Growth ofTrifolium pratense L. pollen tubes in compatible and incompatible styles of excised pistils

Summary The stigma and style portions of red clover pistils were culturedin vitro after cross- (genetically compatible) or self- (incompatible) pollination. Pollen tubes grew through styles in which they were compatible and, in some treatments, through styles which were incompatible.Boric acid, calcium nitrate and a carbohydrate in the medium, and moderate-to-cool temperatures generally enhanced pollen tube growth of compatible and incompatible matings. Several plant hormones at high concentrations inhibited pollen growth with compatible matings and did not retard the incompatibility mechanism. Application of high temperatures to the flower heads during the period of anthesis retarded the incompatibility mechanism. This temperature treatment affected the styles and not the pollen. In one of three experiments the application of relatively large amounts of pollen to the stigma rendered the incompatibility mechanism less effective.

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Zusammenfassung Narben und Griffel von Rotklee-Stempeln wurden nach Fremd- (genetisch kompatibel) oder Selbstbestäubung (inkompatibel) in vitro kultiviert. Die Pollenschläuche wuchsen durch die Griffel, mit denen sie kompatibel waren, und nach bestimmter Behandlung auch durch Griffel, mit denen sie inkompatibel waren. Ein Zusatz von Borsäure, Kalziumnitrat und einem Kohlenhydrat zum Nährmedium sowie mäßige bis kühle Temperaturen förderten im allgemeinen das Pollenschlauchwachstum der kompatiblen und inkompatiblen Kombinationen. Verschiedene Wuchsstoffe, die dem Kulturmedium zugesetzt wurden, hemmten bei höherer Konzentration das Pollenschlauchwachstum kompatibler Kombinationen, verzögerten auf der anderen Seite aber nicht den Inkompatibilitätsmechanismus. Letzterer Effekt trat ein, wenn die Blütenköpfe während der Anthesis hohen Temperaturen ausgesetzt wurden. Diese Temperaturbehandlung wirkte auf die Griffel, nicht auf den Pollen. In einem der drei Experimente führte eine Bestäubung der Narbe mit großen Pollenmengen dazu, den Inkompatibilitätsmechanismus weniger wirksam werden zu lassen.

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Cooperative research by Crops Research Division, Agricultural Research Service, U. S. Department of Agriculture and the Kentucky Agricultural Experiment Station. This paper (No. 68-3-23) is published with permission of the Director, Kentucky Agricultural Experiment Station.     

Biochemical composition of maize (Zea mays L.) pollen

Summary Mean percentages of sugars, water-soluble polysaccharides, starch, total carbohydrates and lipids were 40.1, 7.4, 28.6, 76.1, and 1.8 respectively. Differences among the mutants were found only for water-soluble polysaccharides with both wx and sh ₂ decreasing the percentage a small but significant amount. In terms of the various carbohydrates measured, no correlation was found between the expression of these mutants in the pollen and the kernel.

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Zusammenfassung Die Untersuchung des Kohlenhydrat- und Lipid-Gehaltes im Pollen der Endosperm-Mutanten waxy, shrunken und sugary vom Mais ergab einen gemittelten Gehalt an Zucker von 40,1%, wasserlöslichen Polysacchariden 7,4%, Stärke 28,6, Gesamtkohlenhydraten 76,1% und Lipiden 1,8%.Unterschiede zwischen den Mutanten wurden lediglich hinsichtlich der wasserlöslichen Polysaccharide gefunden, und zwar bei wx und sh ₂, die einen signifikant niedrigeren Gehalt aufwiesen.Hinsichtlich der verschiedenen analysierten Kohlenhydrate wurde keine Korrelation zwischen der Expression der Mutanten im Pollen und in den Karyopsen gefunden.

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Herrn Professor Dr. J. Straub (Köln-Vogelsang) zu seinem 60. Geburtstag gewidmet.

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Journal Series Paper No. 3621, Florida Agricultural Experiment Station.     

Effects of chronic irradiation upon a self-incompatible clone ofLycopersicum peruvianum

Summary Flovering plants from a self-incompatible clone ofLycopersicum peruvianum were exposed during 90 days to different dose-rates of gamma-rays ranging from 2 to 17 rad perhour. Irradiation was continuous, except for a daily interruption of 7 hours.Whereas irradiation at dose-rates higher than 7.50 rad per hour seriously inhibited bud formation and floral development, chronic exposure at dose-rates ranging from 3 to 7 rad/hour increased the number of seeds per plant. This stimulation is not due to a higher number of seeds per fruit but to a very significant rise in the number of fruits per plant. As irradiation treatment did not significantly increase the number of flowers per plant and did not appear to stimulate pollen tube germination in the styles, it is concluded that the recorded increase in fruit-setting essentially resulted from a radio-induced inhibition of the processes which control floral abscission in the absence of cross-pollination.Three plants with reduced self-incompatibility and one completely parthenocarpic individual were observed in theM ₂ progeny but no evidence was obtained that irradiation could induce a permanent type of self-compatibility inL. peruvianum.

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Zusammenfassung Blühende Pflanzen eines selbstunverträglichen Klons vonLycopersicum peruvianum wurden 90 Tage hindurch verschiedenen Dosen von Gammastrahlen ausgesetzt (2 bis 17 rad/h). Die Bestrahlungsdauer betrug täglich seiben Stunden.Während Bestrahlungen in Dosierungen von mehr als 7,5 rad/h die Knospenbildung und Blütenentwicklung stark hemmten, steigerte eine Dauerbestrahlung mit 3 bis 7 rad/h die Samenzahl je Pflanze. Diese Erscheinung beruht nicht auf einer Zunahme der Samenzahl der einzelnen Früchte, sondern auf einer hochsignifikanten Steigerung der Fruchtzahl der einzelnen Pflanzen. Da durch die Behandlung die Blütenzahl nicht signifikant zunimmt und das Einwachsen des Pollens in den Griffel nicht gefördert wird, ist anzunehmen, daß die festgestellte Zunahme des Fruchtansatzes im wesentlichen auf eine strahleninduzierte Hemmung des Blütenverlustes bei Ausbleiben der Fremdbefruchtung zurückzuführen ist.Drei Pflanzen mit herabgesetzter Selbstunverträglichkeit und ein vollständig parthenokarpes Exemplar wurden in derM ₂-Generation angetroffen; es wurde kein Grund für die Annahme gefunden, die Bestrahlung könne eine erbliche Selbstverträglichkeit beiLycopersicum peruvianum hervorrufen.

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This publication is contribution no. 368 of the Euratom Biology Division.     

Histochemische Untersuchungen zur Spezifität und Anwendung der Carbodiimidreaktion für den Nachweis von Carboxylgruppen

Zusammenfassung Mittels vergleichender Untersuchungen und Blockierungs-bzw. Abbauverfahren wurde der Reaktionsumfang für die Säureanhydridreaktion und für die Carbodiimidreaktion zum histochemischen Nachweis für Carboxylgruppen bestimmt. Die Carbodiimidreaktion erfaßt COOH-Gruppen von Proteinen und von einigen sialinsauren Kohlenhydraten. Durch den zusätzlichen Nachweis saurer Kohlenhydrate unterscheidet sie sich von der Säureanhydridreaktion. Außerdem wurde der Fixierungseinfluß auf das Ergebnis der Carbodiimidreaktion ermittelt.

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Summary The reactive range of the acid anhydride reaction and the carbodiimide reaction for the histochemical demonstration of carboxyl groups was investigated by comparative methods, blocking tests and analytical methods. The carbodiimide reaction reveals COOH-groups of proteins and several sialinic acid carbohydrates. The additional demonstration of acid carbohydrates distinguishes the carbodiimide reaction from the acid anhydride reaction. The influence of fixatives on the outcome of the carbodiimide reaction is also investigated.

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Mit Unterstützung durch einen Forschungsauftrag des Ministeriums für das Hoch-und Fachschulwesen der DDR.     

Certationsversuch zur Gonenkonkurrenz unter dem Einfluß des Locus Ga bei Oenothera

Zusammenfassung Mit dem Pollen von zwei Oenothera-Bastarden, die für die Testgene s, de und ein gametophytisch im Pollen wirksames Gen ga heterozygot waren, wurden Certationsversuche in Rückkreuzungen auf Oe. hookeri sulfurea durchgeführt. Weder eine Veränderung der Bestäubungsdichte noch die Unterbrechung des Pollenschlauchwachstums durch Abschneiden der Griffel während der Wachstumsphase hat einen Einfluß auf die Spaltungsverhältnisse der Testmerkmale in der Nachkommenschaft. Es ist demnach äußerst unwahrscheinlich, daß die Konkurrenz durch Unterschiede der Wachstumsgeschwindigkeit der Pollenschläuche im Griffel entschieden wird. Die Benachteiligung der Gametophyten mit dem Allel ga ^– muß entweder kurz vor der Befruchtung im Fruchtknoten liegen oder sich in den ersten Stadien der Pollenschlauchentwicklung bei der Keimung und dem Wachstum in der Narbe bemerkbar machen. Aus den Versuchsdaten ergibt sich eine erhebliche Variabilität des crossing-over im untersuchten Chromosomenbereich.

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Certation experiment concerning competition between pollentubes under the influence of the locus Ga in Oenothera

Summary The material for the experiments were two Oenothera-Hybrids with the complexes ^h hookeri and flavens which were heterozygous for the gametophytic gene ga and for the genes s and de. Certation experiments were done by pollinating the styles of Oe. hookeri sulfurea with different amounts of pollen grains and by interruption of pollen tube growth by cutting off the styles at different times after pollination.There is no correlation between the experimental treatment and the segregation for the two genes in the progeny. The competition between pollen cells with the alleles respectively ga ⁺ and ga ^– therefore cannot be due to differences in growth rates during the developmental stage of pollen tube-growth in the style but must occur during the germination of the pollen on the stigma or in the last stage of development of the pollen tubes shortly before fertilization. The data reveal great variability of crossing-over in the chromosome-region under investigation.

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Angenommen durch G. Melchers und W. Seyffert     

The effect of non-prey food, mainly pollen, on the development, survival, and fecundity of Amblyseius gossip (Acarina: Phytoseiidae)

Amblyseius gossipi developed and reproduced readily on pollen of Zea mays and Phoenix dactylifera. Developmental period was larger and reproductive rate much lower on pollen from Gossypium barbadense. Mated females survived on plant juice of Vicia faba leaves for 9.7 days.

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Zusammenfassung Die Fähigkeit von Amblyseius gossipi, drei verschiedene Pollenquellen und eine Tetranychide als Beute auszunutzen, wurde im Laboratorium bei 26,5–28,5° und 60–70% relativer Luftfeuchtigkeit an abgeschnittenen Puffbohnenblättern untersucht. Entwicklung und Vermehrung von A. gossipi erfolgen leicht mit Pollen von Zea mays und Phoenix dactylifera. Mit Pollen von Gossypium barbadense dauerte die Entwicklung länger und die Vermehrungsrate war viel geringer. Die durchschnittliche tägliche Eiablagerate eines Weibchens betrug 2,0 Eier bei Fütterung mit Maispollen, 2,2 Eier mit Dattelpollen und 0,4 Eier mit Baumwollpollen. Weibchen, die mit Tetranychus cinnabarinus gefüttert wurden, produzierten 2,1 Eier pro Tag. Die durchschnittliche Entwicklungsdauer der unreifen Stadien betrug dabei 2,8 bzw. 3,2, 8,8 und 4,1 Tage. Begattete Weibchen überlebten an Preßsaft von Puffbohnenblättern 9,7 Tage lang. Unreife Stadien überdauerten an Pflanzensaft nur einen Zeitraum von 1,5–2,4 Tagen.

     

Untersuchungen zur Pollenentwicklung und Pollenschlauchbildung bei höheren Pflanzen

Zusammenfassung Pollenschlauchkulturen von Tradescantia paludosa, Tradescantia virginiana und der Zuchtform Hutchinsonii, einer Hybriden der Kreuzung Tradescantia virginiana X andersoniana, wurden unter verschiedenen physiologischen Bedingungen in vitro angesetzt und cyto-morphologisch hinsichtlich Doppelschlauchbildungen analysiert.In Abhängigkeit von den Anzuchtbedingungen und der jeweiligen Pflanzenart wurden bei Tradescantia 13–35% an Doppelschlauchbildungen gefunden. Dreifachschlauchbildungen sowie Verzweigungen von Pollenschläuchen traten nur in ganz seltenen Ausnahmefällen auf. Bei 1–2stündigem Zusatz von 0,02%iger Colchicinlösung zum Nährsubstrat der Kulturen wurde bei Tradescantia virginiana eine drastische Senkung des Prozentsatzes an Doppelschläuchen festgestellt. Es wurden nur noch 6% an Doppelschlauchbildungen beobachtet.Beide Kerne wandern bei Doppelschlauchbildungen immer in denselben Pollenschlauch ein. In der Regel stellt dieser kernhaltige Pollenschlauch zugleich den längeren der beiden Pollenschläuche zum Zeitpunkt der Einwanderung dar.Bereits bei kurzen Wuchszeiten der Kulturen bis zu 4 Stunden unterscheiden sich die Längen-Mittelwerte der beiden Pollenschläuche von Doppelbildungen signifikant. Das Wachstum der beiden Pollenschläuche verläuft nicht synchron. Bei zweischläuchigen Pollenkörnern stellt der Pollenschlauch ohne eingewanderte Kerne sein Längenwachstum im Gegensatz zum kernhaltigen Pollenschlauch frühzeitig ein.Ein Vergleich der Längen-Mittelwerte von Doppelschläuchen, nachdem die Längen beider Pollenschläuche summiert wurden, mit den entsprechenden Werten einschläuchiger Pollenkörner ergibt, daß bei den Versuchsgliedern 1–5, bei Anzucht unter Standardbedingungen und kurzen Wuchszeiten bis zu 4 Stunden, keine signifikanten Unterschiede zwischen den Werten bestehen. Bei den Versuchsgliedern 6–8, bei Anzucht unter von Standardbedingungen abweichenden Verhältnissen und zum Teil längeren Wuchszeiten als 4 Stunden, sind die Werte der zweischläuchigen Pollenkörner wesentlich größer als diejenigen der einschläuchigen. Die Werte unterscheiden sich signifikant.Bei den Versuchsgliedern 1, 3, 4 und 5 bestehen bis auf zwei Ausnahmen zwischen den Längen-Mittelwerten der 1. und 2. Pollenschläuche von Zweischläuchigen Pollenkörnern der Gruppe 1 und 2 positive Korrelationen.Die möglichen Ursachen, die für die Ausbildung von Pollenkörnern mit zwei Pollenschläuchen bei in vitro-Kultur herangezogen werden können, werden diskutiert. Zweitens wird im 1. Abschnitt des Diskussionsteils die Frage erörtert, welche Gründe für das asynchrone Wachstum der beiden Pollenschläuche bei Doppelbildungen gegeben sein können. Im 2. Abschnitt des Diskussionsteils wird die Hypothese aufgestellt, daß die Doppelschlauchbildung bei Tradescantia aus evolutionistischer Sicht als primitives Merkmal, das Verhalten der Kerne, beide nur in einen der Pollenschläuche bei Doppelbildungen einzuwandern, dagegen als fortschrittliches Merkmal angesehen werden kann.

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The development of pollen grains and formation of pollen tubes in higher plantsVI. Pollen grains of Tradescantia with two pollen tubes

Summary Pollen tube cultures of Tradescantia paludosa, Tradescantia virginiana and the hybrid Hutchinsonii (a cross of Tradescantia virginiana and andersoniana) were placed in vitro under various physiological conditions and analyzed cyto-morphologically in regard to double-tube formation.Depending on the culture conditions and on the plant variety studied there was found for Tradescantia to be a double-tube formation of 13% to 35%. Triple-tube formations as well as branching of the pollen tubes occurred in very rare exceptions. After a 1–2 hour addition of 0,02% colchicin solution to the nutritional medium a drastic reduction of the percentage of double-tubes was determined in the case of Tradescantia virginiana. A double-tube formation of only 6% was observed.In the case of double-tube formations both nuclei always immigrate into the same pollen tube. At the time of immigration the pollen tube with the nuclei is usually the longer of the two.For short growth times of up to 4 hours the averages lengths of both pollen tubes of a double-tube formation is significantly different. The growth of the two pollen tubes does not proceed synchronously. The pollen tube without the migrated nuclei ceases growth early in contrast to the tube containing the nuclei.A comparison of the averages lengths of double-tubes (after the lengths of both pollen tubes were added) with the corresponding values of single-tube pollen grains demonstrates that for experiments 1–5 (cultures under standard conditions and short growth times of up to 4 hours) there is no significant difference between the values. However the values of the double-tube pollen grains are substantially greater than those of the single-tube group in the case of experiment 6–8 (cultures under conditions varying from those of the standard and in some of them growth times longer than 4 hours). The values are significantly different. In experiments 1–5 with two exceptions there is a positive correlation between the averages lengths of the pollen tubes with the immigrated nuclei and those without.The possible causes for the formation of pollen grains with two pollen tubes in vitro are discussed. In the first section the question is debated what the reasons for the asynchronous growth of the two pollen tubes could be. In the second section the hypothesis is presented, that the double-tube formation as found in Tradescantia can be seen from the evolutionary viewpoint as a primitive characteristic. On the other hand the behavior of both nuclei immigrating into only one of the pollen tubes is hypothesized to be an advanced characteristic.

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Angenommen durch F. Mechelke

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Mein Dank gilt Herrn Prof. Dr. F. Mechelke für die Anregung zu diesen Untersuchungen und sein förderndes Interesse während ihres Verlaufs sowie Frl. H. Nagel, Frau I. Müller und Frl. M. Reiber für gewissenhafte technische Assistenz. Besonderer Dank gebührt nicht zuletzt auch Herrn Gärtnermeister W. Günsel für die sorgfältige Betreuung des Pflanzenmaterials.     

Morphologische Variabilität der chromosomalen Funktionsstrukturen in den Spermatocytenkernen von Drosophila-Arten

Zusammenfassung In der Gattung Drosophila treten in den Zellkernen von primären Spermatocyten chromosomale Funktionsstrukturen auf, die im Prinzip wie die lateralen Schleifenpaare von Lampenbürstenchromosomen organisiert sind. Die Form der Schleifen ist bei jeder Art in artspezifischer Weise abgewandelt. Die morphologische Variabilität der Spermatocytenstrukturen von 54 Drosophila-Arten wird beschrieben. Das genetische Material in den Schleifen spielt möglicherweise eine entscheidende Rolle bei der Vorfertigung, Stabilisierung und programmierten Verpackung von Genprodukten, die erst in späteren Stadien während der Spermiohistogenese in den Zellen verbraucht werden.

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In the genus Drosophila the nuclei of primary spermatocytes contain special chromosomal functional structures which are organized as the pairs of lateral loops in lampbrush chromosomes. In each species the loops have their own species specific morphology. The morphological variability of the spermatocyte structures in 54 Drosophila species is described. Although the nuclei of spermatids are synthetically inactive, the cells are able to synthesize proteins which are essential for the differentiation of sperm. Therefore, special mechanisms are necessary for the preformation, stabilization, and programmed packaging of gene products during the spermatocyte stage. This may be the function of the spermatocyte loops.

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Verfasser dankt der Deutschen Forschungsgemeinschaft für eine Reisebeihilfe. Die Untersuchungen werden jetzt ebenfalls mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft fortgesetzt. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. W. S. Stone und seinen Mitarbeitern von der Genetics Foundation an der Universität von Texas in Austin. Die Zeichnungen wurden von Herrn E. Freiberg angefertigt.

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Herrn Prof. Dr. W. E. Ankel, meinem verehrten Lehrer, zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Morphological variation within Acyrthosiphon pisum and in ability to transmit broad bean severe chlorosis virus

The EL and WARF biotypes of Acyrthosiphon pisum (Harris), which were originally isolated on the basis of their differential efficiency in transmitting pea enation mosaic virus (PEMV), were studied morphologically, and a key based on observed morphological differences is presented. The two biotypes also were compared as vectors of broad bean severe chlorosis virus (BBSCV). The EL biotype was more efficient than that of WARF in transmitting BBSCV; 1st-stage nymphs of EL and WARF were more efficient vectors of BBSCV than their counterpart adults.

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Zusammenfassung Die EL und WARF Biotypen von Acyrthosiphon pisum, die ursprünglich nach ihrer Übertragungsfähigkeit für das Scharfe Adernmosaik der Erbse (PEMV) isoliert worden waren, wurden morphologisch studiert und ein Bestimmungsschlüssel ausgearbeitet. Die beiden Biotypen wurden auch als Vektoren des Schweren Chlorosevirus der Ackerbohne (BBSCV) verglichen. Der EL Biotyp war leistungsfähiger in der Übertragung von BBSCV als der WARF Typ. Erstlarven von EL und WARF waren wirksamere Vektoren von BBSCV als die entsprechenden Adulttiere.

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Michigan Agricultural Experiment Station Journal Article Number 7540.     

Dye-induced changes in the developmental physiology of Aedes aegypti larvae

Exposure to methylene blue and neutral red affected length of development, rate of pupation, and larval mortality in populations of Aedes aegypti (L.). Female pupal weights generally were adversely affected, while male pupal weights were not. Retardation of growth was not caused by rejection of dyed food under the conditions of our experiments. Methylene blue, neutral red, and nile blue A were most severe in their action on longer exposures and exposures to earlier instars.The importance of recognizing the physiological and behavioral changes in organisms caused by perfunctory use of dyes is discussed.

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Zusammenfassung Bei Larven von Aedes aegypti, die Methylenblau oder Neutralrot ausgesetzt wurden, ließ sich eine deutliche Verzögerung des Wachstums nachweisen. Der Verpuppungsbeginn (Larven-Puppen-Häutung) wurde von beiden Farben in Abhängigkeit von der ansteigenden Konzentration verzögert. Obwohl zur Erzeugung der Reaktion mit Neutralrot höhere Konzentrationen erforderlich waren, war die Genauigkeit der Farbwirkung größer. Die geprüften Konzentrationen von Methylenblau reichten von 0,5 bis 4,5 ppm; die für Neutralrot von 3 bis 9 ppm.In der Absicht, die Wirkungen der beiden Farben zu messen, wurden andere Parameter quantitativ geprüft. Diese umfaßten die Mortalität, den Weibchen-Prozentsatz und die durchschnittlichen Puppengewichte der Männchen. Die Sterberaten waren hoch und äußerst variabel. Es ließen sich auch keine Unterschiede im Geschlechterverhältnis der Populationen finden, die als Larven in Methylenblau oder Neutralrot aufgezogen worden waren. Neutralrot und Methylenblau schienen auch die durchschnittlichen Puppengewichte der Männchen nicht zu beeinflussen, jedoch erzeugten sie deutliche Wirkungen bei den durchschnittlichen Puppengewichten der Weibchen. Es konnten keine signifikanten Unterschiede in den Nahrungsmengen festgestellt werden, die von gefärbten oder ungefärbten Larven oder von Larven in ansteigenden Farbkonzentrationen aufgenommen wurden. Die jüngeren Larvenstadien wurden stärker beeinflußt und längerer Aufenthalt in der Farbe ergab stärkere Verzögerung der Wachstumsrate.Folgende Aspekte der Vital-Farbstoffe werden diskutiert: 1. ihre toxischen Wirkungen, 2. Beziehungen zwischen Genauigkeit und Aussagewert der experimentellen Ergebnisse, und 3. die Notwendigkeit vollständigerer Kenntnis der Farbstoffe vor ihrer Anwendung auf lebende Systeme.

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Contribution No: 1420 from the Department of Entomology, University of Massachusetts, Amherst, Mass. This research was supported by Hatch Project No. 253 Revised.     

STUDIES ON THE SELF-INCOMPATIBILITY RESPONSE OF LILIUM LONGIFLORUM

Removal of substances loosely associated with the wall of Lilium longiflorum pollen did not affect in vitro germination and tube growth, tube growth within compatible styles, or production of viable seeds. Nor was growth of pollen tubes within incompatible styles enhanced by prior removal of the loosely bound materials. Hence, these materials appear not to be recognition factors in the gametophytic self-incompatibility system of Lilium and to have no role in pollen germination. Heat treatment of selected portions of lily pistils prior to pollination indicated that the incompatibility factor(s) was located in the lower half of the style, and that the stigma plays no role in incompatibility.     

Effect of temperature on pseudo-self-compatibility in Trifolium pratense L.

Summary A relatively high temperature treatment, applied during anthesis, was shown to enhance self-seed production through pseudo-self-compatibility in normally self-incompatible red clover (Trifolium pratense L.). The self-seeds were produced in cultures of excised stems held in 2.5 percent sucrose. The stems were excised when petal color was beginning to appear in the buds. During anthesis the cultures were incubated with the flower heads at 40 ° and the stems at 25 °C. When most of the florets per head had opened the cultures were transferred to 20 °C and held at that temperature during the period of pollen growth through the styles and also during seed development. The addition of calcium nitrate and boric acid to the culture medium did not enhance anthesis, seed weight, or the number of seeds produced.Plant genotype and the environment provided before anthesis were the primary factors influencing the number of self-seed produced. Although not all attempts to produce self-seed have been successful, with repeated trials all clones we tested produced some seed.

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Zusammenfassung Durch eine Behandlung normalerweise selbstunverträglichen Rotklees (Trifolium pratense L.) mit verhältnismäßig hohen Temperaturen während der Anthesis ergab sich eine Erhöhung des Samenertrages durch Pseudo-Selbstverträglichkeit. Die Samen aus der Selbstbefruchtung wurden an Kulturen abgeschnittener Stengel erzielt, die in 2.5% Sucrose gehalten wurden. Die Stengel waren zu dem Zeitpunkt, an dem die Petalenfarbe in den Knospen sichtbar wurde, abgeschnitten worden. In einem Brutraum wurden die Blütenköpfe während der Anthesis bei 40 °C und die Stengel durch Eintauchen der Kulturgläser in ein Wasserbad bei 25 °C gehalten. Sobald sich die Mehrzahl der Blütchen geöffnet hatte, wurden die Kulturen in 20 °C übergeführt und in dieser Temperatur während des Pollenwachstums durch die Griffel und auch während der Samenentwicklung belassen. Eine Beigabe von Kalziumnitrat und Borsäure zum Kulturmedium steigerte weder die Anthesis noch das Samengewicht und die Anzahl der erzeugten Samen. Der Genotyp der Pflanze und die Umwelt vor der Anthesis waren die Primärfaktoren, die die Anzahl der Samen aus Selbstbefruchtung beeinflußten. Obwohl nicht alle Versuche, Samen aus Selbstbefruchtung zu erzielen, erfolgreich waren, erzeugten in wiederholten Versuchen doch alle untersuchten Klone etwas Samen.

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Cooperative research by Crops Research Division, Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture and the Kentucky Agricultural Experiment Station. This paper (No. 68-3-102) is published with permission of the Director, Kentucky Agricultural Experiment Station.     

Untersuchungen zur Pollenentwicklung und Pollenschlauchbildung bei höheren Pflanzen

Zusammenfassung Pollenkörner von Tradescantia paludosa wurden in künstlicher Nährlösung zum Auskeimen und zur Bildung von Pollenschläuchen gebracht. Von diesen Pollenschlauchkulturen wurden Stichproben entnommen und analysiert, nach welcher Wuchszeit der Pollenschläuche die generativen Kerne die Teilung in die Spermakerne vornehmen. Zugleich wurden bei einigen Stichproben, die nach unterschiedlichen Wuchszeiten fixiert worden waren, die Längen der Pollenschläuche bestimmt.Es konnte nachgewiesen werden, daß bei Tradescantia paludosa der Zeitpunkt der Teilung des generativen Kerns in die beiden Spermakerne von der Länge des Pollenschlauchs abhängig ist.Zum Zeitpunkt der Teilung des generativen Kerns ist bei der Mehrzahl der Pollenschläuche der vegetative Kern noch nicht degeneriert.Bei den Pollenschlauchkulturen von Tradescantia paludosa konnten in allen Stichproben kernlose Pollenschläuche festgestellt werden. Ihr Anteil betrug je nach Stichprobe 11–22%.Im Diskussionsteil wird erstens darzulegen versucht, daß die erhaltenen Befunde über den Zeitpunkt der Teilung des generativen Kerns mit den übrigen bisher bekannten Ergebnissen über die Bildung des Pollenkorns und Pollenschlauches in Einklang stehen. Die Entwicklung des männlichen Gametophyten der Angiospermen läßt sich in eine Reihe von Stadien gliedern, die man, wie bei den vorliegenden Untersuchungen mit cyto-morphologischen und in anderen Fällen auch mit Hilfe cyto- sowie biochemischer Methoden gegeneinander abgrenzen konnte. Zweitens wird in diesem Abschnitt auf Grund der bisher bekannt gewordenen Befunde die Hypothese diskutiert, daß sich im Verlauf der Evolution der Angiospermen in wiederholten Fällen, wahrscheinlich meistens unabhängig voneinander, Arten herausgebildet haben, bei denen die Degenerationsphase des vegetativen Kerns immer weiter in die Frühentwicklung des männlichen Gametophyten vorverlegt wurde und/oder die DNS-Replikation des vegetativen Kerns nur noch partiell oder gar nicht mehr erfolgte.

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The development of pollen grains and formation of pollen tubes in higher plantsV. The division of the generative nucleus in the pollen tube of Tradescantia paludosa

Summary Fixed pollen tubes of Tradescantia paludosa were investigated cytologically to determine the precise moment of division of the generative nucleus and to measure the length of the pollen tubes at the same time.The exact moment of division of the generative nucleus could be shown to be closely correlated with the length of the pollen tube of Tradescantia. In the majority of the pollen tubes the vegetative nuclei are not yet in the degenerative phase at the time of division of the generative nucleus. In all random samples investigated pollen tubes without nuclei were found. Depending on the random sample the percentage of pollen tubes without nuclei was 11–22%.In the discussion it is pointed out that the data obtained from the cytological investigations show that the findings of the precise moment of division of the generative nucleus agree with earlier published results on the development of pollen grains and formation of pollen tubes. The development of the male gametophyte of the angiosperms is to be divided into a series of stages. The data obtained here from the cyto-morphological studies of pollen tubes of Tradescantia and from cyto- and biochemical investigations of others indicate that the different stages of the pollen grain and the pollen tube can be separated. In the second part of the discussion there is presented an evaluation of the hypothesis that during evolution of the angiosperms species have formed repeatedly, and in most cases probably independently from one another, in which the degenerative phase of the vegetative nucleus begins earlier and earlier during the development of the male gametophyte, or that in some instances DNA replication is either partially or entirely eliminated.

     

Untersuchungen zur Pollenentwicklung und Pollenschlauchbildung bei höheren Pflanzen

Zusammenfassung In reifen Pollenkörnern von vier Petunia hybrida-Mutanten wurde gleichzeitig die DNS-Menge der generativen und vegetativen Kerne cytophotometrisch gemessen. Bei zwei dieser Mutanten wurden die entsprechenden Messungen auch an Pollenschläuchen vorgenommen.Die DNS-Werte generativer Kerne zeigen, daß die Replikation der DNS im allgemeinen nicht im reifen Pollenkorn, sondern erst im Pollenschlauch nach Einwandern der Kerne ihren Abschluß findet. Diese Befunde bei Petunia-Mutanten stehen im Gegensatz zu den bisher nur bei ganz wenigen Objekten in Pollenkörnern durchgeführten DNS-Messungen generativer Kerne, nach denen die S-Phase während der Reifung des Pollenkorns abläuft und spätestens zum Zeitpunkt der Pollenreife die G₂-Phase erreicht wird.Aus den Befunden für den vegetativen Kern ergibt sich, daß eine große Variabilität bezüglich des Einsetzens der Degeneration dieses Kerns besteht. Im Extremfall von ustulata-2n kann einerseits bereits in reifen Pollenkörnern die Degeneration ihren Endpunkt erreicht haben. Andererseits lassen sich bei dieser Mutante in Pollenschläuche eingewanderte Kerne nachweisen, deren DNS-Gehalt unverändert geblieben ist. Außerdem wurden in einigen Pollenschläuchen von ustulata-2n vegetative Kerne mit einem erhöhten DNS-Gehalt gefunden. Bei diesen Kernen wird eine partielle DNS-Replikation für möglich gehalten. Die Befunde einer Abnahme des DNS-Gehalts vegetativer Kerne bereits in Pollenkörnern stehen im Gegensatz zu den Ergebnissen anderer Autoren, die gefunden haben, daß bei ihren Objekten die DNS-Menge bis zur Pollenreife konstant bleibt.In der Diskussion wird dargelegt, daß sich die eigenen Befunde mit der Hypothese vereinbaren lassen, die der vegetativen Zelle eine außerordentliche Rolle bei der Pollenschlauchbildung zuschreibt. Die Petunia-hybrida-Mutanten werden als besonders geeignetes Ausgangsmaterial betrachtet, um die Aufklärung des Fragenkomplexes über die Bedeutung und Funktion der vegetativen Zelle für die Pollenkorn- und Pollenschlauchbildung voranzutreiben.Mein Dank gilt Herrn Prof. Dr. F. Mechelke für die Anregung zu diesen Untersuchungen und Fräulein H. Nagel für gewissenhafte technische Assistenz.

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The development of pollen grains and formation of pollen tubes in higher plantsI. Quantitative measurements of the DNA-content of generative and vegetative nuclei in the pollen grain and pollen tube of Petunia hybrida mutants

Summary The DNA-content of generative and vegetative nuclei in mature pollen grains of four Petunia hybrida mutants was determined by cytophotometry. In addition the DNA-content of generative and vegetative nuclei in the pollen tube of two of these four mutants (virescens-2 n and ustulata-2 n) was cytophotometrically measured.The DNA-values found in the generative nuclei indicate that the DNA-replication continues in the mature pollen grain and comes to an end only after the migration of the nuclei into the pollen tube. These data are in disagreement with the results of DNA-measurements described for a limited number of other species which all show completion of DNA-synthesis during the maturation stage of the pollen grains.The vegetative nuclei of the four Petunia mutants studied show significant differences in the onset of the degenerative phase. Extreme variation is manifested in the ustulata-2 n mutant in which the degeneration of nuclei may reach the final stage in the maturing pollen grain. However in this mutant vegetative nuclei with an unaltered DNA-content may also be demonstrated in the pollen tube. Some of the vegetative nuclei in the pollen tube of ustulata-2 n exhibit an increased amount of DNA which could be the result of differential DNA-replication in the vegetative nuclei. The decrease of the DNA-content in a certain fraction of the vegetative nuclei in the maturing pollen grain does not agree with observations made in other species by several authors who report DNA constancy until the pollen grain is fully mature.The data obtained from the analysis of the four Petunia hybrida mutants point to an important role of the vegetative nucleus in the development of the pollen tube. The Petunia hybrida mutants may be regarded as especially favourable material for investigations concerning the function of the vegetative cell in the development of the pollen grain and pollen tube.

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Herrn Prof. Dr. J. Straub zum 60. Geburtstag gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Alcuni aspetti dei microsomi e dei mitocondri al microscopic elettronico

Zusammenfassung Die Struktur der Mikrosomen und der kleinen Mitochondrien der Prothallien vonGinkgo biloba wurde mit Hilfe des Elektronenmikroskops untersucht. Sie werden mit H₂O und dann mit 1 mol NaCl und 0,05 mol H₂SO₄ behandelt. Es wurde erwiesen, daß sie reich an Lipoiden und arm an wasserlöslichen Fraktionen von Proteinen (Albuminen) und an inn-NaCi-löslichen Proteinen (Nucleoproteinen) sind. Die kleinen Partikeln sind homogen; aber sie differenzieren sich nach und nach in Mitochondrien, versehen mit Membran, Lamellen, lipidischen Körnchen und einer zentralen lipidischen Masse (Kern).

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Der Verfasser bringt die Hypothese vor, daß die Mitochondrien sich im allgemeinen aus einem Grund-Zellpartikel nach und nach differenzieren.     

Zur Wirkungsweise des white-Allels bei Drosophila melanogaster

Zusammenfassung In den pigmentfreien Augen derwhite-Mutante vonDrosophila melanogaster wurden die gleichen Trägergranula histologisch nachgewiesen, in die die Augenpigmente (Pterine und Ommochrome) bei der Wildform eingelagert sind. In Zusammensetzung (Protein, Ribonucleinsäure, Lipoidphosphat) und biochemischer Funktion (hohe Aktivität der Enzyme der biologischen Oxydation) ähneln sie Mitochondrien. Die Granula der Mutante unterscheiden sich von denen der Wildform darin, daß in ihnen die Succinodehydrase locker, die Protyrosinase dagegen fester gebunden ist, wie Enzymteste in Medien verschiedenen osmotischen Druckes ergaben. diese Unterschiede in den Enzymaktivitäten können eine weitere phänotypische Auswirkung deswhite-Allels sein; auf einen ursächlichen Zusammenhang dieser Ergebnisse mit der fehlenden Fähigkeit, die Endstufen der Augenpigmente zu synthetisieren, wird hingewiesen.

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Mit 5 Textabbildungen     

Mutationen bei Oenothera hookeri nach Dauereinwirkung von Meterwellen während einer Vegetationsperiode

Zusammenfassung Aus Pflanzen von Oenothera hookeri, die vom Rosettenstadium an unter der Dauereinwirkung eines UKW-Senders gestanden hatten (M₀-Generation), wurden durch Selbstung und durch Kreuzung des Pollens auf unbehandelte Pflanzen M₁-Nachkommen erhalten, aus denen durch Selbstung weitere Generationen gewonnen wurden. Die M₁- und M₂-Generationen zeigen eine Häufigkeit letaler Embryonen und von Ausfällen während der Entwicklung, die auf einen erheblichen Anteil an dominanten und rezessiven Letalgenen und vitalitätsmindernden Genen schließen lassen. Dieser liegt soweit über den Erfahrungswerten für Oe. hookeri, daß er nur durch Mutation infolge der Behandlung in der M₀-Generation, bei der Meiose oder der Entwicklung der M₁-Embryonen zu erklären ist. In der M₂-Generation erweist sich ein erheblicher Anteil der untersuchten Familien als spaltend für Veränderungen morphologischer Merkmale, die auf Punktmutationen zurückzuführen sind. In mehreren Fällen ist mit Sicherheit eine somatische Mutation in der M₀-Pflanze anzunehmen (Gi-1, b-1 und Sp-1). Durch diese Beobachtungen wird die mutagene Wirkung der Meterwellenstrahlung, die schon aus dem Auftreten von Chromosomenmutationen in Wurzelspitzen (Zinecker-Brauer 1948), in behandelten PMZ (Harte 1949, 1972 a) und aus der Untersuchung der Nachkommenschaften von kurz-zeitbehandeltem Pollen (Harte 1972b) erschlossen war, bestätigt.

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Mutations in Oenothera hookeri after prolonged influence of radiowaves during one vegetationperiod

Summary Plants of Oe. hookeri were grown under the influence of a radiostation during one vegetationperiod (M ₀-generation). After selfing and crossing of pollen of these plants on emasculated, untreated flowers, in the M ₁- and M ₂-generation an increase of lethal embryos, plants with reduced viability and morphological variability of quantitative characters was observed. In M ₂ 6 families out of 23 gave rise to a monogenic mutant, 2 families segregated for 2 mutants each. The mutations occurred as somatic mutations in the M ₀-plants, as meiotic or gametophytic mutations or as somatic mutations in the M ₁-embryos. These results are an additional proof for the mutagenic action of radio-waves.

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Angenommen durch W. Seyffert     

Some genetic aspects of the symbiotic relationship between white clover (Trifolium repens) and Rhizobium Trifolii

Summary The results of experiments with white clover (Trifolium repens) in which time of nodulation and seedling plant weight or vigour were measured are reported. Experiments 1 and 2 were conducted in artificial growth medium in test tubes with controlled inoculation and experiment 3 in soil without controlled inoculation. Experiment 1 which was preliminary in nature showed the extent of the variation for time of nodulation after inoculation with Rhizobium trifolii. It was evident also that plant vigour and the number of days to nodulation were negatively correlated. Experiment 2 forms the major part of the results and is concerned with the analyses and interpretation of the diallel cross progeny of twelve plants selected from experiment 1. The results indicated a rather complex genetic picture for the two characters measured, namely days to nodulation and seedling plant weight at 80 days. Reciprocal (both general and specific) as well as additive (g.c.a.) and non-additive (s.c.a.) effects were present. Experiment 3, in which seed from 22 families of the diallel cross was sown in soil without controlled inoculation, indicated that the results obtained under the laboratory conditions of experiment 2 and those obtained in soil conditions were not correlated. The implications of these results in relation to selection of improved varieties of the host species are discussed.

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Zusammenfassung In drei Versuchen wurde beim Weißklee (Trifolium repens) die Zeit bis zur Knöllchenbildung sowie das Gewicht der Pflanze bzw. deren Entwicklungsgeschwindigkeit ermittelt. Bei Versuch 1 und 2 erfolgte die Kultur in Reagenzgläsern auf künstlichem Nährboden nach kontrollierter Impfung und bei Versuch 3 im Boden ohne Impfung. Zunächst wurde im Versuch 1 die Variabilität der Zeitdauer bis zur Knöllchenbildung nach Impfung mit Rhizobium trifolii untersucht, und es zeigte sich eine auffällige Beziehung zwischen der Entwicklungsgeschwindigkeit der Knollen und der Pflanze. Den wesentlichsten Teil der Ergebnisse lieferte Versuch 2, in dem die Nachkommenschaften dialleler Kreuzungen von 12 in Versuch 1 selektierten Pflanzen hinsichtlich der Kriterien Anzahl Tage bis zur Knöllchenbildung und Pflanzengewicht nach 80 Tagen geprüft wurden. Die Resultate ergaben ein recht kompliziertes Bild von der genetischen Veranlagung der beiden untersuchten Merkmale. Es wurden reziproke Unterschiede (sowohl allgemein wie spezifisch) sowie additive und nicht-additive Wirkungen festgestellt. Schließlich wurden im Versuch 3 die Nachkommenschaften aus 22 diallelen Kreuzungen in Erde ohne Impfung geprüft und die Ergebnisse mit denen aus Versuch 2 verglichen. Es wurde festgestellt, daß sie nicht übereinstimmten.

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Zum Schluß wird die Bedeutung dieser Ergebnisse im Hinblick auf die Selektion von verbesserten Formen von Wirtspflanzen diskutiert.     

Mortality and sterility induced in Piophila casei by X-ray and neutron irradiation

Different doses of neutrons and X-rays were given to 5-day-old pupae of Piophila casei L. (Diptera, Piophilidae), just before their emergence. The mortality and sterility induced by the different types of radiation were measured. Neutrons are more effective than X-rays in provoking lethal lesions in somatic cells. Females are more resistant than males to the sterilizing action of neutrons, the relative biological efficiency of neutrons being 6 and 3.5, respectively.

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Iduktion von mortalität und sterilität durch röntgenstrahlen und neutronen bei piophila casei

Zusammenfassung Puppen von Piophila casei im Alter von 5 Tagen wurden mit verschiedenen Dosierungen von Neutronen und Röntgenstrahlen bestrahlt. Dadurch was es möglich, Dosis-Effekt-Kurven für Mortalität und Sterilität zu bilden. Die Neutronen erwiesen sich als wirksamer als die Röntgenstrahlen für die Auslösung von Letalstörungen bei den Puppen. Die Relative Biologische Wirkung (RBE) beider Strahlenarten auf die Mortalität ist nicht im ganzen Mortalitätsbereich gleichartig. Die durch Bestrahlung verursachte Sterilität wurde für beide Geschlechter bestimmt und zwar anhand der Überlebensrate der Eier von Einzelpaaren. Neutronen sind wirksamer als Röntgenstrahlen, um letale dominante Mutationen in Spermatozoen zu verursachen (RBE: 6). Neutronen reduzieren die Fertilität von Weibchen, welche aus bestrahlten Puppen stammen, ebenfalls stärker (RBE: 3,5). Die Fekundität der Weibchen wird wesentlich vermindert bei Neutronenbestrahlung von über 2000 rad und bei Röntgenbestrahlung von 7500–10000 rad. Die strahlenbedingte Schädigung der Ovarien konnte auch histologisch nachgewiesen werden.

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This work has been supported by grant nr. 74.01552.06 from the Consiglio Nazionale delle Ricerche (C.N.R.), Rome, Italy.     

Diapause of the southwestern corn borer, Diatraea grandiosella: Utilization of fat body and haemolymph reserves

The utilization of metabolic reserves of mature southwestern corn borers held in two regimes (23° 12L:12D and 30° 24L:0D) which permitted different rates of diapause development was studied. Diapause larvae which had been reared on a meridic diet or host-plant tissue were compared. Data were obtained on the fate of lipid, glycogen, protein and amino acid reserves of the fat body and haemolymph during diapause. The major results showed that lipids comprised ca. 80% of the fat body dry weight and formed the principal reserve of diapause larvae. Thin layer chromatographic analyses showed that triglycerides made up >90% of the fat body lipids. Protein, amino acids and glycogen were found to be of secondary importance during diapause since they made up <15% of the fat body dry weight. In contrast, the haemolymph had a high protein and low amino acid, lipid, and glycogen content. Haemolymph proteins supplemented the fat body lipid reserves and were drawn upon during the later stages of diapause.

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Zusammenfassung Die Art und das Schicksal der Stoffwechselreserven des Fettkörpers und der Haemolymphe diapausierender Südwest-Maiszünsler, Diatraea grandiosella, wurden untersucht. Im Labor herangezogene und im Freien gesammelte junge Diapause-Raupen wurden zwei verschiedenen Regimen unterworfen, welche signifikant verschiedene Diapause-Entwicklungsraten gewährleisteten: 23° 12L:12D und 30° 24L:0D. Als Daten wurden festgestellt: Verpuppungsraten, Gesamtkörpergewicht und der Verbrauch der Fett-, Glykogen-, Protein- und Aminosäure-Reserven des Fettkörpers und der Haemolymphe während der Diapause unter beiden Bedingungen. Obwohl die Freilandraupen im allgemeinen größer als die Labortiere waren, wurden doch wenig qualitative Unterschiede zwischen beiden Gruppen gefunden. Als Hauptergebnis zeigte sich, daß die Fette, die 80% des Fettkörper-Trockengewichts ausmachen, die hauptsächliche Stoffwechsel-Reserve darstellen. Sie bestehen überwiegend (>90%) aus Triglyceriden und wurden während der Diapause allmählich verbraucht. Eiweiß, Aminosäuren und Glykogen machen nur weniger als 15% des Fettkörper-Trockengewichts aus. Im Gegensatz dazu wies die Haemolymphe der diapausierenden Raupen einen relativ hohen Eiweiß- und geringen Aminosäure-, Fett- und Glykogen-Gehalt auf. Haemolymphe-Proteine ergänzten die Fettreserven des Fettkörpers und wurden während der späteren Stadien der Diapause abgebaut.

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Contribution from the Missouri Agricultural Experiment Station, Columbia, as journal series no. 6546.