28. U. Kull: Zum physiologischen Verhalten der Sedoheptulose im Rahmen des Kohlenhydrathaushaltes einiger Crassulaceen

• 1 . Sedoheptulose weist in Sempervivum tectorum deutliche jahresperiodische Gehaltsveränderungen auf. Sie ist am winterlichen Zuckermaximum führend beteiligt. Der Gehalt an Oligosacchariden zeigt ebenfalls ein Maximum im Winter. Dagegen erreicht die Menge der Stärke im Sommer die höchsten Werte.
• 2 . Durch Temperaturerniedrigung im Sommer kann bei Sempervivum und Bryophyllum eine Zunahme der Mengen an Sedoheptulose und anderen Zuckern erreicht werden. An dieser Zunahme ist der Photosynthesegewinn während der Kältebehandlung beteiligt. Temperaturerhöhung im Winter führt zu einer Abnahme der Zuckergehalte. Die Stärke verhält sich jeweils umgekehrt.
• 3 . In Phyllodien von Bryophyllum tubiflorum treten nennenswerte tagesperiodische Veränderungen der Sedoheptulosegehalte nicht auf.
• 4 . Es ist wahrscheinlich, daß die Sedoheptulose — und ebenso die in den Stengeln gefundenen Raffinosezucker — bei Bryophyllum als Transportkohlenhydrate fungieren.
• 5 . Bei Verdunkelung von Bryophyllum-Pflanzen beteiligt sich die Sedoheptulose an der fortlaufenden Abnahme des Kohlenhydratgehaltes nicht.
• 6 . Die Befunde werden in Zusammenhang mit der physiologischen Bedeutung und den möglichen Bildungswegen der Sedoheptulose diskutiert.

Herrn Prof. Dr. A. Arnold sowie Herrn Priv.-Doz. Dr. K. Jeremias danke ich herzlich für Anregungen, die sich aus verschiedenen Diskussionen ergaben. Für die Untersuchungen auf Zuckeralkohole danke ich Herrn S. Seybold . Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie der Vereinigung von Freunden der TH Stuttgart bin ich für Sachbeihilfen zu Dank verpflichtet.     

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.     

Ammoniak-Entgiftung durch Serotoninbildung in Samen von Juglans regia L

Während der Samenreife von Walnüssen (Julans regia L.) bilden sich in den Cotyledonen Proteinkörper aus, die Globoide, Globoidkavernen, Proteinkristalle und Proteinmatrix enthalten. In den Proteinkörpern wird Serotonin (5-Hydroxytryptamin) angehäuft, wie durch histochemische Analysen und nichtwäßrige Dichtegradientenzentrifugation gezeigt werden konnte. Die vorliegenden und unsere früheren Befunde zeigen, daß die Synthese des Serotonins und seine Ablagerung in den Proteinkörpern einen Mechanismus zur Ammoniakentgiftung darstellen: Ammoniak wird bei der, in den Plastiden ablaufenden, Tryptophansynthese verbraucht. Das Tryptophan wird dann in Serotonin umgewandelt, das die Tryptophansynthese durch ?feedback”-Hemmung der Anthranilat-Synthetase weniger stark beeinflußt. Das Serotonin wird schließlich durch Ablagerung in den Proteinkörpern aus dem Gleichgewicht herausgenommen und kann sich deshalb als Ammoniak-Entgiftungsprodukt anhäufen. Herrn Prof. Dr. Bergmann danken wir für wertvolle Anregungen, Herrn Dr. Kesselmeir für seine Hilfe bei der Herstellung der elektronenmikroskopischen Aufnahmen, Herrn E. Moll, Leiter des Botanischen Gartens der Stadt Köln, für die Beschaffung des Versuchsmaterials und Fräulein Helga Tiebel für die sorgfältige technische Hilfe bei der Durchführung der Versuche. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sei für die gewährte Unterstützung gedankt.     

Vergleichende elektronenmikroskopische Untersuchungen im Vegetationskegel von Selaginella martensii Entwicklungsstadien der Chloroplasten in Meristemen

Die elektronenmikroskopischen Untersuchungen an Selaginella martensii erbringen den Nachweis, daß sich die Chloroplasten in der Sproßspitze und den jüngsten Blättern unterschiedlich entwickeln:

• 1 . Die Proplastidenform ist einheitlich.
• 2 . In der Sproßspitze und dem jüngsten Stamm entstehen von der Höhe des dritten Blattansatzes abwärts eiförmige Chloroplasten (6 μ) mit Thylakoidstapeln ohne Zwischenstadien. Das Gebiet hat die geringste Belichtung im gesamten Beobachtungsraum.
• 3 . Im gleichen Gebiet wird im Problattspurmeristem die Entwicklung der Chloroplasten zurückgehalten: Das wird erkennbar in der Größe der Proplastiden (2 μ) und in einer geringen Membranausbildung.
• 4 . Die Entwicklung der becherförmigen Chloroplasten in den jüngsten Blättern weist ein Etioplasten-Zwischenstadium (16 μ) auf. Im fünften und sechsten Blatt sind zahlreiche Prolamellarkörper in den Chloroplasten vorhanden. Diese jungen Blätter erhalten eine höhere Lichtmenge als die Sproßspitze, aber eine niedrigere als die Außenblätter.

Daraus ergibt sich die Feststellung, daß ein Lichtmangel für das Auftreten von Prolamellarkörpern in Selaginella martensii nur bei einem Chloroplastentyp wirksam wird. Die determinierende Steuerung der Entwicklung erfolgt durch den Gewebezustand. Die Formenvielfalt der Merkmale der Selaginellaceae wird diskutiert. Für das stete Entgegenkommen und die Bereitstellung der Mikroskope im Institut für Elektronenmikroskopie am Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft danken wir Herrn Prof. Dr. Ing. E. Wiesenberger und für Vergleichsaufnahmen am Elmiskop 102 Frau Dr. C. Weichan . Das Pflanzenmaterial erhielten wir aus dem Berliner Botanischen Garten von Prof. Dr. Th . Eckardt .     

Probleme der Flechten-Chemotaxonomie — Stoffkombinationen und ihre taxonomische Wertung

Die Kombination (Koppelung) der Stoffe im Chemosyndrom kann gegenseitig oder einseitig obligat oder auch fakultativ sein. Dabei ist die Stellung der beteiligten eng verwandten Produkte im Rahmen der Biosynthese von Fall zu Fall verschieden. — Dem Chemotaxonomen kann die Berücksichrigung dieser Aspekte zumindest tendenziell als Anhaltspunkt dienen. Bei Vorkommen der Komponenten in verschiedenen Verwandtschaftskreisen wird man ein Chemosyndrom - also eine Kornbination biogenetisch eng verwandter Verbindungen - urn so eher als ein einziges Merkmal betrachten können, je seltener die Kombination aufgelöst ist. Zweifellos stellen der solitare Stoff als Einzelmerkmal und die ohne Ausnahme auftretende (obligate) Kombination als Einzelmerkmal nur Extreme einer gleitenden Reihe dar. Herrn Prof. Dr. E. KLUG (Berlin) danke ich für die Durchsicht des Manuskripts und für werrvolle Diskussion, Herrn H. LÜNSER für die sorgfältige Ausführung der Zeichnungen, Frau I. EGGERT, Frau C. MÜLLER und Frau 1. POHL für die Hilfen bei der Vorbereitung des Manuskripts. Herrn Dr. M. SEAWARD (Bradford) bin ich für Beratung und Diskussion in Zusammenhang mit der Form der englischen Zusammenfassung sehr zu Dank verpflichter,     

Beiträge zur Kenntnis südosteuropäischer und anatolischer Bart-Iris-Arten (Iridaceae)

In der vorliegenden Arbeit werden die Ergebnisse von Karyotypanalysen an Bart-Iris-Arten (Subgenus Iris) aus der Türkei und aus Jugoslawien mitgeteilt. Die untersuchten Pflanzen gehören zwei Series der Sect. Pogiris Tausch/ Subsect. Pogoniris (Spach) Benth. an. Zur Ser. Pumilae Lawr. zählen Lattica Boiss. & Heldr. (2n = 16) sowie I. mellita Janka, I. glockiana Schwarz und I. reichenbachii Heuffel (jede mit 2n = 24), während I. illyrica Tommas. (2n = 24) und Iris spec. (2n = 46, 48) die Ser. Elatae vertreten. I. glockiana wird dem Vorschlag von O. Schwarz (1934) folgend auf Grund morphologischer und karyologischer Eigentümlichkeiten wieder als eigene, jedoch näher mit I. mellita verwandte Art behandelt. Die nach einer modifizierten C-banding-Technik gefärbten Kerne enthalten 3,5 bis 4,3% Heterochromatin, das entweder in Form von NO-Bandenkomplexen ausschließlich auf die SAT-Chromosomen beschränkt ist (I. attica, I. reichenbachii, I. illyrica, Iris spec.) oder aber auch in parazentrischen bzw. telomerischen Banden sowohl von SAT- als auch von Nicht-SAT-Chromosomen in Erscheinung tritt (I. mellita, I. glockiana). Die zuletzt erwähnten Banden zeichnen sich häufig durch schwächere Färbung aus; in den meisten Fällen verschwindet die Farbe innerhalb von Wochen vollständig aus den Präparaten. Mögliche Gründe werden diskutiert. Gestützt auf die Bänderungsmethode ließen sich die bereits früher in konventionell gefärbten Präparaten gefundenen (ungeraden) SAT-Zahlen bestätigen; überdies konnte der Verdacht auf “verborgene” Satelliten an Chromosomen mit anderen sekundären Konstriktionen ausgeräumt werden. Im Gegensatz zu Feulgen-gefärbten Kernen tendieren die Chromosomen nach Giemsa-Behandlung im allgemeinen zu stärkerer Quellung, welche in den meisten Sippen (ausgenommen I. reichenbachii!) eine Längenzunahme des gesamten Chromosomensatzes zur Folge hat; ferner werden die Unterschiede zwischen den extremen Chromosomenlängen eines Komplements herabgesetzt und die Ausbildung stärker symmetrischer Karyotypen begünstigt. Diese Befunde wurden an Hand umfangreicher statistischer Erhebungen belegt. Für mannigfache Hilfe während eines Türkei-Aufenthalts des einen von uns (W.S.) wie auch für die Beschaffung von Lebendmaterial seltener Iris-Sippen danken wir insbesondere Frau Prof. Dr. A. Baytop und Herrn Prof. Dr. T. Baytop , Istanbul, sowie Herrn Dr. H. J. Leep , Wuppertal. Die Kultur des Materials hat uns Herr Prof. Dr. H. Merxmüller im Botanischen Garten München-Nymphenburg ermöglicht, wofür wir ihm bestens danken. Unser Dank gilt ferner Herrn Pfrof. Dr. G. Röbbelen und Herrn Dr. T. Attla , Göttingen, für wertvolle methodische Anregungen. Vor allem möchten wir Herrn Dr. H. Formanek , München, dafür danken, daß er uns in schwierigen Fragen der Makromolekular-Chemie stets bereitwilligst beraten hat. Die Arbeit wurde von Seiten der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert, wofür wir der Deutschen Forschungsgemeinschaft unseren besonderen Dank aussprechen.     

Systematische Holzanatomie einiger Rubiaceen

Im allgemeinen sind zwei Merkmalkomplexe charakteristisch im Holz der Rubiaceen, wobei eine gute Übereinstimmung zutrifft mit Genera, Triben und sogar Unterfamilien, wie diese nach Ansichten neuerer Autoren (bremekamp, verdcourt) aufgrund morphologischer Merkmale umgrenzt werden. Bei Ausnahmen handelt es sich fast immer um Gattungen, deren systematische Stellung unklar ist, wie z. B. Henriquezia. Auch Cinchona, von vielen Autoren als gattungsgleich mit Ladenbergia betrachtet, unterscheidet sich nach holzanatomischen Merkmalen von dieser Gattung und nimmt aus diesen Gründen eine Sonderstellung innerhalb der Tribus Cinchoneae ein. Rubia fruticosa sowie andere holzige Vertreter der vorwiegend krautigen Rubieae zeigen eine Struktur des Xylems, die so verschieden ist von denen der anderen Vertreter der Rubiaceen, daß eine Sonderstellung dieser Gruppe innerhalb der Familie vorgeschlagen wird. Für ihre Bereitwilligkeit, die Korrektur der deutschen Fassung zu versorgen, möchte ich an dieser Stelle Herrn P. R. H. Noorman herzlich danken, besonders bin ich auch Herrn Dr. H. R. Höster (Technische Universität Hannover) in dieser Hinsicht sowie für seine sorgfältige Beratung sehr großen Dank schuldig. Frau Dr. A. M. W. Mennega sei für die endgültige Fertigstellung des Manuskripts herzlichst gedankt. Bei der Fertigstellung der Abbildungen haben die Herren A. Kuiper und W. Scheepmaker mir wertvolle Hilfe geleistet.     

Zur Fortpflanzung der Cyanophycee Clastidium setigerum

Clastidium setigerum zeigt in Proben von fünf, z. T. auch ökologisch verschiedenen Fundorten immer die gleiche Entwicklung: es wird eine sterile Basalzelle gebildet, niemals zerfällt die ganze Pflanze in Sporen. Art- und Gattungsdiagnose sind entsprechend zu verändern. Die Sporen machen nach ihrer Entstehung bis zur Reife noch ein gewisses Längenwachstum durch. Manchmal lösen sie sich im Verband bleibend als Kette ab; diese Sporenkette besitzt ein charakteristisches aktives Bewegungsvermögen. Herrn Prof. Dr. Heinz Löffler , dem Leiter der Biologischen Station Lunz, danke ich auch an dieser Stelle für die Gastfreundschaft.     

Phytosoziologie, Ökologie und Systematik bei Flechten

In den letzten Jahren bemühte sich die systematische Forschung verstärkt, die oft sehr schematisch begrenzten Einheiten der Flechten mit modernen Methoden unter Berücksichtigung möglichst vieler Merkmale zu überprüfen und neu zu gliedern, Ökologische Merkmale wurden aber bei der Definition supraspezifischer taxonomischer Einheiten bei Flechten bisher kaum herangezogen. Eine Analyse der revidierten und neu gefaßten Taxa, z. B. innerhalb der Familie Lecideaceae, zeigt aber, daß diese Einheiten oft deutliche Parallelen und Schwerpunkte im ökologischen Bereich besitzen und sich somit ökologische Merkmale als zusätzliches Kriterium bei der Begründung von natürlichen Verwandtschaftsgruppen verwenden lassen. Andererseits kann eine stark abweichende Ökologie als Hinweis auf eine mögliche taxonomische Sonderstellung gelten (Beispiel: Ausgliederung von T. caradocensis als einziger Holzbewohner der Gattung Toninia aus diesem Genus), d. h., möglicherweise künstliche Taxa können für taxonomische Zwecke auf ökologisch und soziologisch auffallende Zäsuren hin untersucht werden. Derartige Querverbindungen zwischen Systematik und Ökologie finden sich besonders auf Gattungsniveau, lassen sich aber öfter auch in Familien hinein verfolgen. Somit können Fragen der Flechtentaxonomie niederer und mittlerer Kategorien durch Einbeziehung ökologischer Kriterien besser behandelt werden, als dies bei nur morphologischtypologischer Arbeitsweise der Fall ist. Um eine ökologische Affinität oder Zäsur zwischen Flechtentaxa aufzuzeigen, ist eine genauere Definition ihrer Ökologie nicht unbedingt notwendig. Eine ökologische Ähnlichkeit kann mit Hilfe pflanzensoziologischer Methoden nachgewiesen werden. Die Fruchtbarkeit der ökologisch-synökologischen Frageweise für die Flechtensystematik und die Bedeutung ökologischer Differenzierungen für die Evolution der Flechten werden diskutiert. Für wertvolle Diskussionen und Anregungen danke ich den Herren Dr. G. Kost (Tübingen), H. Oberhollenzer , Prof. Dr. J. Poelt (Graz), Dr. H. Schmalfuss und Dr. G. von Wahlert (alle Ludwigsburg) ganz herzlich.     

27. Gerhard Reichart: Die Synchronkultur von Spirogyra

Es wurden Bedingungen ermittelt, welche eine synchrone Kultur und vegetative Vermehrung von Spirogyra majuscula erlauben. Herrn Prof. Dr. W. Baumeister danke ich herzlich für personelle und apparative Unterstützung dieser Arbeit. Fräulein B. Zielstorff danke ich für ihre zuverlässige technische Mitarbeit.     

60. Reinhold Wejnar: Weitere Untersuchungen zum Einfluß der Temperatur auf die Bildung von Apfelsäure in Weinbeeren

• 1 . Der Äpfelsäuregehalt reifer Weinbeeren wird vorzugsweise von der Temperatur, nicht aber von der Niederschlagsmenge reguliert.
• 2 . Die Anzahl der Sommertage stellt einen einfach zu ermittelnden prognostischen Wert dar, der eine Vorausberechnung des ungefähren Äpfelsäuregehaltes gestattet.

Herrn Prof. em. Dr. H. Wartenberg und Herrn Prof. Dr. H. Augsten danke ich für die mir bei der Durchführung der Arbeit gewährte Unterstützung.     

Quantitative Bestimmung der wachstumsbedingten Veränderungen in der Ultrastruktur von frei suspendierten Kalluszellen der Petersilie (Petroselinum crispum [Mill.] A. W. Hill)1)

Mittels morphometrischer Methoden wurden die ultrastrukturellen Veränderungen, die in Petersilien-Kalluszellen in Suspensionskultur während des Kulturzyklus ablaufen, quantitativ erfaßt. Stichproben wurden in Abständen von fünf Tagen zu Beginn und zum Ende der logarithmischen Phase und in der stationären Phase der Kultur genommen Embryogenese, Zelldifferenzierungen und Chloroplastenentwicklung finden in den Kulturen nicht statt Nach Beginn der logarithmischen Phase haben die Zellen den höchsten durchschnittlichen Cytoplasmagehalt (55 Volumen-% gegen 40 Volumen-% Vakuolenanteil); das Cytoplasma weist die höchste Ribosomendichte auf, der Nucleolus erreicht seine maximale Ausdehnung Bis zum Ende der logarithmischen Phase erreichen Kern, Plastiden, Mitochondrien und der Golgi-Apparat ihre höchsten Volumenanteile bezogen auf das Cytoplasmavolumen. Die Zellen deponieren Stärke und ätherische Öle In der stationären Phase kommt es zur Vakuolisierung der Zellen (durchschnittlicher Vakuolenanteil 68 Volumen-% gegen 24 Volumen-% Cytoplasmaanteil). Die deponierte Stärke wird bereits zu Beginn der stationären Phase wieder mobilisiert Vom Beginn der logarithmischen Phase bis zum Ende der Kulturzeit kommt es nahezu zu einer Verdoppelung der Wandstärken. Die größte Zunahmerate fällt in die stationäre Phase Wir danken Herrn Prof. Dr. F. MAYER (Göttingen) und Herrn Dr. U. SEITZ (Tübingen) für anregende Diskussionen, Herrn Dr. W. ALFERMANN (Tübingen) für die Gaschromatographie, Fräulein I. HEIMES und Fräulein B. SCHÄFER für technisdie Assistenz. Der Deutschen Forschungsgemeinsdiaft (U.S.) und der Stiftung Volkswagenwerk wird für Sachmittelunterstützung gedankt.     

Chemosystematik heute

• 1 Basierend auf dünnschichtchromatographischen Methoden wird über einige neuere chemosystematische bzw. -taxonomische Ergebnisse mehrerer, quer durch das System reichender Angiospermenfamilien anhand von Beispielen berichtet. Bei der relativ “primitiven” Gattung Aconitum (Ranunculaceae) wird auf das Vorkommen des hochgiftigen Diterpen-Alkaloides Aconitin in fast sämtlichen europäischen Sippen hingewiesen; nur in A. lycoctonum L. ssp. ranunculifolium (Rchb.) Sch. und Keller aus den Alpes Maritimes (Südfrankreich) und der Sierra Nevada (Spanien) fehlt dieses.
• 2 Auch bei einer zweiten, phylogenetisch ursprünglichen Familie mit ebenfalls zentripetaler Staubblattentwicklung, den Onagraceae, wird anhand von über 20 Arten südamerikanischer Vertreter der Gattung Oenothera aus den Series Renneria, Allochroa und Clelandia gezeigt, daß nur sehr geringfügige chemische Unterschiede der Sippen vorliegen. Unter anderem treten intraspezifische Abweichungen auf, etwa bei Oe. picensis Phil. ssp. picensis und Oe. picensis ssp. cordobiensis Dietr., bei der Quercetin-3-0-Rhamnosid fehlt.
• 3 Im Gegensatz dazu wird bei den hochentwickelten, eine zentrifugale Andrözeumentwicklung besitzenden Valerianaceae festgehalten, daß in allen bisher untersuchten Sippen der Unterfamilie Valerianeae (neu u. a. in Valeriana thalictroides Graebn. und V. micropterina Wedd.) hochspezialisierte Inhaltsstoffe, sogenannte Valepotriate, vorkommen, während diese in der Subfamilie Nardineae fehlen.
• 4 Aber auch in Familien, die ein niederes Evolutionsniveau aufweisen, liegen signifikante, chemische Unterschiede vor — so bei den naheverwandten Flechtenarten Lecanora varia (Ehrh.) Ach. und L. conizaeoides Nyl. ex Cromb. (Lecanoraceae), die hauptsächlich Psoromsäure bzw. Fumarprotocetrarsäure und Protocetrarsäure besitzen.

Den Herren Dr. W. Dietrich (Düsseldorf; Oenothera), Prof Dr. C. Leuckert (Berlin; Lichenes), Prof. Dr. J. Poelt (Graz; Lichenes) und Dr. W. Schild (Saarbrücken; Valerianaceae) möchte ich für ihre Unterstützung herzlich danken.     

Chemische Zusammensetzung des Lipopolysaccharids eines Stammes von Rhizobium lupini

Die chemische Zusammensetzung des Lipopolysaccharids des Stammes R. lupini 16–2 wurde untersucht. Der Lipidanteil enthält die Fettsäuren Hydroxymyristinsäure, Myristinsäure und Palmitinsäure im molaren Verhältnis 4:1: 1. Folgende Zuckerkomponenten konnten nachgewiesen werden: Glucosamin, Galaktosamin, 2-Keto-3-desoxyoctonat (KDO), Rhamnose und wahrscheinlich Heptose. Der Phosphatgehalt betrug 2% (w/w). Rhamnose stellt 37% (w/w) des Gesamt-LPS dar. Dieser Zucker bildet wahrscheinlich die O-spezifischen Seitenketten. Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft unterstützt. Herrn Prof. Dr. K. Jann und Frau Dr. B. Jann möchten wir sehr herzlich für anregende Diskussionen danken. Frau Dr. I. Fromme danken wir für die Hilfe bei der gaschromatographischen Analyse.     

Lichtabhängige Insektizidwirkungen auf einzellige Algen

Bei der Einwirkung der Insektizide Sevin (Carbaryl) sowie Lindan und Dieldrin in Konzentrationen von 0,1 bis 100 ppm wurden eine Reihe von Schädigungen auf das Wachstum und den Stoffwechsel von Ankistrodesmus braunii und Anacystis nidulans beobachtet Alle drei Insektizide stören die Synchronisation von Ankistrodesmus-Kuturen und erniedrigen Chlorophyllgehalt, Trockengewicht, Photosynthese und Autosporenbildung. Die Autosporenbildung wird aber auch im Dunkeln direkt durch Sevin und Dieldrin gehemmt. Lindan erniedrigt Pigmentgehalt, Trockengewicht und Zellzahl ab 10 ppm, wenn es im Licht gegeben wird. Nach der Dunkelphase, bei der alle bisher untersuchten Größen konstant bleiben, verstärkt sich besonders die Hemmwirkung von 10 ppm Lindan auffällig im Licht. Die Photosyntheseaktivität und die Dunkelatmung zeigen bei niedrigen Lindan-Konzentrationen Förderungen, bei höheren Konzentrationen wachsende Hemmwirkungen. Hemmwirkungen entstehen und verstärken sich nur im Licht. Lindan wird bei Ankistrodesmus gegenüber dem Gehalt in der Nährlösung erheblich akkumuliert. Die Lindan-Konzentrationen sind bei den Lichtkulturen deutlich höher als bei den Dunkelkulturen. Die vorliegenden Untersuchungen wurden durch die finanzielle Unterstützung des Bundesministeriums für Forschung und Technologie ermöglicht. Für die methodischen Hinweise zur Vorreinigung und Extraktion des Lindan aus den Alpen danken wir Frau Dr. D. URBACH sowie Frau E. KAISER für gediegene technische Assistenz.     

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.     

Plastiden-Metamorphose und Pigmentgehalt in Kalluskulturen von Ruta graveolens L.

Die Ultrastruktur der Piastiden und der Pigmentgehalt in Kalluskulturen von Ruta graveolens L. wurden unter verschiedenen Kulturbedingungen untersucht. Die Entwicklung der Piastiden in Dauerlichtkulturen und in acht Wochen im Licht gewachsenen und dann verdunkelten Kalli entspricht einer Amyloplasten-Chloroplasten-Chromoplasten-Metamorphose. Dabei zeichnen sich die Chloroplasten grüner Kalli durch eine ungewöhnlich langgestreckte, äußere Form aus. In den Dauerdunkelkulturen werden keine Etioplasten, sondern zunächst wie in den Lichtkulturen Amyloplasten gebildet, aus denen sich verschieden gestaltete Leukoplasten entwickeln. Bei Belichtung der Dunkelkulturen findet eine Leukoplasten-Chloroplasten-Metamorphose statt. In bestimmten Entwicklungsstadien treten in den Piastiden kristallähnliche Körper auf. Grüne Kalli aus Lichtkulturen besitzen die typischen Pigmente grüner Blätter, allerdings in sehr geringer Menge. Kalli der Dauerdunkelkulturen bilden keine Chlorophylle und nur wenig Carotinoide, vor allem Neoxanthin und Violaxanthin. Während des Ergrünens belichteter Kalli aus ursprünglichen Dunkelkulturen nehmen der Chlorophyll- und Carotinoidgehalt der Kalli stark zu. Dabei bildete sich im Laufe mehrerer Wochen nach unterschiedlich intensiver Synthese der einzelnen Pigmente die Gesamtpigmentgarnitur der Lichtkulturen aus. Während der Alterung der Kalli im Licht und im Dunkeln nehmen die Chlorophyll- und Carotinoidgehalte der Kalli stark ab. Unser Dank gilt für anregende Diskussion und für Mithilfe bei der Untersuchung am Elektronenmikroskop Herrn Dr. O. Grundler sowie für ausgezeichnete technische Mitarbeit Frau A. Peschke , Frau M. Nöth und Frau A. Krüger. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft sind wir für Sachbeihilfen und der Universität Würzburg für ein Forschungsstipendium (an R. K.) zu Dank verpflichtet.     

Synthese von Pigmenten und Entwicklung des Photosyntheseapparates in einigen Höheren Pflanzen

Die Synthese von Pigmenten und die Entwicklung des Photosyntheseapparates wurde an Keimlingen von Ephedra distachya und Welwitschia mirabilis untersucht, die im Dunkeln bzw. im Licht angezogen wurden. Zum Vergleich wurden Keimlinge der “typischen” Gymnosperme Pinus silvestris untersucht. Die Chlorophyllbildung bei Keimlingen von Welwitschia gleicht derjenigen der Angiospermen, sie synthetisieren Chlorophyll nur im Licht und entwickeln parallel dazu einen funktionsfähigen Photosyntheseapparat. Ephedra bildet ebenso wie die Gymnosperme Pinus Chlorophyll auch im Dunkeln. Die Dunkelsynthese von Chlorophyllen bei Pinus und Ephedra wird nach Überführung ins Licht (nach einer eintägigen lag-Phase) erhöht fortgesetzt. Dunkelangezogene Keimlinge zeigen keine Photosynthesekapazität. Erst nach 5 bis 10 Minuten Dauerlicht beginnt die Sauerstoffentwicklung. Wird die photosynthetische O₂-Entwicklung während der weiteren Ergrünung auf gleichen Chlorophyllgehalt bezogen, zeigt sich während der ersten beiden Tage im Licht ein steiler Anstieg, gefolgt von einem kontinuierlichen Abfall. Dieser wird hervorgerufen durch bevorzugte Synthese von Antennenchlorophyll, welches für eine bessere Ausnutzung von Licht geringerer Intensität sorgt. In der Chlorophyllbiosynthese und der Entwicklung des Photosyntheseapparates folgt Welwitschia den Charakteristika der Angiospermen, während Ephedra ausgesprochene Gymnospermenmerkmale zeigt. Wir danken Prof. Dr. C. H. Bornman und der Staatsdarre Wolfgang (Hanau) für die Überlassung von Samen von Welwitschia mirabilis bzw. Pinus silvestris und Frau I. Krieger und Herrn H. Becker für wertvolle Hilfe bei der Anfertigung des Manuskriptes.     

9. H. Kugler: UV-Male auf Blüten

Auf Grund des bisher untersuchten Materials läßt sich folgendes Bild über die UV-Musterung von Blüten entwerfen: Die Blütenmusterungen beruhen auf Pigmenten, deren Reflexionsspektren nur im kurzwelligen (UV-Male) oder nur im langwelligen oder in beiden Bereichen (sichtbare Male) liegen. Bei radiär entwickelten Scheiben-, Trichter-, Glocken- und Stieltellerblumen treten auch im UV-Bereich nur radiäre Zeichnungen, Strich- und Fleckenmale, ferner bei Sternfiguren auch radiale Musterungen, wenn der Stern aus verschieden stark reflektierenden Kelch- und mit ihnen alternierenden Kronblättern zusammengesetzt ist (z.B. Acer platanoides), auf. Bei den genannten Formen komomen Nur-UV-Male in 26%, sichtbare in 30% der Fälle, also fast ebenso oft vor, so daß bei ihnen die Blütenmusterungen unter Einschluß des UV gewaltig erhöht werden. Dies gilt besonders für die Stieltellerblumen mit ihrem engen und sicherlich nicht leicht aufzufindenden Röhreneingang. Köpfchenblumen zeigen ihrer radiären Struktur entsprechend ein ungefähr gleich häufiges Auftreten von UV-freien Malen wie die genannten radiären Einzelblüten. Bei ihren Pseudanthien entsteht der Kontrast dadurch, daß die zentralen Blüten UV nicht, die peripheren dagegen ± stark reflektieren. Bei Tubifloren mit zungenförmigen Randblüten können deren Petalen in ganzer Erstreckung oder nur apikal UV reflektieren. Bei den dorsiventralen Lippen- und Schmetterlingsblumen sind auch die UV-freien Zeichnungen dorsiventral entwickelt. Bei den Lippenblumen finden sie sich vornehmlich in Form eines UV-freien Flecks auf der Unterlippe, dem Anflugplatz der Insekten. Doch treten reine UV-Male bei ihnen selten auf, in nur 9% der Fälle, während sichtbare bei 61% der untersuchten Arten vorkommen. Offensichtlich werden bei diesen Verwandtschaftskreisen bei der Malbildung hauptsächlich Farbstoffe verwendet, deren Spektrum in den sichtbaren Bereich reicht. Bei Schmetterlingsblumen tritt das UV-freie Mal zunächst als Basalfleck auf der Fahne auf, von dem Linien (Adern) ausstrahlen können. Doch kann es auch auf die Flügel und die Schiffchenspitze übergreifen. Gelegentlich sind Flügel und Schiffchen in ganzer Ausdehnung UV-frei. Hinsichtlich der Häufigkeit von UV- und sichtbaren Malen lassen sich drei Gruppen unterscheiden: die Scheiben-, Trichter- und Glockenblumen mit etwa 50%, die Stielteller-, Köpfchen- und Lippenblumen mit etwa 70% und die Schmetterlingsblumen mit dem höchsten Prozentsatz an Malträgern (88%). Es besteht so eine Beziehung zwischen Blütengestalt und Malbäufigkeit im Sinne der SPRENGELschen Theorie, indem die Häufigkeit der Male mit der Kompliziertheit der Blütenausbeutung zunimmt. Unter den untersuchten Pinselblumen spielen auffällige Kontrastfärbungen keine Rolle. Wohl aber sind bei den zehn untersuchten Fallenblumen Zeichnungen verbreitet. Allerdings wurde ein reines UV-Mal nur bei Ceropegia fusca gefunden. Da auch hier die Male an Stellen liegen, die für das Eindringen in die Falle wesentlich sind, dürften sie ökologisch von Bedeutung sein, soweit hier beim Anflug überhaupt optische Faktoren eine Rolle spielen. Dagegen ist der Anteil von UV-Musterungen bei den 15 untersuchten Ornithogamen recht gering, was mit dem Farbensinn der Vögel in Einklang stehen mag. Tüpfelmale, die nur im UV auftreten, konnten auch unter dem neuen Material nicht gefunden werden. Die untersuchten Pflanzen sind größtenteils an natürlichen Standorten, der Rest im Botanischen Garten München gewachsen. Herrn Prof. Dr. BRAUNER bin ich für die freundliche überlassung dieser Formen zu bestem Dank verbunden.     

Transport in Markstrahlen

Es wird über Ergebnisse und Probleme beim Transport in Markstrahlen, insbesondere beim Siebelement-Baststrahl-Übergang, beim eigentlichen Radialtransport in den Markstrahlen und beim Stoffaustausch mit den Gefäßen berichtet. Zahlreiche Resultate über die Stoffwechselaktivität, die Feinstruktur und den DNA/RNA-Gehalt von Strasburger Zellen weisen auf deren besondere Rolle beim Stoffübertritt zwischen Siebzellen und Baststrahlzellen hin. Die Entstehung der Saccharose in den Strasburger Zellen, das Beladen in Vesikel und die möglichen Transportwege werden anhand eines Modells diskutiert. Aufgrund von Messungen der Stärkedeposition im Holzstrahlgewebe (etwa 5,2 mg/mg TG/Monat) und der zur Verfügung stehenden tangentialen Lumenfläche wird eine radiale Fluxrate von minimal 2,1 bis 4,2 nmol cm^?2 min^?1 (in Glucoseeinheiten) erhalten, die deutlich über den bekannten Membran-fluxraten liegt und damit für das Vorliegen eines symplastischen Transportes in den Holzstrahlen spricht. Cytochemische Befunde und eine deutlich polare Phosphatanreicherung in den Holzstrahlzellen zur Zeit intensiven Radialtransportes führen zu einem hypothetischen Modell, in dem eine polar erfolgende Beladung von Vesikel mit Saccharose aus dem Cytosol als Antrieb eines symplastischen Transportes in die Nachbarzelle erörtert wird. Den Stoffaustausch zwischen Holzstrahlen und Gefäßen beleuchten Ergebnisse über den Eintritt von Zuckern und Aminosäuren in das Gefäßwasser und Experimente über die Zuckeraufnahme aus dem Gefäßwasser sowie bei Gewebsschnitten in vitro. Beide lassen auf eine Trägervermittelte Glucoseaufnahme nach extraplasmatischer Spaltung der Saccharose schließen. Den Kontakttüpfeln als Orte stark erhöhter Nucleosidtriphosphatspaltung kommt dabei möglicherweise eine besondere Rolle zu. Frau Patrizia schekahn danke ich herzlich für wertvolle technische Assistenz bei der Durchführung der Untersuchungen, Frau A. Gabriel und Frau P. Zimmerma nn für die Assistenz bei der Benutzung des Zucker- und Aminosäureanalysators.