microscope. Chemical fixation, freeze substitution and freeze etching methods were used. The following results have been obtained: Five sensillum types were distinguished, the olfactory function of which is known from electrophysiological recordings, except for the last one. Thelong s. trichodea and themedium-sized s. trichodea I are innervated by two sensory cells which have essentially unbranched receptor processes (dendrites). Commonly thelarge s. basiconica contain three sensory cells, thesmall s. basiconica only one; the dendrite of these receptor cells branch multiply when entering the hair lumen. For the first time an intermediate type has been described: themedium-sized s. trichodea II, which resemble the s. basiconica in their branching innervation, but must be classified as s. trichodea because of the form and size of the sense hair. For each type, the dimensions of the receptor processes, as well as the number and distribution of the stimulus conducting pores and pore tubules in the hair wall are noted.On the male antenna the long s. trichodea are most abundant; they contain the highly sensitive sex pheromone receptors (mean number per antenna: 17 000 sensilla with 34 000 sense cells). In the female these sensilla are reduced in number to about 35% and supplied with receptor cells of different specificity and lower sensitivity. In both sexes, the two dendrites of the long s. trichodea differ markedly in their mean diameter, and the number of cytoplasmatic microtubules. In the male moth both receptor processes reach the hair tip, whereas in the female the thinner one invades only the proximal third of the sense hair. The cuticle of the hair wall is perforated by pores (: 2–7 pores per ²; : 2–5 pores per ²), which mostly open to the outside near to characteristic steps in the hair surface. Each pore canal leads into about five pore tubules, which proceed towards the hair lumen, where they end, partly in contact with the receptor membrane of the dendrites. Distal parts of the sense hairs show such tubule-membrane contacts more frequently than proximal regions. The number of contacts counted on the thicker dendrite is about four times greater than on the thinner one. In these sensilla, the two receptor cells constitute functionally different reaction types, which may relate to the observed morphological differences.The s. basiconica have about 20 pores per ² of the hair surface, and 12–23 pore tubules per pore: thus, these sensilla have the same or even a greater number of pore tubules per sensillum than the much larger s. trichodea. In the s. trichodea the number of pores per unit surface increases steadily towars the hair tip, while the number of pores per unit length of the hairs soon reaches a constant value. A hypothesis about the morphogenesis of this distribution is given.The functional significance of the epicuticular surface layers and of the pore tubule systems is discussed under the aspect of stimulus conduction. Starting from the site of impact anywhere on the sense hair, odour molecules may diffuse two-dimensionally along the hair surface to the pores, and then proceed by one-dimensional diffusion through pore canals and pore tubules until they eventually reach the receptor membrane at the end of a tubule. The calculated conduction times are shorter than the known receptor latencies; thus, the transport mechanism can be explained by diffusion and does not need a more complex hypothesis.

Ich danke Frl. B. Müller für ihre stete, sorgfältige Hilfe, Prof. L. Bachmann und Dr. W. Schmitt von der TU München für die Benützungsmöglichkeit der Gefrierätzanlage und ihren erfahrenen Rat, Dr. G. Adam von der Universität Konstanz sowie meinen Seewiesener Kollegen, Dr. W. A. Kafka, Dr. K.-E. Kaissling und Dr. E. Priesner, für viele anregende Diskussionen und konstruktive Kritik.     

Zahl und Verteilung antennaler Sensillen bei der Honigbiene (Apis mellifera L.)

Zusammenfassung An Totalpräparaten der Antennengeißel von Arbeiterin und Drohne vonApis mellifera carnica wurden Zahl und Verteilung aller Sensillen und Setae ermittelt. Dabei ließen sich anhand des cuticularen Baues folgende Sensillentypen unterscheiden: S. placodeum, S. ampullaceum, S. coeloconicum, S. campaniforme und 5 Haarsensillen S. trichodeum A, B1, B2, C, D, sowie 4 Setatypen (A 1–3, B), die wahrscheinlich nicht innerviert sind. Die Benennungen der Sensillen wurde den bisher gebrauchten Bezeichnungen gegenübergestellt. Sensillenzahl und -Verteilung, Sinneszellzahl und Funktion der Sensillen wurden anhand von Literaturangaben zusammengestellt und diskutiert. Bemerkenswert ist der starke Dimorphismus zwischen Arbeiterin und Drohne in der relativen Sensillenzahl für die einzelnen Sensillentypen und in der Gesamtzahl der Sinneszellen. So sind bei der Arbeiterin die wahrscheinlich olfaktorischen S. trichodea A und die mechanorezeptorischen S. trichodea B 1 wesentlich stärker vertreten. Die Drohne hat keine S. basiconica und im übrigen wesentlich mehr S. placodea als die Arbeiterin. Insgesamt hat die Drohne eine ca. 2-fach größere Geißeloberfläche und etwa 5-mal soviele Sinneszellen wie die Arbeiterin. Die Arbeiterinnengeißel hat auf ihrer Rückseite eine porenplattenfreie Zone, die dicht mit nichtinnervierten Setae besetzt ist. Bei der Drohne findet man stattdessen eine porenplattenärmere Zone mit einer geringeren Zahl von Setae. Charakteristische Verteilungsmuster bestehen auch für alle anderen Sensillen und Setae.

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Number and distribution of the sensilla on the antennal flagellum of the honeybee (Apis mellifera L.)

Summary Number and distribution of sensilla and setae on the antennal flagellum of the honeybeeApis mellifera carnica were determined on whole antennal preparations. The following types of sensilla were distinguished according to their cuticular structure: Sensillum placodeum, S. ampullaceum, S. coeloconicum, S. basiconicum, S. campaniforme and 5 hair sensilla S.trichodeum A, B1, B2, C, D, as well as 4 types of probably non-innervated setae (A1–3, B). The names used here for the different types were compared with the previously used terms. Number and distribution of sensilla, the number of sensory cells and the function of the sensilla were discussed with respect to the data available from the literature. There is a notable dimorphism between the worker and drone with respect to the relative number of sensilla of each type and to the total number of sensory cells. The worker has far more of the presumably olfactory S. trichodea A and of the mechanoreceptive S. trichodea B1. The drone lacks the S. basiconica and has far more S. placodea than the worker. The flagellum surfarce of the drone is twice as large as that of the worker and has 5 times as many sensory cells. The worker flagellum has a poreplate-free zone on the side facing the head which is densely packed with non-innervated setae. In the corresponding zone the drone has a lower density of poreplates than elsewhere on its antennal flagellum. All other sensilla and setae are also characteristically distributed.

     

In vitro-Verfahren zur Bestimmung der DNS-Synthese-Dauer einzelner Zellen Biochemische Voraussetzungen und Ergebnisse

Zusammenfassung Nach Hemmung der de novo-Synthese von TMP durch 5-F-UdR läuft die DNS-Synthese in vitro in Anwesenheit von 10^–5 M/l mit unveränderter Geschwindigkeit ab. Dadurch ist die DNS-Synthese-Dauer über die quantitative autoradiographische Messung des ¹⁴C-TdR-Einbaus bestimmbar. Diese in vitro-Methode wird an Rattenknochenmark und Zellen einer CML geprüft. Erste Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit in vivo-Messungen durch andere Methoden.

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In vitro determination of the duration of DNA synthesis of individual cells

Summary Suspended haemopoietic cells are incubated in the presence of 5-fluoro-deoxyuridine (5-F-UdR) as an inhibitor of the de novo synthesis of thymidine monophosphate (TMP). The DNA synthesis rate remains undisturbed, if 10^–5 M/l thymidine (TdR) is added. Thus, the DNA synthesis rate of individual cells can be determined by means of a quantitative autoradiographic method in measuring the incorporation rate of ¹⁴C-TdR into the DNA of the cells. DNA synthesis rates are then converted into DNA synthesis times. This in vitro method has been checked in cells of rat bone marrow and of peripheral blood in a case of chronic myelocytic leukaemia (CML). Preliminary results correlate well with in vivo estimations obtained by other methods.

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Studie im Rahmen des Assoziationsvertrages EURATOM-GSF für Hämatologie Nr. 031 641 BIAD

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Unterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft: SFB 51/5     

Von der Entwickelung einzelner Ascidienblastomeren

Ohne Zusammenfassung     

Probleme der Charakterisierung einzelner Chromosomen durch DNS-Messungen

Zusammenfassung Es wird eine Übersicht über die verschiedenen Methoden zur DNS-Messung an Chromosomen gegeben. Die Methoden werden kurz beschrieben und die wichtigsten Ergebnisse der verschiedenen Autoren diskutiert.

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Problems of characterizing individual chromosomes by measuring the DNA content

Summary A review of the different methods of determining the DNA content of individual chromosomes is given. The methods are described briefly, and the results of the different authors are discussed.

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Nach einem Referat anläßlich der 11. Tagung der Gesellschaft für Anthropologie und Humangenetik, Mainz, 7. 10. 1969.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft, AZ Mu 258/3.     

Die campaniformen Sensillen im Pedicellus der Florfliege (Chrysopa,Planipennia)

Zusammenfassung Der Pedicellus der Florfliege (Chrysopa) enthält an seinem Distalende fünf campaniforme Sensillen. Sie bestehen aus vier Zellen: einer Sinneszelle, einer trichogenen Zelle (= accessory supporting cell Stuart u. Satir, 1968) und zwei Hüllzellen. Im rezeptorischen Fortsatz der Sinneszelle wurzelt ein umgewandeltes Cilium, dessen Distalende von einer cuticularen Scheide umhüllt wird.

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On the campaniform sensilla of the pedicel of Chrysopa

Summary At the apex of the pedicel in Chrysopa there are five campaniform sensilla, which are arranged in a cycle. They are composed of four cells: two enveloping cells, a trichogen cell (= accessory supporting cell, Stuart and Satir, 1968) and one sense cell. The distal nerve process contains a transformed cilium. The tip of the cilium with the so called tubular body is enveloped by a cuticular sheath.

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Die Untersuchung wurde mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt.     

Die heutige verbreitung einzelner tierarten im lichte der erdgeschichtlichen vergangenheidt. (Besonders der zecken dermacentor reticulatus auct. und hyalomma margiatatum koch.)

Ohne Zusammenfassung     

Vergleichende Morphologie des Schmetterlingsrüssels und seiner Sensillen — Ein Beitrag zur phylogenetischen Systematik der Papilionoidea (Insecta, Lepidoptera)

Comparative morphology of the butterfly proboscis and its sensilla — a contribution to the phylogenetic systematics of Papilionoidea (Insecta, Lepidoptera) The morphology of the proboscis was investigated in more than 70 European representatives of Papilionoidea using light microscopy and scanning electron microscopy. The composition of the proboscis wall, its surface structures, as well as the shape and distribution of the different types of sensilla are compared. Special attention is given to the tip region and the diversity of the sensilla styloconica. Plesiomorphic features of the proboscis of Papilionoidea were found to include vertically extended exocuticular ribs composing the galeal wall, cuticular spines restricted to the ventral side of the proximal galea, and two rows of fluted sensilla styloconica restricted to the tip region. Apomorphic features of the proboscis in Papilionidae are three rows of small sensilla styloconica. The presence of cuticular spines all over the galeae was identified as an autapomorphy of Pieridae. Possible apomorphies of Nymphalidae are oblique exocuticular ribs of the galeal wall and the great number and length of the sensilla styloconica (significant at p < 0.01, t-test). A possible synapomorphy of Lycaenidae and Riodinidae are cuticlar spines up to the distal galeae. Distinct transformation series of sensilla styloconica give evidence that divergent evolutionary trends led from fluted shafts to a multitude of other shapes in Papilionidae, Nymphalidae (sensu lato), and Lycaenidae. Long smooth-shafted, club-shaped sensilla styloconica, bearing apical spines, are found in Nymphalinae, Apaturinae and Limenitidinae. Highly derived sensilla styloconica evolved in Heliconiinae and Melitaeini, which are arranged in only one row in both taxa. Their shafts are smooth, flattened and bear an excentral sensory cone. Further apomorphic character states are dented flutes which evolved several times, independently from each other in Satyrinae, Lycaeninae and Riodinidae. The results are discussed in a systematical context and provide the basis for a better understanding of the function of different morphological structures of the proboscis in feeding.     

Kritische Untersuchungen zur kolorimetrischen Bestimmung der isoelektrischen Punkte einzelner Zellbestandteile fixierter pflanzlicher Gewebe

Ohne ZusammenfassungHerrn Professor Dr. H. Drawert danke ich für die Anregung zu der Arbeit.     

Die digitiformen Sensillen auf dem Maxillarpalpus von Coleoptera

Summary The digitiform sensilla on the distal segment of the maxillar palps ofAgabus bipustulatus (L.) andHydrobius fuscipes (L.) were investigated by electron microscopic methods. Each sensillum is innervated by a single bipolar sensory cell. The sensilla ofHydrobius are associated with three enveloping cells, which enclose an inner and outer receptor lymph cavity. A single enveloping cell only is found in the completely differentiated sensilla ofAgabus. These sensilla do not form an outer lymph cavity. The area beneath the hair base is filled by the distal process of the enveloping cell and by extensions of epidermal cells. Only one extra-cellular space exists, which seems to be homologous to an inner receptor lymph cavity.The outer dendritic segment surrounded by a dendritic sheath runs to the tip of the hair shaft. In the hair shaft the outer dendritic segment divides into several branches. The poreless hair shaft does not rise over the surface of the cuticle, but it is positioned in a narrow shallow groove. Special socket structures or a tubular body do not exist. The digiti-form sensilla possess neither the typical feature of mechanosensitive, nor gustatory or olfactory sensilla. The functional significance of the structural divergences in the sensilla of both species and the presumed function of the sensilla are discussed referring to hygro- and thermo-receptors.

Unserem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr. H.Risler, dem wir für vielfache Förderung danken möchten, zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Hennig und der ursprung der tetrapoda

Hennig’s principle of analysis of characters is the best available method at present to analyse the relationship within one group or between groups. The analysis of characters has to be separated clearly from their phylogenetic and classificatory interpretation. New terms have been proposed to distinguish the status of classification of groups (synapogen, symplesiogen, paragen) from the character analysis (synapomorph etc.) and from its phylogenetic development (monophyletic, paraphyletic, polyphyletic). The origin of tetrapods is used as an example to show that every scheme of relationship depends on the use and evaluation of characters, the accepted homologies. A stabile classification is thus an illusion. No absolute criterion exists to recognize homologies.