Zur Lebensdauer vonBeauveria bassiana in Kontaminiertem Bonden unter Freilandund Laboratoriumsbedingungen

Zusammenfassung Die Lebensdauer vonBeauveria bassiana (Bals.) Vuill. in künstlich kontaminierter Erde wurde unter Freiland- und Laboratoriumsbedingungen bestimmt. Im Freiland befand sich die Erde in Drahtzylindern, die bis zur oberen Kante eingegraben waren, im Laboratorium war sie in einem grossen Tontopf bei etwa 20±2°C. Um jahreszeitliche Einflüsse zu erfassen, wurde der 1. Versuch im Oktober (Winterversuch), der 2. im Mai (Sommerversuch) angesetzt. In viertelj?hrlichen Abst?nden untersuchten wir 1–1 1/4 Jahr lang Erdproben aus 0–10, 10–20 sowie 20–28 cm Tiefe im Freiland und aus einer Mischprobe aus dem Topf im Labor. Die Pilzkeimzahlen wurden auf einem semiselektiven N?hrboden mit Hilfe der Bodenverdünnungs-Plattenmethode bestimmt. Alle Mittelwerte wurden umgerechnet auf 1 g trockene Erde (nach 8 h Trocknung bei 105°C). Im Winterversuch sank die Zahl derB. bassiana- Keime pro g trockene Erde aus dem Freiland von etwas über 10⁶ zu Versuchsbeginn im Laufe eines Jahres auf etwa 10⁴ bis 10³ je nach Bodentiefe. Im Sommerversuch sanken die entsprechenden Werte von 10⁷ auf etwa 10⁵ Konidien/g trockene Erde. In der im Labor aufbewahrten, feucht gehaltenen kontaminierten Erde sanken die Keimzahlen vonB. bassiana w?hrend des Winterversuches schneller als im Freiland; nach 1 1/4 Jahr verliefen Reisolierungsversuche negativ. Bei dem Sommerversuch wichen dieB. bassiana- Keimzahlen aus der Topferde erst nach 1 Jahr deutlich von denen im Freiland ab, sie waren von 10⁷ zu Versuchsbeginn auf etwa 10³ Keime/g trockene Erde gesunken. Die Keimzahlkurven (Abb. 1 und 2) zeigen im Ganzen eine sinkende Tendenz. V?llig unerwartet war in beiden Versuchen ihr zeitweiliges Wiederansteigen nach 3 bzw. 6 Monaten. Die genauen Ursachen hierf?r sind noch unbekannt.      

Der Einfluß polarisierten Lichtes auf die Chromatophorenanordnung von Dictyota dichotoma

Der bereits für mehrere Organismen beschriebene Aktionsdichroismus in der Piastidenanordnung läßt sich auch bei der Braunalge Dictyota dichotoma nachweisen. Bestrahlung mit polarisiertem Schwachlicht (Weißlicht von 1000 Lux oder Blaulicht von 442 nm, 1,3 Wm^?2) verursacht eine Verlagerung der Chromatophoren an die parallel zum Polarisationsvektor (E-Vektor) liegenden Zellwände. Dabei besteht in der Plastidenanordnung kein grundsätzlicher Unterschied zwischen der lichtzugewandten und der lichtabgewandten Rindenschicht. Eine Serie von Mikroaufnahmen, die sowohl aus fixiertem und geschnittenem Material als auch aus unversehrten Thalli gewonnen wurden, gibt Auf-Schluß über die Lage der Phaeoplasten in den Zellen unter verschiedenen Lichtbedingungen, und zwar im unpolarisierten Schwach- und Starklicht, im längs-und querpolarisierten Schwach- und Starklicht sowie im Dunkeln. Gleichzeitig wurden die Chromatophorenbewegungen als Änderungen der Thallustransmission mit einem registrierenden Mikrophotometer quantitativ erfaßt. Die gemessenen Transmissionsänderungen wurden auf die unpolarisierte Schwachlichtlage mit 0% Transmission und die unpolarisierte Starklichtlage mit 100% Transmission bezogen. Polarisiertes Schwachlicht führt zu einer Erhöhung der Transmission von 0% auf etwa 7%, Dunkelheit dagegen auf einen Wert von 40%. Die Bestrahlung mit polarisiertem Schwachlicht, dessen Polarisationsvektor parallel zur kurzen Achse der Rindenzellen liegt, ergibt nur einen Wert von 5%, d.h. nur etwa 7/10 der Transmissionszunahme, die man bei Einstrahlung polarisierten Schwachlichts parallel zur Längsachse der Zellen erhält. Der direkte Wechsel von der Quer- zur Längspolarisation und umgekehrt ergibt entsprechende Transmissionsänderungen. Während jedoch beim Übergang von der Längszur Querpolarisation die Phaeoplasten direkt an die nunmehr parallel zum E-Vektor liegenden Wände wandern, nehmen die Plastiden beim Übergang aus der quer- in die längspolarisierte Anordnung vorübergehend die Schwachlichtlage ein. Die Dosis-Effekt-Kurve der durch polarisiertes Schwachlicht verursachten Transmissionsänderung zeigt ein Maximum der Polarisierung in dem Intensitätsbereich, der bei Verwendung unpolarisierten Lichtes bereits eine gewisse Starklichtbewegung auslöst (5 bis 10 W × m^?2). Dagegen ergibt sich unter polarisiertem Starklicht (15 W × m^?2 I 120 W × m^?2 bei 442 nm) keine polarisierte Plastidenanordnung, sondern eine normale Starklichtlage. Spektral wirksam ist für die Polarisierung nur der Blaubereich von 365 nm bis etwa 500 nm ohne signifikante Unterschiede in der Wirksamkeit der einzelnen Wellenlängen. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die finanzielle Förderung dieser Arbeit. Frau G. Puhe und Frau H. Klappstein gilt unser Dank für gewissenhafte technische Assistenz.     

Permeabilität für Wasser,Malonsäurediamid und Harnstoff nach α-Bestrahlung von Convallnria-Zellen

• 1 . Bei Convallaria ist die absolute Wasserpermeabilitätskonstante nach α-Bestrahlung von 500 krad im Mittel um das Dreifache gegenüber den Kontrollen erhöht. Entsprechend liegt der Zeitpunkt der maximalen Protoplasten-kontraktion für die bestrahlten Zellen deutlich früher.
• 2 . Etwa eine Stunde nach der Bestrahlung ist bei der Mehrzahl der bestrahlten Zellen die absolute Permeabilitätskonstante für Malonamid ebenfalls erhöht. Im Zusammenhang mit vorausgegangenen Arbeiten darf man schließen, daß bei diesen Zellen die nach der Bestrahlung angestiegene Malonamidpermeabilität noch mehr oder weniger auf dem hohen Niveau geblieben ist, während sie bei den übrigen bestrahlten Zellen schon zurückging.
• 3 . Die angewandte Strahlendosis liegt in dem Bereich, in dem auch nach mehreren Tagen nur wenige Zellen letal geschädigt werden.
• 4 . Die Berechnungen der Wasserpermeabilität nach den vereinfachten Formeln von Stadelmann (1964 c) ergeben von der Universalgleichung stark abweichende Werte, wenn größer als 3–5 wird.
• 5 . Aus der Permeabilitätsgleichung (9) von Stadelmann (1956) wird abgeleitet, daß bei verschieden großen Zellen von ähnlicher Gestalt und gleicher Permeabilität die zur Rückdehnung benötigte Zeit der “linearen Zellgröße” etwa proportional ist.
• 6 . Auf Grund der Überlegungen über die Zellgröße und Rückdehnungsgeschwindigkeit dürfen wir für Convallaria auf eine mittlere Harnstoffpermeabilitätskonstante von 15 · 10^-8 cm/sec schließen, während für Allium diese Konstante im Mittel 2–3 · 10^-8 betrug (Stadelmann und Wattendofrf 1966, Tab. 9).
• 7 . Die absoluten Permeabilitätskonstanten für Malonamid liegen bei unbestrahlten Convallaria-Zellen mit 2,2 · 10^-8 cm/sec in der gleichen Größenordnung wie bei Allium-Zellen für Harnstoff. Wie erwartet, benötigen die linear doppelt so großen Allium-Zellen mit 500 bis 1000 Minuten etwa doppelt so viel Zeit zur Rückdehnung in Harnstoff, wie die Convallaria-Zellen mit 250 bis 500 Minuten in Malonamid.
• 8 . Hofmeister (1963) stellte absolute Permeabilitätskonstanten für Harnstoff, Malonamid und Wasser zusammen und verglich ihre Relationen. Die Kontrollen von Convallaria lassen sich in diese Tabelle gut zwischen die Landpflanzen Majanthemum und Taraxacum einordnen, wie Tabelle 6 zeigt.

     

Das Wachstum von Nitzschia actinastroides (Lemm.) v. Goor im Chemostaten bei limitierender Phosphatkonzentration1

Wachstum und Phosphatbedarf der Diatomee Nitzschia actinastroides (Lemm.) v. Goor wurden in einer axenischen, phosphatlimitierten Chemostatkultur untersucht Die maximale spezifische Wachstumsrate μ_m betrug 0,087(h^-1) bei 23°C im Dauerlicht, die Sättigungskonstante K_s 0,4 μg/1 P. Bei halbmaximaler Wachstumsrate lag der Schwellenwert für P_o (P-Konzentration im Zufluß) bei etwa 10 μg/1. Oberhalb von P_o ～ 35 μg/1 begann CO₂, wachstumslimitierend zu wirken Der Ertragsfaktor Y nahm mit steigender Wachstumsrate und zunehmender Wachstumslimitierung durch andere Faktoren als Phosphat ab. Nur beim Chlorophyll-a-Gehalt als Bezugsgröße blieb er konstant Die maximale Produktionsrate, bezogen auf Zellkonzentration und Trockengewicht, wurde bei 0,5 μ_m erreicht. Für Zellstickstoff- und Chlorophyll-a-Gehalt der Kultur stieg sie bis zur höchsten untersuchten Wachstumsrate (0,75 μ_m) weiter an Die Korrelation zwischen Wachstumsrate und Substratkonzentration folgte ab μ ≤ 0,45 μ_m der Monod schen Gleichung. Bei kleineren Werten begann eine zusätzliche Wachstumslimitierung durch andere Faktoren, welche eine Unterschreitung von μ = 0,2 μ_m verhinderten. Dabei spielte wahrscheinlich die bei kleinen Wachstumsraten unzureichende Synthese eines wachstumsfördernden Exkrets eine wesentliche Rolle     

CO2-Gaswechsel und Transpiration von Sonnen- und Schattenblättern bei unterschiedlichen Strahlungsqualitäten

Mit einem tragbaren digitalen Spektralphotometer werden im Schatten-und Sonnenblattbereich einer Buchenkrone (Fagus sylvatica L.) die Photonenbestrahlungsstärken in Abhängigkeit von der Wellenlänge der sichtbaren Strahlung (403 bis 712 nm) ermittelt und im Klimaraum bei energiegleicher roter (Max. 660 bis 680 nm), grüner (Max. 520 bis 580 nm) und blauer (Max. 420 bis 470 nm) Strahlung die CO₂-Aufnahme bzw. -Abgabe und Transpiration von Blättern aus diesen Kronenbereichen gemessen. Die im Schattenbereich der Krone aufgezeichneten Spektralkurven zeigen ein ausgeprägtes Energiemaximum zwischen 540 und 600 nm; bei diesen Wellenlängen kann die Strahlung um 35 % energiereicher sein als bei 460 bis 510 nm und 630 bis 680 nm. In Nähe der Sonnenblätter steigen die spektralen Photonenbestrahlungsstärken angenähert linear von 403 bis 712 nm an. Bei grüner Strahlung geringer Intensität (0 bis 60 μ einsteins · m^?2 · s^?1) sind die CO₂-Nettoassimilationsraten beider Blattypen kleiner als bei roter und blauer; diese Depression fällt bei den Sonnenblättern (70 % weniger) stärker ins Gewicht als bei den Schattenblättern (36 % weniger). Der Strahlungskompensationspunkt des CO^2-Gaswechsels der Sonnenblätter liegt unter grüner Bestrahlung deutlich höher (25 ± 5 μ einsteins · m^?2 · s^?1, Bezugsgröße: Trokkengewicht). Dagegen wird die Photosynthesebilanz der Schattenblätter in allen drei Fällen schon bei 5 ± 3 μ einsteins · m^?2 · s^?1 positiv. Beide Blattypen transpirieren unter grüner Strahlung weniger als unter roter und blauer. Es muß angenommen werden, daß sich aus der qualitativen Änderung der Strahlung im Schattenblattbereich insgesamt für Wasserhaushalt und Stoffproduktion der Buche kein erheblicher Nachteil ergibt.     

Die Rolle der Phenylalanin-Ammonium-Lyase bei der Biosynthese der roten Wandfarbstoffe in Sphagnum magellanicum

An der Biosynthese der roten Wandfarbstoffe von Sphagnum magellanicum (Abb. 1) ist der Phenylpropanstoffwechsel beteiligt. Das Schlüsselenzym der Phenylpropansynthese, die L-Phenylalanin-Ammonium-Lyase (PAL), wird durch daß Phenylalanin-Analogon L-α-Aminooxy-β-phenylpropionsäure (AOPP) kompetitiv gehemmt. Der K_i-Wert beträgt 3,7·10^—8 M. Appliziert man den Inhibitor in vivo unter Bedingungen, die die Wandfarbstoffsynthese normalerweise auslösen, steigt der endogene Phenylalaningehalt etwa auf daß Dreifache des Wertes der Kontrollen, und die Umfärbung bleibt aus. In übereinstimmung mit den Ergebnissen der Strukturaufklärung folgt daraus, daß zumindest der Ring E und die C-Atome 2, 3 und 4 aus Phenylpropanvorstufen entstehen. Untersuchungen zum PAL-Aktivitätsverlauf im Verlaufe der Pig     

The site of action of pyrethrin I in the nervous system of the cockroach Periplaneta americana

Spontaneous nervous activity in the sixth abdominal ganglia of the cockroach is increased by much smaller concentrations of pyrethrin I than are needed to affect conduction in giant fibre axons, suggesting that the fatal lesions caused by pyrethrin I may be within the ganglia rather than associated with axonic conduction.Pyrethrin I is about 30 times more active than allethrin (Narahashi, 1962, a & b) against conduction in giant fibres.

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Zusammenfassung Neurophysiologische Methoden wurden angewendet, um die Wirkung von Pyrethrin I auf die Leitung von Aktionspotentialen in Riesenfasern und den Umfang der Spontanaktivität im 6. Abdominalganglion erwachsener männlicher Küchenschaben festzustellen. In Versuchen an isolierten Nervenpräparaten hatten Pyrethrin I-Konzentrationen von weniger als 10^-7 M wenig Wirkung auf die Riesenfasern, während so geringe Konzentrationen wie 10^-10 M im Ganglion die Höhe der Aktivität beeinflußten. Riesenfasern von Küchenschaben, die vorher örtlich mit DL95s von Pyrethrin I behandelt worden waren, wurden 1–4 Stunden nach der Vergiftung stark beeinflußt, wenn die Insekten stark angegriffen waren, doch war die Aktivität im 6. Abdominalganglion zu diesem Zeitpunkt stark erhöht. Einige intraganglionäre Neurone sind also gegenüber der Vergiftung mit Pyrethrinen wesentlich empfindlicher als die Riesenfasern, was darauf hindeutet, daß die gefährlichen Schädigungen durch Pyrethrine wahrscheinlich eher innerhalb der Ganglien als in peripheren Nerven auftreten.Die Wirkung von Pyrethrin I an Riesenfasern ähnelt den von Narahashi (1962 a+b) für Allethrin beschriebenen, doch war Pyrethrin I etwa 30mal aktiver.

     

Zur Frage des Einflusses von Spurenelementen auf Bacillus asterosporus

Zusammenfassung Es wurde mittels Trübungsmessung der Einfluß von Chloriden, Nitraten und Sulfaten der Schwermetalle Kupfer, Zink und Kobalt auf das Wachstum von Bacillus asterosporus im Konzentrationsbereich von 1–14·10^-7 mol/ml synthetischer Nährlösung geprüft. Dabei konnte nur durch Kobalt in hoher Verdünnung eine Wachstumsförderung bis zu 100% erzielt werden, während die beiden anderen Schwermetalle toxisch wirkten. Der Einfluß der gleichzeitig vorhandenen Anionen erscheint dabei von untergeordneter Bedeutung. Mit Bor, als Borax dem Nährmedium zugesetzt, konnte im Konzentrationsbereich von 2·10^-7 Mol/ml auch eine Wachstumsförderung erzielt werden.Auf chemischem und radiochemischem Wege wurde schließlich übereinstimmend festgestellt, daß Bac. asterosporus im Bereich der das Wachstum am stärksten anregenden Konzentration von Co(NO₃)₂ eine bestimmte Kobaltmenge adsorptiv oder intracellulär festhält. Die Frage nach dem Sitz des fixierten Kobalt konnte nicht eindeutig geklärt werden.Über Versuche zur Klärung des Kobalteinflusses auf den Abbau von Glucose und die Abgabe von Gärungskohlensäure durch Bacillus asterosporus wird demnächst berichtet werden.     

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.     

THE MECHANISM OF MALATHION-RESISTANCE IN THE BLOWFLY CHRYSOMYA PUTORIA

DER MECHANISMUS DER MALATHION-RESISTENZ BEI DER SCHMEISSFLIEGE CHRYSOMYA PUTORIA 1. Der zu dieser Untersuchung benutzte resistente Stamm von Chrysomya putoria stammt aus dem Kongo, wurde aber vorher etwa 6 Jahre lang im Labor gezüchtet. Frühere Untersuchungen ergaben, daß (1.) seine Resistenz hochspezifisch gegen Malathion und Malaoxon gerichtet ist, (2.) diese Resistenz durch nichtgiftige, dreifach substituierte Phosphor-Verbindungen überwunden werden kann, die als Malathion-Synergisten wirken, und (3.) diese Resistenz durch ein einzelnes, dominantes autosomales Gen vererbt wird. 2. Wenn der Stamm zu Homozygotie selektiert wurde, war er beträchtlich weniger fruchtbar als ein empfindlicher Schmeißfliegen-Stamm. Vergleichende Messung der Lebensdauer, Eiproduktion, Schlüpf-, Verpuppungs- und Puppenschlupfraten zeigte, daß der einzig deutliche Unterschied darin bestand, daß die Anzahl der täglich pro Weibchen produzierten Eier bei dem resistenten Stamm nur etwa halb so groß war wie die des anfälligen. 3. Durch Vergleich der entsprechenden LD 50-Werte der beiden Stämme wurde ein Resistenzspektrum für Malathion-Analoge erhalten und mit ähnlichen Spektren für Stubenfliegen und Mücken verglichen. Wie bei anderen Insekten wurde festgestellt, daß für die Resistenz die Alkyloxy-Gruppe im Malathion-Molekül entscheidend ist (höchste Resistenz mit Methoxy). Die Natur des Carboxy-Alkyl-Restes war relativ unwichtig. 4. Die Kutikula-Durchdringungsrate des Malathion war in den beiden Stämmen etwa die gleiche. 5. Der Malathion-Abbau durch den larvalen Fettkörper in vitro wurde gaschromatogra-phisch gemessen und im resistenten Stamm größer befunden. Dieses Verfahren war jedoch nicht ideal und alle weiteren Versuche wurden daher mit ¹⁴C-markiertem Malathion durchgeführt. 6. Abbauprodukte des Malathion, die von larvalem Fettgewebe in vitro entstanden, wurden durch Dünnschichtchromatographie getrennt. Die einzige festgestellte Verbindung entsprach dem Rf-Wert von Malathion-Monoacid. Die Anreicherung desselben entsprach dem Verlust an Malathion und war bei dem resistenten Stamm durchgehend größer. 7. Die symmetrischen, dreifach substituierten Phosphor-Verbindungen, welche sich in früheren Untersuchungen vorzugsweise in resistenten Stämmen als Synergisten von Malathion erwiesen hatten, wurden auf ihre Wirkung beim in vitro-Abbau von Malathion geprüft. Der Abbau wurde in beiden Stämmen bis auf einen Rest verhindert, der geringer war als der des nichtverhinderten empfindlichen Stammes. Andere Synergisten wurden ebenfalls, aber mit unterschiedlichen Ergebnissen erprobt; jedoch war keiner ebenso wirksam wie die der ursprünglichen Serien, die für Carboxyesterase-Hemmer gehalten werden. 8. Larvale Fettkörper wurden homogenisiert und durch Zentrifugieren in verschiedene Fraktionen getrennt. Maximaler Malathion-Abbau war nachweislich mit der Mikrosomen-Fraktion verbunden. 9. Eindringen und Abbau des Malathion wurden in vivo an erwachsenen Schmeißfliegen untersucht. Das Eindringen verlief beim resistenten Stamm etwas schneller, während dann im Inneren Malathion-Monoacid immer doppelt so hoch war wie Malathion. Das Umgekehrte galt für den empfindlichen Stamm. 10. Gewebe adulter Schmeißfliegen wurden homogenisiert und zentrifugiert (wie die larvalen Fettkörper) und wieder fand sich die maximale Aktivität in der Mikrosomen-Fraktion. 11. Die Eigenschaften der Esterasen beider Stämme wurden untersucht. Die Cholinesterase-Niveaus waren etwa gleich, aber die Ali-Esterase-Aktivität betrug in dem resistenten Stamm nur 10–20% der im empfindlichen gefundenen. 12. Homogenisierung und Zentrifugierung der Gewebe zeigten, daß die Ali-Esterase-Aktivität in der Mikrosomen-Fraktion lokalisiert ist. 13. Beide Stämme wurden gekreuzt. Die auf Resistenz ausgelesene Hybridnachkommenschaft hatte niedrigere Ali-Esterase-Spiegel. Paarungen innerhalb eines auf niedrigen Ali-Esterase-Gehalt ausgelesenen Hybridstammes ergaben eine hochresistente Nachkommenschaft.     

Energy Sources for the Absorption of Rubidium by Chlorella

Die aktive (stoffwechselabängige) Aufnahme von Radiorubidium aus 8.10^?5 molarer Lösung durch Chlorella pyrenoidosa wurde in Langzeitversuchen (1–2 Tage) untersucht. Die Annahinc ist, daβ die dafür notwendige Energie in Form von ATP bereitgestellt werden muβ. Es wurde gefunden, daβ Gegenwart von Na- Oder Cl-Ionen für die aktive Rb-Aufnahme nicht notwendig ist; die Rb-Pumpe ist also nicht an eine Na- Oder Cl-Pumpe gekoppelt. Vorbeladene Chlorella gibt Rb über längere Zeiten langsam an das Medium ab. Durch Experimente im Licht bzw. Dunkel und in Gegenwart bzw. Abwesenheit von Luft wurde gezeigt, daβ bei 9000 lux die Beleuchtung mehr Energie für die aktive Aufnahme erbringt als die Atmung. Der Ersatz von Luft durch Sauerstoff hat keine Auswirkung. Die Versorgung mit ATP durch Atmung—nicht aber durch (zyklische) Photophosphorylierung—wird durch 5.10^?4 M DNP weitgehend unterdrückt. Die aktive Aufnahme ist klein, wenn sie sich nur auf Glykolyse stützt. Gleichzeitige Einwirkung von Licht, Luft (Sauerstoff) und DNP auf Chlorella führt zu irreversibler Schädigung und Ausbleichung der Algen. Sie hören auf, Rb aufzunehmen und verlieren vorher absorbiertes Rb wieder. Gründe für diesen Effekt werden diskutiert. Die aktive Aufnahme von Rb wird durch 5.10^?2 M Glukose gefördert, u.z.w. im Licht und im Dunkel, in Luft- und in Stickstoffatmosphäre. In dieser Beziehung unterscheidet sich die aktive Rb- von der aktiven Bromid-Aufnahme. Die Förderung durth Glukose wird durch DNP gehemmt, ausgenommen im Dunkel in Stickstoffatmosphäre. In Gegenwart von DNP wird die Rb-Aufnahme durch 1% CO₂ sowohl im Licht als auch im Dunkel stark herabgedrückt.     

Wasser- und Salzverhältnisse bei Halophyten der Salzsteppe in Utah/USA

Die beiden Xerohalophyten Atriplex confertifolia (Torr. und Frem.) S. Wats. und Ceratoides lanata Nevski (= Eurotia 1.), die im Mittelwesten der USA auf mäßig salzhaltigen, feinkörnigen Böden vorkommen, zeigen ein sehr unterschiedliches ökophysiologisches Verhalten. Einige der umfangreichen Untersuchungen an Atriplex confertifolia (C4-Pflanze) und Ceratoides lanata (C3-Pflanze) im Rahmen des IBP Desert Biome werden im Zusammenhang mit dem Salzhaushalt diskutiert. Analysen der Salzgehalte verschiedener Pflanzenorgane werden verglichen. Der potentielle osmotische Druck des Zellsaftes bleibt bei Ceratoides lanata bei etwa —30 bar, bei Atriplex confertifolia fällt er im Sommer bis —200 bar (Preßsaft ganzer Blätter). Parallel laufen starke jahreszeitliche Schwankungen der Salzgehalte. Atriplex confertijolia weist im Mittel ein K+/Na+-Verhältnis von 0,25 auf (Ceratoides lanata etwa 20) und ein SO₄ = / Cl? –Verhältnis von etwa 0,04 (Ceratoides lanata von etwa 0,15). Ceratoides lanata gehört zu den Arten, die die Salzaufnahme schon im Wurzelbereich weitgehend ausschließen, ähnlich den Nichthalophyten; Atriplex confertifolia ist dagegen “salzdurchströmt” und salzt durch Blasenhaare ab. Der Salzgehalt dieser Haare ist sehr hoch: 18% Na+, bezogen auf TG, = 9,3 M Na+. Durch Waschen der Blätter gehen nur geringe Salzmengen in Lösung. Die beiden Arten sind aufgrund sehr unterschiedlicher Strategien des Gesamtmetabolismus den dortigen Standortsbedingungen angepaßt. Je nach Zusammenspiel der Außenfaktoren fluktuiert das Konkurrenz-Gleichgewicht. Für eine Reisebeihilfe und finanzielle Unterstützung bin ich der Deutschen Forschungsgemeinschaft zu Dank verpflichtet. Mein herzlicher Dank gilt auch dem Ecology-Center in Logan/Utah, insbesondere Herrn Prof. Dr. M. M. Caldwell für seine vielseitige Hilfe vor, während und nach meinem Aufenthalt.     

Aktivität TTC- reduzierender Enzyme in Boden und Pflanze unter dem Einfluß von Blei im Boden

Vicia faba und Zea mays wurden auf Böden mit unterschiedlichem Bleigehalt gezogen. Die Aktivität TTC-reduzierender Enzyme im Boden und in den Pflanzen wurde untersucht. Als Folge der Bleibelastung kann die Aktivität TTC-reduzierender Enzyme in Boden und Pflanze im Vergleich zur Kontrolle gehemmt oder stimuliert sein. Diese Enzymreaktionen werden als Überlagerung von enzymhemmenden Kontakteffekten mit Blei und sekundären, stimulierend wirkenden Bleieffekten erklärt. Die unterschiedlichen Ergebnisse bei Vicia und Zea sind auf die unterschiedliche Bleiempfindlichkeit der beiden Pflanzen zurückzuführen, dürften aber auch als Reaktion auf die Auswirkung von Blei auf das Substrat Boden zu verstehen sein.     

Steuerung des Wachstums und der Morphogenese von Zellkulturen ausCrepis capillaris durch Licht und Phytohormone

Zusammenfassung Licht stimulierte das Wachstum der Zellen von Kalluskulturen ausCrepis capillaris, die auf einem modifizierten Medium nachMurashige undSkoog wuchsen. Die höchste Frischgewichtszunahme erreichten die Kulturen im Hellrotlicht (570% in 3 Wochen), die niedrigsten Werte (220%) wurden bei der Dunkelkultur gemessen. Im Dunkelrotlicht (740 nm) und Blaulicht (410 nm) ist das Kalluswachstum mit Frischgewichtszunahmen von 380% identisch.Kinetin konnte den wachstumsfördernden Effekt des Hellrotlichts (660 nm) ersetzen. In Gegenwart von Kinetin (10^–6 g/ml) wurde im Dunkelrotlicht die Frischgewichtszunahme pigmentfreier Zellen von 380 auf 790%, im Dunkeln von 220 auf 850% pro Kulturperiode erhöht. Das Wachstum des chlorophyllhaltigen Kallus im Blaulicht konnte dagegen durch Kinetin nicht gefördert werden.Sowohl Kinetin als auch Hellrotlicht erhöhten die Zellteilungsrate in den Kalluskulturen. Das Phytohormon war dabei wirksamer als das Licht. Auf SD-Medium ohne Kinetin betrug die durchschnittliche Generationszeit der Kalluszellen im Hellrotlicht 7,7 Tage, im Dunkeln 12,3 Tage. In Gegenwart von Kinetin wurde die Generationszeit der Kalluszellen bei Dunkelkultur auf 6,5 Tage verringert, das entsprach etwa einer Verdoppelung der Zellteilungsrate. Die Teilung der Crepiszellen wurde im Blaulicht durch Kinetin nicht gefördert.Die Proteinsynthese, gemessen durch den Einbau von¹⁴C-Leucin in die Gesamtproteinfraktion, war im Hellrotlicht um 55 bis 80% höher als im Blaulicht, im Dunkelrotlicht und im Dunkeln. Parallel zur Wachstumsförderung stimulierte Kinetin die Proteinsynthese. Die Einbaurate von¹⁴C-Leucin wurde um 70 bis 115% gesteigert, wenn die Kulturen im Dunkelrotlicht oder im Dunkeln den Kinetinzusatz erhielten. Im Blaulicht förderte Kinetin die Proteinsynthese nicht.Die morphogenetischen Eigenschaften der Crepiskulturen wurden ebenfalls durch Licht und Phytohormone beeinflußt. Gibberellin (10^–6–10^–9g/ml) induzierte im Zusammenwirken mit Blaulicht die Regeneration von Sprossen und Blättern in 41/2 Jahre alten chlorophyll-haltigen Crepiskulturen, die seit Jahren nicht mehr zur Regeneratbildung angeregt werden konnten. Es ist das erste Mal, daß dieses Phänomen nachgewiesen werden konnte. 50% dieser Kulturen bildeten nach 6wöchiger Kultur auf gibberellinhaltigem Medium im Blaulicht Blätter und Sprosse. In den chlorophyllfreien Rotlicht- und Dunkelkulturen entwickelten sich unter den gleichen Bedingungen keine Regenerate.

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Regulation of growth and morphogenesis in cell cultures ofCrepis capillaris by light and phytohormones

Summary Growth of green and chlorophyll-free cultures isolated from the leaves ofCrepis capillaris on SD-medium was stimulated by light, but different wavelengths had differential effects on growth. The highest increase in fresh weight (570% in 3 weeks) was attained in red light, whereas growth was strongly reduced in darkness (220% increase in 3 weeks). Increase in fresh weight in far-red or in blue light (380% in 3 weeks) was lower than in red light but significantly higher than in darkness.The promoting effect of red light on cell growth could be completely replaced by kinetin with an increase in the fresh weight of up to 790% in far-red and to 850% in darkness in the presence of kinetin (10^–6 g/ml). In contrast growth of green cultures in blue light could not be enhanced by kinetin. Cell division was stimulated by kinetin as well as by red light (660 nm). The mean generation times of cells growing on SD-medium were 7.7 days in red light but 12.3 days in darkness. Enhancement of cell division by kinetin resulted in a marked reduction of the mean generation times of the callus cells. In far-red light the mean generation time was shortened from 9 to 6.7 days and in darkness from 12.3 days to 6.5 days. This means a nearly twofold increase in cell division rate. However in blue light cell division was not stimulated by kinetin.Protein synthesis as measured by the incorporation of¹⁴C-leucin was much higher in red light (55–80%) than in blue, far-red or in darkness. Protein synthesis was considerably enhanced (70–115%) in far-red or darkness if callus cells were grown in the presence of kinetin. But in blue light it was hardly stimulated even in the presence of kinetin. The morphogenetic behaviour of cultures fromCrepis capillaris was markedly changed by light and phytohormones. Green cultures grown for 4 1/2 years recovered their organ forming capacity only if they were cultured in blue light in the presence of gibberellic acid. After 6 weeks of sub-culture in blue light on SD-medium supplemented with gibberellic acid (10^–6–10^–9 g/ml) nearly 50% of the green cultures produced shoots and leaves. This is the first report about this phenomenon. Chlorophyll free callus did not form organs in red light or darkness.

     

Über die Hemmung der molybdänabhängigen Nitratreduktase durch Wolframat bei Neurospora crassa

Zusammenfassung Wolframat (als Na₂WO₄) erwies sich auch bei Neurospora crassa 3a6A als kompetitiver Antagonist für Molybdän; es inhibiert in 10⁵fach höherer Konzentration den Molybdäneffekt an der Nitratreduktase vollständig, in 10⁴fach höherer Konzentration um etwa 70%. Die 100fache Menge Wolfram ist ohne Einfluß auf den Funktionsablauf des Molybdäns an der Nitratreduktase von Neurospora crassa 3a6A.     

Die Wirkung von SO2 und Bisulfitverbindungen auf Photosynthese,Ionentransport und Spaltöffnungsregulation bei Blättern von höheren Pflanzen

Das als Verbrennungsprodukt entstehende Schwefeldioxid belastet unsere Atmosphäre als Schadgas in zunehmendem Maße. Begasung von Blättern höherer Pflanzen mit SO₂ führt zu akuten (Wasseraustritt aus den Zellen in die Interzellularräume) und chronischen (Chlorophyllabbau, Nekrosen) Schädigungen. SO₂ hemmt die Photosynthese und beeinträchtigt den Mechanismus der Spaltöffnungsregulation: die Rate der Wasserdampfabgabe, CO₂-Aufnahme und SO₂-Aufnahme verläuft nach SO₂-Beimischung zur Atmosphäre in Form einer gedämpften Schwingung Bisulfitverbindungen (Bildung bei Lösung von SO₂ in Waser) wirken schon in geringen Konzentrationen (ab 0,5 mM) auf 0,5 mm dicke Blattstreifen, bevor äußerlich sichtbare Schädigungen auftreten: Die Wirkung der Bisulfitverbindungen wird als unspezifischer Membraneffekt diskutiert, dem bei höheren Konzentrationen spezifischere Enzymeffekte überlagert sein können

• a ) Hemmung der ¹⁴CO₂-Fixierung bei C₃- und C₄-Pflanzen;
• b ) Hemmung des ¹⁴C-Einbaus in die CO₂-Kurzzeit-Fixierungsprodukte, d. h. Hemmung der Synthese von 3-Phosphoglycerinsäure (3-PGS) bei C₃-Pflanzen und von Malat und Aspartat bei C₄-Pflanzen;
• c ) Steigerung der Synthese von 3-PGS bei Amaranthus durch 5 mM Glyoxal-Na-bisulfit, da CO₂ wohl direkt — nach Hemmung der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase im Mesophyll — in den Leitbündelscheiden fixiert wird;
• d ) Verminderung des ATP-Spiegels im Licht und im Dunkeln;
• e ) Hemmung der lichtinduzierten pH-Änderungen von Blattgewebe in ungepuffertem Medium;
• f ) Hemmung der Chloridaufnahme bei C₃- und C₄-Pflanzen im Licht wie im Dunkeln

Die Wirkung der Bisulfitverbindungen wird als unspzifischer Membraneffket diskutiert, dem bei höheren Konzentrationen spzifischere Enzymeffekte überlagert sein können.     

2. Heinz Gräser: Die Cofaktoren des Adeninabbaus in etiolierten Keimlingen von Zea mays

In Primärwurzelhomogenaten etiolierter Keimlinge von Zea mays wird Adenin unter Öffnung des Imidazolringes am Ureido-C-Atom (= C8-Atom) und unter Verlust des C8-Atoms auf die Pyrimidinstufe abgebaut. Der Abbau des Adenins und die Übertragung eines dabei entstehenden C1-Körpers auf andere Metaboliten (z.B. auf Glycin unter Serinsynthese) wird durch einige Cofaktoren katalysiert. Unter diesen erwies sich Folsäure bzw. gleichzeitige Applikation von Folsäure und PAB als besonders wirksam. Gleichzeitige Gaben von Folsäure und NADPH stimulieren den Adeninabbau ebenfalls. Somit dürfte es sich bei dem während des Adeninabbaus gebildeten Cl-Körper um N¹⁰-Formyltetrahydrofolsäure handeln. Die Wirkung der Folsäure kann durch Biotin und Vitamin B₁₂ noch verstärkt werden. Das Schicksal des nach Herauslösung des C8-Atoms aus dem Adenin verbleibenden Restkörpers von Pyrimidinstruktur ist im einzelnen noch undurchsichtig. Er wird möglicherweise zum 4,5-Diaminouracil oxydiert, das einen wirksamen Riboflavinpräcursor darstellt. Es wird vorgeschlagen, den dargestellten Verlauf des Adeninabbaus, der die Ureidstufe umgeht, als den ?Pyrimidinweg des Adeninabbaus” zu bezeichnen.     

Photoakkumulation bei Halobacíerium halobium1

Die photophobischen Reaktionen von Halobacterium halobium wurden mit Hilfe einer Populationsmethode untersucht. Step-down-Reaktionen führen zu Photoakkumulationen, während step-up-Reaktionen Entleerungen der Lichtfelder zur Folge haben. Im Weißlicht treten Photoakkumulationen bei niedrigeren und Fallenentleerungen bei höheren Beleuchtungsstärken (> 10 000 lx) auf, und zwar in Abhängigkeit von der Betriebsspannung und damit der Farbtemperatur der Quarz-Jodid-Lampen. Die Aktionsspektren der step-down- und der step-up-Reaktionen stimmen recht gut mit den von Hildebrand und Dencher (1974, 1975) ermittelten überein. Sie bestätigen die Existenz von zwei Photosystemen, PS 370 und PS 565. Doppelbelichtungsexperimente, in denen verschiedene Wellenlängen als trap- und background-Licht benutzt wurden, haben ergeben, daß die Photoakkumulationen in einer Lichtfalle von 565 nm durch eine background-Bestrah-lung von 392 nm völlig unterdrückt werden, sofern dessen Intensität den Schwellenwert der step-up-Reaktion überschreitet. Andererseits beeinflußt ein background von 565 nm die step-up-Reaktion überhaupt nicht. Triphenyl-methyl-phosphonium (TPMP+), ein Inhibitor membrangebundener Protonenpumpen, hemmt sowohl die step-up-als auch die step-down-Reaktion bei etwa den gleichen Konzentrationen, bei welchen es einen Abfall des Membranpotentials bewirkt (> 10—³ mol). Die step-down-Reaktion ist etwas empfindlicher gegen TPMP+ als die step-up-Reaktion. Diese Befunde lassen darauf schließen, daß die photophobische Reaktion von Halobacterium durch plötzliche Änderungen im steady state des Protonentransportes durch die Cytoplasmamembran verursacht werden, die ihrerseits Änderungen im Membranpotential zur Folge haben, die zum Bewegungsapparat, d. h. zu den Geißeln, geleitet werden.     

Über die Verwertung von Huminsäuren als Nährstoffquelle durch Mikroorganismen

Zusammenfassung Bei Prüfung von 3 verschiedenen Huminsäuren (Braunhuminsäure, Grauhuminsäure, synthetische Huminsäure) auf ihre Verwertbarkeit durch 18 Organismenstämme (vorwiegend Proactinomyceten, ferner Hefen, Corynebacterium-und Micrococcus-Arten) wurde der Stickstoff von allen Stämmen (auch Hefen) zu 2–10% verwertet, der Kohlenstoff nur von 2 Nocardia-Arten zu etwa 2%.Diese Versuche wurden durch Atmungsmessungen mit der Warburg-apparatur durchgeführt und ergänzt durch Versuche im Erlenmeyerkolben mit Bestimmung der N-Abnahme der Huminstoffe und im Falle der Hefen Zählung des Mikroorganismezuwachses; ferner durch Abnahme der Farbstoffintensität bei Messung mit dem Beckmann-Spektralphotometer.Mischkulturen wiesen gegenüber den Reinkulturen bessere Ergebnisse auf.Bei Zugabe von alkalischem Humat zur neutralen Nährlösung erfolgte eine erhebliche Bildung von Gas, das überwiegend aus CO₂ und etwas O₂ bestand. Die Braunhuminsäure zeigte keine Gasbildung.Die selbstextrahierte Grauhuminsäure wies mit der synthetischen Huminsäure große Übereinstimmungen auf, sowohl in den Analysenwerten als auch in den Versuchsergebnissen. Die synthetische Huminsäure enthielt heterocyclischen Stickstoff. Eine Braunhuminsäure aus Kasseler-Braun war nur sehr schlecht zu verwerten. Die synthetische Huminsäure erbrachte die besten Ergebnisse.Auszug aus der gleichlautenden Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen, November 1957.     

Zur Struktur von Reaktionszentren in phototrophen Bakterien: eine Standortbestimmung

Es ist gelungen, bakterielle Reaktionszentren-Komplexe (RC) ohne Lichtsammlerpigmente zu isolieren. Unsere Gruppe bearbeitet zur Zeit die Isolierung und Charakterisierung von Reaktionszentren aus Rhodospirillaceen. Bei phototrophen Bakterien sind 2 bis 4% des Bacteriochlorophylls mit einem Proteinkomplex assoziiert, in welchem sie durch aktinisches Licht oxidierbar sind und sich im Dunkeln wieder zurückreduzieren (P₈₇₀). Am besten untersucht sind RC-Komplexe von Rhodopseudomonas spheroides, R-26. Diese Mutante weist einen geringen Gehalt an Karotinoiden auf. Die RC-Komplexe werden mittels mild wirkender Detergenzien aus der Chromatophorenmembran solubilisiert. Sie enthalten je Mol RC 2 Mole BPhäo a, 4 Mole Bchl a, 1 Mol nichthämartig gebundenes Fe und 1 bis 2 Mole Ubichinon, die mit einem hydrophoben Trägerprotein assoziiert sind. Der Proteinanteil hat ein MW von etwa 7,5 10⁴ Dalton und ist aus drei verschiedenen Untereinheiten aufgebaut. Die größte der drei Untereinheiten kann vom Komplex wegdissoziieren, während die Pigmente an die beiden leichteren Untereinheiten gebunden bleiben und teilweise photochemische Aktivität bewahren. Die primäre, photochemische Reaktion ist ein lichtinduzierter Ladungstrennungsvorgang bei dem die RC-Bchl-Moleküle ein Elektron an einen Elektronenakzeptor abgeben. Als primäre Elektronenakzeptoren werden heute drei Möglichkeiten in Erwägung gezogen: Nichthäm-Eisen, Chinone und Ferrochinon-Komplexe. Es scheint, daß verschiedene Mikroorganismen ungleiche primäre Elektronenakzeptoren aufweisen. Energieübertragung in photosynthetischen Bakterienmembranen ist sehr wirkungsvoll. Weniger als 5% der absorbierten Photonen gehen als Fluoreszenzenergie verloren; der Rest führt zu Ladungstrennungen und Elektronentransport. Der hohe Wirkungsgrad muß durch charakteristische Strukturen, Umgebungsbedingungen und Interaktionen erklärt werden können. Interaktionen der Pigmentmoleküle untereinander, mit der Umgebung in der Chromatophorenmembran und mit den Trägerproteinen werden diskutiert als Standortbestimmung zur Beantwortung der Frage: Was macht die Bchl-Mole-küle des Reaktionszentrums geeignet, als Zentren des photochemischen Ladungstrennungsprozesses zu wirken? Ich danke den Mitarbeitern der Photosynthesegruppe Zürich für die kritischen Diskussionsbeiträge während des Kolloquiums über “Photosynthetische Membranen” an unserem Institut. Unsere Arbeit wird unterstützt durch den Schweizerischen Nationalfonds, NF-3.156-0.73, und die Fritz Hoffmann-La Roche-Stiftung.