Interaction of plant phenols and salivary phenolases in the relationship between plants and Hemiptera

Most sucking bugs secrete a salivary phenolase, at least some together with a diphenolic substrate. No function for this system has yet been demonstrated, but phytopathological fungi also secrete phenolases, and there is evidence that attacks both by sedentary insects and by fungi stimulate a defence mechanism in plants based on the oxidation of phenols to quinones. Details of the interaction are uncertain, but it seems possible that some of the toxic reactions of plants to the feeding of sucking insects are similar biochemically to the toxic or hypersensitive reactions of plants to invading fungi.Insect galls are classically associated with tannins, and phenols have been implicated particularly in the resistance of plants to cecidogenic insects such as the grape phylloxera and the woolly aphis. It is suggested that the production of quinones by the oxidation of phenols was evolved by plants as a non-specific mechanism that resists invading organisms, and that the further oxidation of the quinones to non-toxic polymers is a means by which some invading organisms have overcome this resistance. Stimulation of the growth of some of the plant's cells as a by-product of the interaction is biochemically possible and is suggested as an explanation of how cecidogenesis by insects has evolved.

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Zusammenfassung Die meisten pflanzensaftsaugenden Wanzen scheiden im Speichel eine Phenolase ab, zumindest einige bei einem diphenolischen Substrat. Bisher konnte keine Funktion dieses Systems nachgewiesen werden; jedoch schelden phytopathogene Pilze ebenfalls Phenolasen ab, und es besteht die Wahrscheinlichkeit, daß Angriffe sowohl von sessilen Insekten wie von Pilzen in den Pflanzen einen Abwehrmechanismus auslösen, der auf der Oxydation von Phenolen zu Chinonen beruht. Einzelheiten der Wechselwirkung sind unsicher, aber es scheint möglich, daß einige der toxischen Reaktionen der Pflanzen gegenüber beißenden oder saugenden Insekten biochemisch den toxischen oder Überempfindlichkeits-Reaktionen der Pflanzen gegenüber eindringenden Pilzen ähneln.Insektengallen sind gekennzeichnet durch ihre Verbindung mit Tanninen, und Phenole sind besonders mit der Resistenz von Pflanzen gegenüber cecidogenen Insekten, wie der Reblaus und der Blutlaus, in Beziehung gebracht worden. Es wird vermutet, daß die Produktion von Chinonen durch die Oxydation von Phenolen von den Pflanzen als ein unspezifischer Mechanismus entwickelt worden ist, der dem eindringenden Fremd-Organismus Widerstand leistet, und daß die weitere Oxydation der Chinone zu nicht-toxischen Polymeren ein Mittel ist, durch das einige eindringende Organismen diese Resistenz überwunden haben. Wachstumsanregung für einige der Pflanzenzellen als Nebenprodukt dieser Wechselwirkung ist biochemisch möglich und wird als Erklärung daf:ur vermutet, wie sich Gallenbildung durch Insekten entwickelt hat.

     

Chemical basis of host selection and plant resistance in oligophagous insects

Recent investigations of the Colorado potato beetle and the alfalfa weevil reveal many similarities in their modes of host selection. Many plant chemicals influence their behavioral responses and physiological processes. Chemical stimuli influencing host finding and acceptance or rejection of plants include attractants, repellents, sign stimulants, feeding stimulants and deterrents. Both species are highly sensitive to deterrent chemicals present in many plants. Feeding stimulants are indispensible for these insects and are supplied by both primary nutrients (i.e. sugars, amino acids, phospholipids and potassium salts) and secondary plant substances. The important role played by different plant chemicals in host selection and plant resistance is discussed.

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Zusammenfassung Neuere Untersuchungen am Kartoffelkäfer und am Luzerneblattnager förderten viele Übereinstimmungen in der Art ihrer Wirtswahl zu Tage. Viele Pflanzenstoffe beeinflussen ihre Verhaltensweisen und physiologische Prozesse. Chemische Reize, welche die Auffindung des Wirtes, Annahme oder Ablehnung der Pflanzen beeinflussen, umfassen Attractants, Repellents, Signalstoffe, Fraß-Stimulatoren und Abschreckstoffe. Beide Arten sind hochempfindlich gegenüber abschreckenden Verbindungen in vielen Pflanzen. Fraß-Stimulatoren sind für beide Insekten unabdingbar notwendig und werden sowohl von primären Nährstoffen (wie Zucker, Aminosäuren, Phospholipiden und Natriumsalzen) wie von sekundären Pflanzenstoffen gestellt. Die bedeutsame Rolle, welche Pflanzenstoffe bei der Wirtswahl und der Resistenz der Pflanzen spielen, wird diskutiert.

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Journal paper No. ...., Utah Agricultural Experiment Station, Logan, Utah.     

Host location behaviour of Stomoxys calcitrans

Laboratory experiments on the host-finding behaviour of Stomoxys calcitrans conducted in a large slow-speed wind tunnel, showed that visual and olfactory stimuli and temperature and humidity are implicated. The flies landed preferentially on targets of low reflectance, but the effect of reflectance was influenced by the conspicuousness of the target against the background. The release of CO₂ and olfactory stimuli emanating (from a human arm), from the target enhanced flight activity. The results suggest that carbon dioxide induced imprecisely directed upwind flight, whereas human skin odour elicited precisely directed upwind orientation to its source. Skin odour may have an arrestant effect on flies landing on the target. Odours from mammalian blood and sweat had no effect. An increase in the temperature and humidity of the target airstream failed to influence the behaviour of the flies. However, the release of a target airstream which was both warm and moist, and contained CO₂ or skin odour increased the landing rate on the target. It is concluded that warmth and moisture induced settling by activated flies.

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Zusammenfassung Das Wirtslokalisations-Verhalten der blutsaugenden musciden Fliege Stomoxys calcitrans wurde in einem Windkanal untersucht, der in einer 3,24 m³ großen Flugkammer einen nahezu laminaren Luftstrom von 0,2–0,25 m/sec erzeugte. Ziele, von welchen bei kontrollierter Temperatur und Luftfeuchtigkeit dem Windkanal-Luftfluß zwei Luftströme zugeführt werden konnten, wurden in den Apparat gebracht. Diese Ziel-Luftströme konnten mit olfaktorischen Reizen versetzt werden und die Reflexion der Zieloberfläche konnte variiert werden. Die Wirkung ausgewählter olfaktorischer und visueller Reize sowie der Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf die Reaktion von 24 Std gehungerten Fliegen beiderlei Geschlechts wurden untersucht. Die Anzahl der Landungen auf einer Kontrolle und auf einem Testziel, die sich nur hinsichtlich des zu untersuchenden Reizes unterschieden, wurde als Kriterium der Wirksamkeit dieser Reize benutzt.Die Fliegen landeten bevorzugt auf Zielen mit geringer Reflexion, doch wurde die Wirkung der Reflexion durch die Erkennbarkeit des Zieles gegen den Hintergrund beeinflußt. Wenn CO₂ und olfaktorische Reize vom Arm einer menschlichen Versuchsperson vom Testziel freigelassen wurden, wurde ein Anstieg der Flugaktivität und der Landeraten an beiden Zielen beobachtet. Die Ergebnisse lassen vermuten, daß CO₂ einen ungenau gerichteten Flug gegen die Luftströmung auslöst, während menschlicher Hautduft eine genau windaufwärts gerichtete Orientierung zu seiner Quelle hervorruft. Die Beobachtungen geben weiterhin Veranlassung zu der Annahme, daß der Hautgeruch einen Verweileffekt auf die Fliegen ausübt, die auf dem Ziel gelandet sind. Düfte von Blut und Hautsekreten von Säugetieren hatten keine Wirkung.Ein Anstieg der Temperatur und Luftfeuchtigkeit des Ziel-Luftstroms hatte keinen Einfluß auf die Reaktion gegenüber dem Ziel, es sei denn, die Fliegen waren zugleich durch CO₂ oder Hautgeruch aktiviert. Sogar nach einer solchen Aktivierung blieb die Wirkung aus, wenn der LLuftstrom nicht sowohl warm (35°) als auch feucht (100% rel. LF) war. Die Ergebnisse führen zu der Vermutung, daß Wärme und Feuchtigkeit, die nur in der näheren Umgebung des Wirtes wahrnehmbar sind, die aktivierten Fliegen zur Landung veranlassen.Die Befunde lassen beträchtliche Ähnlichkeiten im Wirtsfinde-Verhalten zwischen Stomoxys calcitrans und Mücken erkennen, sowohl hinsichtlich der mitwirkenden Reize als auch der Reaktionen, die sie hervorruten.

     

Observations on the oviposition behaviour of frit fly (Oscinella frit L. dipt. chloropidae)

Two separate groups of stimuli (1) originating from the plant, (2) proprioceptive, have been found to mediate egg laying. An artificial shoot has been devised to investigate oviposition behaviour.

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Zusammenfassung Die Eiablage wird durch eine Anzahl von Reizen ausgelöst, die nacheinander wirken, jedoch im einzelnen nicht genauer identifiziert wurden. Sie lassen sich jedoch in zwei Gruppen trennen: (1) Reize, die von der Wirtspflanze selbst ausgehen und (2) solche, die wahrscheinlich propriorezeptiv wirken und auf der Notwendigkeit einer geeigneten Haltung der Beine und des Legeapparates während des Eiablageaktes beruhen.Die propriorezeptiven Reize scheinen die Fliegen häufig von den Keimpflanzen weg und zur Ablage ihrer Eier auf dem Boden zu führen, was darauf hindeutet, daß die Eier im Freien in ähnlicher Weise in den Erdboden abgelegt werden.Ein Extrakt aus in Wasser zerriebenen Haferpflanzen scheint in Verbindung mit einer geeigneten Oberfläche (z.B. Erdboden oder Sand) Eiablageverhalten auszulösen. Verschiedene Resultate wurden mit glatt oder rauh strukturierten Oberflächen und in Abhängigkeit von Gegenwart oder Abwesenheit des Extraktes erhalten. Die Reaktion der Fliegen scheint mit dem physiologischen Zustand des Gewebes zu variieren, das den Fliegen geboten wird, und das Eiablageverhalten ist schwach, wenn den Fliegen alte oder absterbende Pflanzenteile geboten werden. Die Wahrscheinlichkeit, daß Reize, welche Nahrungsaufnahme, und solche, die Eiablage hervorrufen, ursprünglich nicht die gleichen sind, ist nur gering.Eine künstliche Keimpflanze, die von den Fliegen zur Eiablage ebenso angenommen wurde wie eine junge, gesunde, lebende, wurde dadurch hergestellt, daß ein dreieckiges Stück Fließpapier mit Haferextrakt befeuchtet und in das Innere einer 2,5×2,5 cm Glastube gesteckt wurde.

     

Strahleninduzierte Sproßgabelungen beiSinapis alba

Zusammenfassung Es wird die Entwicklung vonSinapis-alba-Pflanzen untersucht, die als Keimlinge mit 0,5, 1,0, 2,5, 5,0 und 7,5 kr bestrahlt wurden. Die mit 1,0 kr bestrahlten Pflanzen entwickelten sich kaum schwächer als die Kontrollen; erst nach Applikation höherer Dosen verlangsamte sich das Wachstum der Versuchspflanzen. Die Wachstumsdepression nahm mit steigender Dosis zu und die zuerst entfalteten Blätter wiesen Formabweichungen auf. Die mit 7,5 kr bestrahlten Pflanzen traten mit 20–30 Tage währender Verzögerung in die Blühphase ein.Nach Applikation von 2,5, 5,0 und 7,5 kr wurde bei einigen Pflanzen Gabelung der Haupt- und Seitensprossen beobachtet. Die Gesamtzahl der gegabelten Pflanzen nahm mit steigender Dosis zu. Die Gabelung tritt jedoch von Wachstums- und Entwicklungsstörungen unabhängig auf. Die Ergebnisse der bisherigen Untersuchungen stimmen mit den vorliegenden überein. Die Beziehung zwischen Strahlenresistenz und Gabelungspotenz wird ebenfalls untersucht.     

The ecology of symphyla part III. Factors controlling soil distributions

Symphylids exhibit complex, seasonal, vertical migrations in soil. The effect of soil moisture content, soil temperature, the presence of plants at the soil surface, feeding cycles, moulting cycles, egg-laying and diurnal rhythms on these migrations were studied. Symphylids migrated in response to changes in soil moisture content and could not survive when soil air was less than 100% R.H. The zone of optimum temperature was 15 to 21° C and survival was limited to the range 2° to 28° C. Food attracted Scutigerella immaculata (Newport) in spite of unfavourable soil conditions, but the animals left the surface soil to moult and lay eggs and during non-feeding phases. No diurnal rhythms were found. Most favourable conditions for symphylids included soil temperature in the range 15–21° C, moist soil and growing plants at the surface.

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Zusammenfassung Die Symphyliden zeigen komplizierte, jahreszeitliche Vertikalwanderungen im Boden. Es wurde ein Versuch unternommen, die relative Bedeutung der verschiedenen exogenen und endogenen Faktoren abzuschätzen, welche diese Wanderungen beherrschen. Die Hauptfaktoren, die im Laboratorium und durch Freilandbeobachtungen untersucht wurden, waren Feuchtigkeitsgehalt des Bodens, Bodentemperatur, Anwesenheit von Pflanzen auf der Bodenoberfläche, Fraßzyklen, Häutungsfolgen, Eiablage- und Tagesrhythmen. Es konnte in entsprechenden Feld- und Laborproben nachgewiesen werden, daß die Verteilung der Symphyliden zum Feuchtigkeitsgehalt des Bodens in Beziehung steht. Bodenfeuchtigkeitsgehalte, die einer relativen Feuchtigkeit der Bodenluft von weniger als 100% entsprachen, ergaben eine Abwanderung der Symphyliden in andere Bodenschichten. Das Überleben der Symphyliden über nennenswerte Zeiträume erfolgte nur bei einer relativen Feuchtigkeit vom 100% in der umgebenden Luft. Versuche zur Bestimmung des Temperaturgradienten zeigten, daß der optimale Temperaturbereich für Symphyliden zwischen 15 und 21° C liegt und daß die Lebensfähigkeit von Temperaturen unter 2° und über 28° begrenzt wird. Scutigerella immaculata, eine phytophage Art, konnte eine Zone besiedeln, wo die Bodenbedingungen für die Ernährung ungünstig sind. Sie zeigte außerdem Fraß- und Hungerphasen, indem sie während der Hungerphasen in tiefere Bodenschichten wandert, um sich zu häuten. Die Eier wurden gewöhnlich in der Bodenschicht zwischen 5 und 15 cm abgelegt. Tagesrhythmen ließen sich nicht finden. Es wurde gefolgert, daß die günstigsten Bedingungen für eine hohe Anzahl von Symphyliden an der Bodenoberfläche in der Anwesenheit von Pflanzen an der Bodenoberfläche, einer Bodentemperatur im Bereich von 15–21° und feuchtem Boden bestehen.

     

Patterns of insect-plant relationships determining susceptibility or resistance of different plants to an insect

Differences in the susceptibility or resistance of various plants to an insect are determined by physiological factors influencing the establishment of a larger or smaller population of the insect. These factors may be arranged into six main categories according to the six chief phases of its establishment, each phase involving interaction of two types of factors: The responses of the insect to plants and various characteristics of the plants. The responses of an insect and the plant characteristics involved in six phases of establishment are: (1) Orientation in response to attractance/repellence of plants determined by their physical and chemical characters: (2) Feeding activity resulting in food-intake according to the ingestibility of plants as determined by their physical and chemical characters; (3) Metabolism of the ingested food resulting in its assimilation, according to the nutritive value of plants; (4) Growth of the insect, determined by food-intake and nutritive value of the ingested food; (5) Survival and egg-production in the adult stage, determined by food-intake and nutritive value of food; (6) Oviposition, determined by physical and chemical characters of plants.The role of different characteristics of certain plants in determining the above six types of responses of insects has been described with reference to the red cotton bug, Dysdercus koenigii. The relationship between the susceptibility or resistance of the plants and quantitative differences in the above-mentioned responses of the insect has been considered in the paper.

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Zusammenfassung Unterschiede in der Anfälligkeit oder Resistenz verschiedener Pflanzen gegenüber einem Insekt werden von physiologischen Faktoren bestimmt, welche die Bildung einer größeren oder kleineren Population des Insekts beeinflussen. Diese Faktoren können entsprechend den sechs Hauptphasen ihrer Entwicklung in sechs Hauptkategorien geordnet werden, wobei jede Phase das Zusammenwirken von zwei Gruppen von Faktoren umfaßt: die Reaktionen des Insekts gegenüber den Pflanzen und deren Eigenschaften. Die Reaktionen eines Insekts und die Eigenschaften der Pflanzen in sechs Phasen ihrer Ausbildung sind: 1. Orientierung als Reaktion auf anziehende oder abstoßende Wirkung der Pflanzen, die durch deren physikalische und chemische Eigenschaften bestimmt werden; 2. Fraßaktivität, die sich aus der Nahrungsaufnahme entsprechend der Eignung der Pflanze ergibt, bestimmt durch die physikalischen und chemischen Eigenschaften derselben; 3. zur Assimilation führende Umwandlung der aufgenommenen Nahrung entsprechend dem Nährwert der Pflanzen; 4. Wachstum des Insekts, bestimmt durch Nahrungsaufnahme und Nährwert der aufgenommenen Nahrung; 5. Überlebensrate und Eiproduktion im Adultstadium in Abhängigkeit von Aufnahme und Nährwert der Nahrung; 6. Eiablage, bestimmt von physikalischen und chemischen Eigenschaften der Pflanzen.Die Rolle der verschiedenen Eigenschaften gewisser Pflanzenarten bei der Determination dieser sechs Reaktionsschritte der Insekten werden, bezogen auf die Rote Baumwollwanze, Dysdercus koenigii, beschrieben. Die Beziehung zwischen Anfälligkeit und Resistenz von Pflanzen und quantitativen Unterschieden in den oben beschriebenen Reaktionen dieses Insekts werden in dieser Arbeit untersucht.

     

Leaf injury and food consumption by larvae of Phaedon cochleariae (Coleoptera; Chrysomelidae) and Plutella maculipennis (Lepidoptera Plutellidae) feeding on turnip and radish

Larvae of Plutella maculipennis (Lepidoptera; Plutellidae) and Phaedon cochleariae (Coleoptera; Chrysomelidae) were fed on the leaves of both turnip Brassica rapa and radish Raphanus sativus. Both the weight of the food eaten and the area of leaf injured were measured. The weight eaten depended on the nutritive value of the food, whereas the area of leaf injured depended on the leaf thickness and the method of feeding of the insect. Both species developed fastest on young plants, which contained the most protein. They ate a greater weight of old than of young leaves, and injured a greater area of radish than of turnip leaf, which had more dry matter/unit area. The area of leaf injured by P. maculipennis was equivalent to the weight eaten, but P. cochleariae which had a different method of feeding destroyed much more leaf area than was expected from the weight of food eaten.

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Zusammenfassung Larven des Meerrettichkäfers, Phaedon cochleariae Fab., und der Kohlschabe, Plutella maculipennis Curtis, wurden an intakten Pflanzen von Rettich (Rhaphanus sativus L., var. French Breakfast) und Rübsen (Brassica rapa L., var. Early Milan White) gehalten. Größe und Trockengewicht der verzehrten Nahrung wurden während der gesamten Larvalentwicklung ermittelt. Die Versuche verliefen bei einer konstanten Raumtemperatur von 20°.Beide Insekten frßen eine größere Gewichtsmenge von Rübsen- als von Rettichblättern und von alten mehr als von jungen Blättern. Die mittlere Umsatzrate von P. maculipennis betrug für Rübsen und Rettich 0,41 und der Ausnutzungskoeffizient war an jüngeren Pflanzen sowohl bei Rettich wie Rübsen größer als an älteren. Die Umsatzrate von P. cochleariae variierte zwischen 0,11 und 0,27 in Abhängigkeit von Art und Alter der Nährpflanze, aber es war nicht möglich, den Ausnutzungskoeffizienten zu messen, weil der Kot nicht gesammelt werden konnte. Das Trockengewicht der von P. maculipennis gefressenen Nahrung auf den jüngsten und ältesten Pflanzen variierte bei Rübsen zwischen 10,52 und 23,77 mg und bei Rettich zwischen 9,45 und 15,28 mg; und bei P. cochleariae zwischen 12,24 und 15,70 für Rübsen und 9,79 und 12,29 für Rettich.Beide Insekten fraßen von Rettich eine größere Blattfläche als von Rübsen, wahrscheinlich weil Rübsen einen größeren Gehalt an Trockensubstanz pro Flächeneinheit enthält. Die von P. maculipennis beschädigte Blattfläche entsprach dem Gewicht der gefressenen Nahrung, da sie sauber durch das Blatt hindurch frißt und die Blattadern meidet. P. cochleariae beschädigte eine größere Blattfläche als erwartet wurde, da er die untere Blattoberfläche beschabt, oft nicht eindringt, aber die Blattadern durchnagt, so daß das Gewebe infolge Austrocknung und Ernährungsstörungen abstirbt.

     

Untersuchungen zur Aufnahme und Umwandlung C14-markierter Phenole durch die Pflanze

Zusammenfassung Die Aufnahme durch die Wurzeln und die Verteilung der Aktivität von Carboxyl-C¹⁴-markierter p-Hydroxybenzoesäure, Vanillinsäure sowie Syringasäure wird bei Weizenkeimpflanzen unter sterilen Bedingungen untersucht. Die Versuchsanordnung zur Sterilisation der Samenkörner und sterilen Anzucht wird beschrieben.Die applizierten Phenolcarbonsäuren werden von den Pflanzen aufgenommen, und die Aktivität verteilt sich über die gesamte Pflanze. Aus den Autoradiogrammen der Pflanzen und der Aktivitätsverteilung ist zu sehen, dass die markierten Verbindungen im Sproß besonders in den während der Inkubationszeit gebildeten Organen angereichert sind. Eine Verlängerung der Inkubationszeit führt zu einer vermehrten Aufnahme der markierten Phenolcarbonsäuren in die Pflanze. Die Aufnahme in die Wurzel und die Verlagerung in den Sproß erfolgt maximal bei einem pH-Wert der Nährlösung, der dem pK-Wert der applizierten Substanz entspricht. Aus den Carboxyl-C¹⁴-markierten Phenolcarbonsäuren wird von den Pflanzen ein relativ hoher Anteil an markiertem Kohlendioxid freigesetzt, wobei zwischen dem in die Pflanze aufgenommenen Anteil und dem freigesetzten markierten CO₂ eine Relation besteht. Mit zunehmender Zahl der Sauerstoff-funktionen am aromatischen Ring läuft eine erhöhte Abspaltung der Carboxylgruppe parallel. Eine Erhöhung der Lichtintensität führt zu einer höheren Aufnahme in den Sproß und zu einer erhöhten Abspaltung der Carboxylgruppe.     

Der Einfluß der Bodenmikroorganismen auf Trockensubstanzbildung und Aschegehalt in Nährlösung wachsender Pflanzen

Zusammenfassung In Wasserkulturen von Rotklee (Trifolium pratense) und Sonnenblumen (Helianthus annuus) wurde der Einfluß der Bodenmikroorganismen auf das Pflanzenwachstum untersucht.Die Rhizosphärenflora verringert die Wurzelentwicklung, fördert aber gleichzeitig das Wachstum der oberirdischen Pflanzenteile. Der Einfluß der Mikroorganismen kommt in dem größeren Sp/W-Verhältnis der nichtsteril wachsenden gegenüber den steril wachsenden Pflanzen zum Ausdruck.Die Stärke des Einflusses der Bodenmikroflora auf die Verschiebung des Sp/W-Verhältnisses hängt von ihrer Dichte in der Rhizosphäre ab. Die Populationsdichte der Rhizosphäre ist von der Pflanzenart abhängig. Bei Rotklee (Leguminosen) mit hoher Organismenzahl in der Rhizosphäre ist das Sp/W-Verhältnis der nichtsterilen Pflanzen gegenüber den sterilen prozentual höher als bei Sonnenblumen (Compositen) mit geringerer Organismenzahl.Der Mineralstoffgehalt der Trockensubstanz von Pflanzen, die mit einer Rhizosphärenflora vergesellschaftet sind, ist niedriger als der steriler Pflanzen.Die spezifischen Wirkungen der Bodenmikroorganismen auf die Trockensubstanzbildung sind wahrscheinlich auf mikrobiell gebildete Wuchsstoffe zurückzuführen.     

Ovipositional responses of the contton spotted bollworm, Earias fabia (Lepidoptera: Noctuidae) in relation to its establishment on various plants

Differences in ovipositional responses of Earias fabia to plants and their parts are determined by their physical and chemical characters. The moisture and the intercrossing hairs forming a meshwork on the surface of a plant and its chemical constituents determine its suitability for oviposition. Essential olls, steroids and terpenoids in Abelmoschus esculentus fruit and Gossypium hirsutum leaf excite oviposition.

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Zusammenfassung Die Eignung verschiedener Pflanzen zur Eiablage für Earias fabia Stoll und die dabei mitwirkenden Faktoren werden untersucht. Wenn die Pflanzenteile jeweils für sich allein dargeboten wurden, riefen die Früchte von Abelmoschus esculentus, die Blätter von Gossypium hirsutum, Althaea rosea, Urena lobata und Solanum melongena und die Blütenstände von Brassica oleracea botrytis stärkere Reaktionen hervor als die Blätter von Zea mays, B. oleracea botrytis, Citrullus vulgaris fistulosus und Pisum sativum und die Früchte von C. vulgaris fistulosus, S. melongena und P. sativum. Wenn sie jedoch dem Insekt jeweils zusammen mit einem Standard (A. esculentus-Früchten) zur Verfügung standen, ergaben die relativen Reaktionen eine davon verschiedene Reihenfolge.Die Faktoren, welche die Eiablage beeinflussen, sind gewisse physikalische und die chemischen Eigenschaften der Pflanzen. Die Rolle der Feuchtigkeit und der Behaarung des Substrates kommt in der Bevorzugung einer feuchten, dicht behaarten Oberfläche mit Maschen zum Ausdruck. Gewisse chemische Bestandteile der Früchte von A. esculentus und G. hirsutum sowie des Blattes der letzteren rufen Eiablageverhalten hervor, während diejenigen der Früchte von P. sativum und S. melongena und die Blätter von C. vulgaris fistulosus sie verhindern und die Bestandteile der Blätter von Z. mays, B. oleracea botrytis und S. melongena in dieser Hinsicht wirkungslos sind. Ätherische Öle, Steroide und Terpenoide in den Früchten von A. esculentus und den Blättern von G. hirsutum wirken als Eiablage-Auslöser. Das Zusammenwirken dieser Faktoren bestimmt die Eignung oder Nicht-Eignung der Pflanzen für die Eiablage durch diesen Schmetterling.

     

The sensory behaviour of carrot fly (Psila rosae Fab., Dipt. Psilidae)

Carrot fly displays a preference for moist air but the female does not differentiate humidities above 65% RH. In a temperature gradient aggregation takes place at 18–24°.An apparatus is described in which the effects of temperature, humidity and light intensity on activity were studied. Activity was always on a higher level below 65% RH and it is suggested that this orthokinetic response is the mechanism by which flies aggregate in moist air. Light intensity influenced the kinetic response to humidity; low light intensity tending to produce similar activity at all levels. These reactions are discussed in relation to field behaviour.

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Zusammenfassung Bei Wahlmöglichkeit zeigten Möhrenfliegen eine Bevorzugung feuchter Luft, jedoch unterschied das Weibchen Feuchtigkeiten über 65% rel. Luftfeuchtigkeit nicht. In einem Temperaturgefälle wurden 18–24° bevorzugt.Es wird eine Apparatur beschrieben, in welcher die Wirkungen der Luftfeuchtigkeit, der Temperature und der Lichtintensität auf die Aktivität untersucht werden können. Die Ergebnisse zeigen, daß bei 20° die Aktivität bei geringer Feuchtigkeit am höchsten ist und von 10% bis 100% rel. Luftfeuchtigkeit allmählich abnimmt. Über dieser Grenze brachten jedoch nur 28° eine Steigerung hervor. Die Lichtintensität beeinflußt die Reaktion auf die Feuchtigkeit. So setzte geringe Lichtintensität das Unterscheidungsvermögen zwischen hoher und niedriger Luftfeuchtigkeit herab.Bei Anwendung dieser Ergebnisse auf das Freilandverhalten ist es möglich, Hinweise auf die Faktoren zu geben, die bei der Orientierung der Möhrenfliege im Freiland mitwirken. Die Fliegen häufen sich in hoher Luftfeuchtigkeit an und es scheint, daß eine orthokinetische Reaktion auf Feuchtigkeit den Mechanismus darstellt, der die Zusammenscharung bewirkt. Die Laborversuche lassen vermuten, daß diese Kinese durch die Lichtintensität und durch Temperaturänderungen beeinflußt wird.

     

Adsorptionsprozesse im Boden und die Wurzelernährung der Pflanzen

Zusammenfassung 1. Eine große Rolle bei der Ernährung der Pflanzen spielen die von Bodenkolloiden adsorbierten Kationen und möglicherweise auch die Anionen, ins besondere die Phosphationen.2. Die vom Boden adsorbierten Ionen können im feuchten Medium von einem Kolloidteilchen auf ein anderes migrieren. Analoge Prozesse können auch zwischen Bodenteilchen und Wurzelhärchen durch den sie trennenden Lösungsfilm vorsichgehen.3. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß die Pflanzen sich ernähren und einen befriedigenden Ertrag liefern können, wenn sie auf einem Substrat gezogen werden, in welchem keine Salze, sondern nur adsorbierte Ionen vorhanden sind.4. Die Pflanzenaufnehnbarkeit der vom Boden adsorbierten Ionen wurde unter Verwendung verschiedener Methoden bewiesen und zwar: der Sämlingsmethode, der Methode der getrennten Wurzelmasse und der Mischkulturen, unter Ausnutzung verschiedener Adsorbenten (künstliche Zeolithe, synthetische Harze, Tone und Böden), und auch durch Anwendung radioaktiver Isotope.5. Die wichtigste Voraussetzung zur Ausnutzung der adsorbierten Ionen durch die Pflanzen, ist der enge Kontakt zwischen dem Wurzelsystem und der festen Phase des Bodens.Kurzvortrag veröffentlicht in: Verhandlungen der II. und IV. Kommissionen der Internationalen Bodenkundlichen Gesellschaft Hamburg 1958II, 159–163 (1958).Professor Dr. (Lehrstuhl für Agrikultur- und Biochemie).     

Über die Pollenkeimung einiger diploider Pflanzen und ihrer Autotetraploiden in künstlichen Medien

Zusammenfassung Pollen von diploiden und künstlich hergestellten autotetraploiden Stämmen von Rübsen, Kohl, gelbem Senf, Ölrettich und Gartenampfer wurde in künstlichem Medium zur Keimung gebracht. Der Pollen der autotetraploiden Pflanzen keimte in der Regel sehr viel schlechter als der Pollen der diploiden Pflanzen. Die Unterschiede in dem Keimungsprozent zwischen dem von diploiden und dem von tetraploiden Pflanzen stammenden Pollen waren stets um so größer, je optimaler die Bedingungen für die Keimung an und für sich waren. Von einem Falle abgeschen, lagen die Keimungsoptima für den von den diploiden und für den von tetraploiden Pflanzen stammenden Pollen stets bei der gleichen Koncatration der Nährlösung. Der Prozentsatz geplatzten Pollens war bei der von den 4n-Pflanzen herstammenden Material sehr viel größer als bei dem Pollen von 2n-Pflanzen. Die schlechtere Keimung und das stärkere Platzen werden in erster Linie auf die — wahrscheinlich durch die Zunahme des Zellvolumens bedingte — geringere physiologische Leistungsfähigkeit der Polyploiden zurückgeführt.     

Light, tactile and humidity responses of larvae of Oryzaephilus surinamensis (Coleoptera: Cucujidae)

The influence of light and tactile stimuli upon the humidity responses of Oryzaephilus surinamensis was investigated by using alternative chambers.The larvae either responded hygronegatively to the pairs of relative humidity alternatives offered or were indifferent, depending upon the position of the alternative pair on the relative humidity scale and upon whether the chambers were dark or uniformly illuminated. In uniform humidities, the larvae showed a strong photonegative response and a very strong preference for a high level of contact stimulation.With alternatives of 70 and 30 and of 90 and 50% RH, the light response dominated the humidity response when the moist side of the chamber was darkened, but with 100 and 60% RH the two responses canceled one another. For all three pairs of relative humidity alternatives the tactile response dominated the humidity response when increased contact stimulation was provided on the moist side of the chamber (in darkness).

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Zusammenfassung Der Einfluß von Licht-und Berührungsreizen auf die Reaktionen der Larven von Oryzaephilus surinamensis gegenüber der Luftfeuchtigkeit wird untersucht.Der benutzte Apparat war eine Alternativwahlkammer, in welcher eine Wahl zwischen zwei relativen Luftfeuchtigkeiten, zwei Lichtintensitäten oder zwei Stufen von Kontaktreizen verlangt werden konnte. Wechselwirkungen wurden dadurch geprüft, daß eine Wahl zwischen zwei rel. LF zusätzlich zu einer Wahl zwischen zwei Stufen des einen oder anderen Faktors geboten wurden.Im Dunkeln verhielten sich die Larven indifferent oder fast indifferent, wenn sie zwischen 70 und 30% rel. LF zu wählen hatten, aber sie zeigten eine schwache hygronegative Reaktion bei der Alternative zwischen 90 und 50% und eine ausgesprochen hygronegative Reaktion bei der Wahl zwischen 100 und 60% rel. LF. Unter gleichförmiger Beleuchtung verhielten sie sich indifferent bei einer Wahlmöglichkeit zwischen 70 und 30% oder 90 und 50% rel. LF und zeigten eine verringerte hygronegative Reaktion bei der Alternative von 100 und 60%.Die Larven zeigten gegenüber allen untersuchten rel. LF (0, 60, 100%) eine starke photonegative Reaktion.Wenn die eine Hälfte des Wahlkammerbodens zur Erhöhung der Kontaktreize mit Glasperlen versehen war, wurde diese Seite von den Larven sehr stark bevorzugt.Wenn die feuchte Seite der Kammer verdunkelt wurde, hoben sich die Reaktionen auf Feuchte und Licht bei der Wahl zwischen 100 und 60% rel. LF gegenseitig auf; die Licht-reaktion herrschte vor, wurde aber bei Alternativen von 90 und 50% rel. LF in ihrer Intensität gemindert; aber bei der Wahl zwischen 70 und 30% rel. LF dominierte die Reaktion auf Licht vollständig.Wurde die feuchte Seite der Kammer (im Dunkeln) mit Glasperlen ausgelegt, so überwog die Reaktion auf Tastreize über die auf Feuchtigkeit bei Wahlen zwischen 100 und 60%, 90 und 50% sowie 70 und 30% rel. LF, obwohl ihre Stärke bei 100 und 60% rel. LF etwas herabgesetzt war.Die adaptive Bedeutung der Reaktionen auf Licht-und Tastreize ist völlig verständlich, da sie unter natürlichen Bedingungen den Larven die Auffindung von Nahrung und Deckung ermöglichen. Die Reaktionen auf Luftfeuchtigkeit scheinen hauptsächlich der Vermeidung extrem feuchter Bedingungen zu dienen.

     

Über die Glaukeszenz an Serpentinpflanzen

Zusammenfassung Glaukeszente Pflanzen sind auf Serpentin sehr häufig, doch wird auf dieser Unterlage mitunter eine bläuliche Farbe auch an Pflanzen beobachtet, an denen sie unter normalen Verhältnissen nicht besteht. Diese Erscheinung ist an Pflanzen auf Serpentin zu häufig, als daß sie ohne Bedeutung für das Leben dieser Pflanzen sein könnte. Auch scheint die Dicke der Wachsschichten im Zusammenhang mit den jeweiligen Außenweltbedingungen nicht immer die gleiche zu sein, wie aus der Intensität der Farbe geschlossen werden kann.Um dieser Frage näher zu kommen, wurden die Wasserverluste, die durch kutikuläre Transpiration entstehen, an Pflanzen mit verschieden dichtem Haarkleid und Wachsdecken festgestellt.Als Versuchspflanzen dienten entsprechende Arten, die im Freiland gesammelt wurden, sowieCardamine glauca, von der einzelne Versuchspflanzen für die Dauer eines Monats verschiedenen Bedingungen bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt waren, um die eventuelle Ausbildung verschieden dicker Wachsausscheidungen zu ermöglichen.Aus den Resultaten geht eindeutig hervor, daß Pflanzen mit Wachsdecken besser mit ihrem Wasser haushalten, sowie daß die Dicke der Wachsdecken den momentanen Bedürfnissen der Pflanzen entsprechend verschieden ausgebildet sein kann.Demnach sind die Vorteile glaukeszenter Pflanzen für das Überdauern von Trockenzeiten auf den heißen Serpentinböden für die Pflanzenwelt offensichtlich.     

Effects of gall midge infestation on plant growth and growth regulating substances

The biological association between plant and gall-inducing insects can be characterized by growth and developmental abnormalities of the plant tissues caused by the feeding activities of the insects. The relationship between Wachtliella persicariae L. (Diptera: Cecidomyiidae) and Polygonum amphibium L. has been studied.The gall-making larvae settle only on the undifferentiated parts of the leaf and prevent the normal unfolding of the lamina; and there is a close developmental synchronization between the two organisms.The essential reaction of the leaf tissue to the continuous feeding activity of the larvae is primarily a disturbance of the normal development, characterized by an imbalance in growth-regulating substances. Bioassays showed greater amounts of auxin-like substances in the galled tissues. The way in which feeding behaviour, feeding activity and nutritional physiology possibly interfere with the growth-regulating factors of the leaf is discussed.The resulting abnormal leaf growth and development is essential for the normal growth and development of the larvae.

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Zusammenfassung Die biologische Verbindung zwischen Pflanzen und gallenerzeugenden Insekten kann durch Wachstums-und Entwicklungsabnormalitäten der Pflanzengewebe gekennzeichnet werden, welche durch die Fraßtätigkeit der Insekten hervorgerufen werden. Hier wurde die Beziehung zwischen Wachtliella persicariae (Diptera: Cecidomyiidae) und Polygonum amphibium untersucht.Die gallenerzeugende Larve siedelt sich nur auf undifferenzierten Teilen des Blattes an und verhindert die normale Entfaltung der Lamina; es besteht eine enge Synchronisation der Entwicklung beider Organismen.Die wesentliche Reaktion des Blattgewebes auf die fortdauernde Fraßaktivität der Larve stellt zunächst eine Störung der normalen Entwicklung dar, die durch ein Ungleichgewicht der Stoffe charakterisiert ist, die das Pflanzenwachstum kontrollieren. Biotests ergaben in den vergallten Geweven größere Beträge auxinartiger Stoffe. Der Weg, auf dem Fraßverhalten, Fraßaktivität und Ernährungsphysiologie mit den wachstumkontrollierenden Faktoren des Blattes ineinandergreifen, wird diskutiert.Das entstehende anomale Blattwachstum und seine Entwicklung sind für das normale Wachstum und die Ontogenese der Larve wesentlich.

     

Über die Gewebespannung in den Ausläufergipfeln von Circaea intermedia in der Topfkultur

Zusammenfassung Unterirdische Ausläufer vonCircaea und anderen Pflanzen entfalten bei der Topfkultur in ihren Gipfelteilen eine Gewebespannung, die sich in einer nach Austopfen rasch vollziehenden Krümmung nach auswärts äußert. Maßgebend dafür ist die mechanische Wirkung der Topfwand, während dem Einfluß von Schwerkraft, Licht und Feuchtigkeit keine größere Bedeutung zukommt.Durch Bestreichen der äußeren Topfwand mit Heteroauxinlösung ließ sich die Gewebespannung verhindern oder umkehren. Diese beruht auf einer ungleichen Auxinverteilung in der Wachstumszone und zwar weist die dem Erdballen zugekehrte Innenflanke einen größeren Auxingehalt auf als die der Topfwand zugekehrte Außenflanke.Mit 2 Textabbildungen (3 Einzelbildern).     

Die Heterosiserscheinung als Folge der Wechselwirkung zwischen Genom und Plasmon

Zusammenfassung Die vollständige Aufklärung der Heterosiserscheinung verlangt eine Ergänzung der bisherigen Kenntnisse über Genomwirkung durch Erforschung des Anteils an Heterosis, den das Plasmon bedingt. Vermutlich ist die Tätigkeit der einzelnen Gene nicht bei allen Pflanzen dieselbe. Man kann ebenso die verschiedenartige Tätigkeit der Plasmagene bei einzelnen Pflanzen erwarten.In der vorliegenden Arbeit sind die Grundlagen der Trennung des durch das Genom verursachten Heterosiseffektes von dem durch das Plasmon bedingten angegeben. Die allgemeine Formel für die Größe des Heterosiseffektes berücksichtigt nun die beiden Bestandteile, d. h. genetische und plasmatische, und nur in solchen Fällen, in denen das Zytoplasma in gleicher Weise auf die Gene in bestimmten Hybriden einwirkt, können wir von der zytoplasmatischen Stimulation absehen und uns der allgemein bekannten Grundlagen der Dominanz oder Überdominanz bedienen.Mit 1 Abbildung     

Directional trend of floral evolution

Summary A directional trend of floral evolution, due to the selective activity of pollinating insects, birds and bats, is here described and discussed. Six clearly distinguishable levels in the evolution of flower types are correlated with six corresponding stages of sensory development of pollinating insects (Figs. 1, 2). This sequence of floral evolution was used for classification of present-day flower types (Fig. 4), and for identification of flower imprints in fossilized clays, muds, and fine sands. It was also used as a practical yardstick to determine the relative sensory ability of various groups of pollinating insects to distinguish flower types (Fig. 3).This zoophilous trend of floral evolution is directed towards improvement of fine biochemical qualities of higher plants, and in this respect it is comparable to the evolution of cultivated plants of man. In both cases better looking individuals of the most useful species are preserved for further crossings and selections, whereas individuals of poor quality are neglected or rejected. During a roughly estimated 200 million years, the selective activity of pollinating insects has produced a variety of plants with high biochemical qualities. These have served man as progenitors of presentday cultivated plants. By similar reasoning, it took prehistoric man about 4,000 years to develop existing cultivated plants from wild progenitors.

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Zusammenfassung Die Entwicklung der meisten Angiospermengruppen ist seit der Kreidezeit und wahrscheinlich noch früher vollkommen von der Insektenbestäubung abhängig geworden, während viele Insektengruppen ihre Entwicklung und ihre ganze Existenz den Blütenpflanzen als ihren Nährquellen Verdanken. Diese wechselseitige Zusammenwirkung der Insekten und Pflanzen hat eine gemeinsame Entwicklungsrichtung verursacht, die man neuerdings alsgerichtete Evolution bezeichnet hat. Eine durch die selektive Tätigkeit der pollenübertragenden Insekten, Vögel und Fledermäuse gerichtete Entwicklungsrichtung der Blütentypen ist hier kurz zusammengefasst.Sechs klargelegte Altersstufen in der Blütenevolution entsprechen den sechs Etappen in der Sinnesentwicklung der betreffenden pollenübertragenden Insekten (Abb. 1, 2). Diese Stufenfolge wurde für die Klassifikation der gegenwärtigen Blütentypen (Abb. 4) und auch für die Bestimmung der versteinerten Blütenabdrücke auf Tonerde, Schlammarten, feine Sandsteine und auf andere geologische Ablagerungen angewendet. Mit dieser Stufenfolge wurden ferner noch die Fähigkeitsgrade der anthophilen Insekten näher festgestellt.Die zoophile Richtung der Blütenevolution ist demnach mit der Verbesserung der biochemischen Eigenschaften der höheren Pflanzen derart eng verbunden, dass man diese mit der Züchtungstätigkeit der Menschen vergleichen kann. In beiden Fällen werden die Individuen mit höheren Qualitäten bevorzugt, während weniger auffallende Exemplare vernachlässigt oder abgewiesen werden. Ungefähr nach 200 Millionen Jahren haben die Insekten eine grosse Menge von biochemisch wertvollen höheren Pflanzen geschaffen. Von diesem Material hat der prähistorischer Mensch während ungefähr 4000 Jahre seine Kulturpflanzen ausgewählt und weiter entwickelt. Mit den modernen Züchtungsmethoden wird es aber wohl möglich sein die jetzigen Kulturpflanzen noch bedeutend zu verbessern und das auch innerhalb einer kürzeren Zeitspanne als diese Insekten und der prähistorische. Mensch es vermochten.

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Résumé Un cours directionnel de l'évolution des fleurs, résultant de l'activité sélective des insectes polliniseurs, oiseaux et chauve-souris est ici décrit et discuté.Six niveaux clairement distincts dans l'évolution des types de fleurs sont associés à six étappes correspondantes dans le développement sensoriel des insectes polliniseurs (figures 1, 2). Cette séquence dans l'évolution des fleurs a été utilisée pour la classification des types de fleurs actuels (figure 4), et pour l'identification des empreintes de fleurs sur les argiles, boues et sables fins, fossiles. Elle a été également utilisée comme étalon de référence pour déterminer les capacités sensorielles à distinguer les types de fleurs de divers groupes d'insectes polliniseurs (figure 3).Ce cours zoophile de l'évolution des fleurs tend à une amélioration des propriétés biochimiques fines des plantes supérieures et, en ce sens, est comparable à l'évolution des plantes cultivées par l'homme. Dans les deux cas, les individus les plus beaux des espèces les plus utiles sont mis à l'abri de nouveaux croisements ou sélections, tandis que les individus de mauvaise qualité sont négligés ou rejetés. Durant une période grossièrement estimée à 200 millions d'années, l'activité sélective des insectes polliniseurs a produit une variété de plantes aux grandes qualités biochimiques et nutritives. Celles-ci ont servi l'homme en tant qu'ancêtres des plantes actuellement cultivées. Par des raisonnements analogues, il a fallu 4000 ans pour que l'homme préhistorique développe les plantes actuellement cultivées à partir de leurs ancêtres sauvages. Avec les méthodes d'élevage modernes, l'homme est à même d'accélérer considérablement l'évolution des plantes cultivées.

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Contribution from the U. S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service. Plant Introduction Investigation Paper No. 12.