Enhanced susceptibility to cetyl fluoride (CF) and cetyl fluoroacetate (CFA) in DDT-resistant insects

Two compounds showing negative correlation to DDT-resistance in larvae of Musca domestica were found, namely cetyl fluoride (CF) and cetyl fluoroacetate (CFA). Larvae of the DDT-resistant housefly strains K₁ and TP were affected more strongly by CFA incorporated in the breeding medium than larvae of the normal reference strains Sv and S-Rome. The same held true for CF, except that the effect on strain TP was doubtful. The chlordane-resistant, strain R-Sard. had a normal response to CF and CFA. In larvae of several DDT-resistant, laboratory-developed strains of Anopbeles atroparvus, negative correlation to resistance was noted for CF, but not for CFA and cetyl cyanide. The effect of CF applied again only to DDT-resistance, not to dieldrin-resistance.No negative correlation to resistance was found in adults of houseflies and anophelines with regard to CF, CFA, cetyl chloroacetate, cetyl cyanide, cetyl thiocyanate and cetyl bromide.

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Zusammenfassung Cetylfluorid (CF) war gegen Hausfliegenlarven des Schweizer DDT-resistenten Stammes K₁ etwas giftiger als gegen die normalsensiblen Vergleichsstämme Sv und S-Rome; für den DDT-resistenten italienischen Stamm TP war diese Erscheinung jedoch fraglich. Cetylfluorazetat (CFA) wirkte etwas besser auf Larven der beiden DDT-resistenten Fliegenstämme als auf die der Vergleichsstämme. Gegen Anopheleslarven verschiedener DDT-resistenter Stämme, die alle von dem gleichen normalen Ausgangsstamm selektioniert wurden, war CF etwas besser wirksam, als gegen den normalsensiblen Ausgangsstamm. Dagegen konnte weder für CFA noch für Cetylzyanid erhöhte Empfindlichkeit bei resistenten Anopbeleslarven nachgewiesen werden. Die oben geschilderten Preferentialtoxizitäten für resistente Stämme bezogen sich nur auf DDT-Resistenz und waren für Chlordan-oder Dieldrin-Resistenz nicht zutreffend.Ausser dem in früheren Arbeiten geschilderten Fall (Cetylbromazetat bei adulten Hausfliegen) konnten keine neuen Beispiele für durch Resistenz induzierte, erhöhte Empfindlichkeit (Ascher 1958b, 1960) bei Adulttieren der Hausfliege und der Anopbelesmücke gefunden werden; es wurden zu diesem Zweck CF, CFA, Cetylchlorazetat, Cetylzyanid, Cetylrhodanid und Cetylbromid getestet, jedoch waren die Etgebnisse negativ. Verschiedene Cetyl-phosphorsäureester, Cetyl-polyäthylenaether und Alkylbrommalonate waren entweder überhaupt unwirksam oder wiesen bei vorhandener schwacher Wirksamkeit weder gegen Larven noch gegen Adulttiere resistenter Stämme eine preferentielle Toxizität auf.

     

Lipoid content and resistance in the housefly, Musca domestica L.

The lipoid content of several resistant and normal strains of houseflies was determined. A Swiss extremely DDT-resistant strain had a much higher fat content than a normal Swiss reference strain and several Italian strains. Among the Italian strains, a chlordane-resistant strain had a significantly higher fat content than a diazinon-resistant and a normal strain. This difference was no longer significant however, when the normal Swiss strain was included in the calculations. Iodine numbers, specific gravity and physical consistence showed no consistent difference between the fats of resistant and normal strains, except that the syphoned-off oils from fats of resistant flies seemed to be less viscous than those of normal flies of the same provenience.In a further series of experiments, the lipids were extracted from wheat bran, to which were added instead fats extracted from normal and from DDT-resistant housefly pupae; normal larvae were reared in a medium containing the fat from resistant pupae and vice versa. Neither this procedure nor that of offering cholesterol as sole larval lipid source, had any influence on resistance level in the adult state.

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Zusammenfassung Es wurde der Lipoidgehalt der Puppen resistenter und sensibler Hausfliegenstämme bestimmt. Ein hoch DDT-resistenter Schweizer Stamm hatte einen bedeutend höheren Fettgehalt als ein normaler Schweizer und verschiedene italienische Stämme. Unter den italienischen Stämmen, hatte ein Chlordan-resistenter Stamm einen signifikant höheren Fettgehalt als ein Diazinon-resistenter und ein normaler Stamm. Wenn jedoch bei der statistischen Auswertung dieser Resultate die Zahlen für den Schweizer normalen Vergleichstamm mit in Betracht gezogen wurden, waren die Unterschiede für den Chlordanstamm nicht mehr signifikant.Die Feststellung Wiesmanns, dass resistente Hausfliegen einen höheren Fettgehalt aufweisen, konnte also in unseren Versuchen nur in einem von drei resistenten Stämmen bestätigt werden. Es ist daher anzunehmen, dass die Tatsache vorhandenen höheren Fettgehaltes nicht für alle resistenten Stämme zutrifft. Die Wiesmann'sche Lipoidtheorie der Insektizidresistenz, die übrigens auch von ihm selbst nur als Teilmechanismus des Resistenzgeschehens aufgefasst wird, ist vielleicht für gewisse Stämme anwendbar, so z.B. für den Schweizer Stamm K₁, für den unsere Resultate mit den Ergebnissen Wiesmanns übereinstimmen. Die Theorie ist jedoch sicher nicht für jeglichen resistenten Hausfliegenstamm gültig.Wenn chemische und physikalische Eigenschaften der Fette, z.B. Jodzahl, Dichte und Konsistenz verglichen wurden, konnten keine klaren Unterschiede zwischen dem Fett resistenter und normaler Stämme gefunden werden. Vielleicht könnte man nur von einem Unterschied in der Viskosität der abgeheberten flüssigen Ölphase resistenter und normaler Fliegen gleicher Provenienz sprechen.Extrahierung der im Larvenfutter vorhandenen Fette und ihr Ersatz durch Fliegenpuppefette, oder Verabreichung von Cholesterin als einzige larvale, Fettquelle, hatte keinen Einfluss auf die Resistenz der Adulttiere.

     

Glandular trichome exudate is the critical factor in geranium resistance to foxglove aphid

Resistance to the foxglove-aphid (Acyrthosiphon solani Kaltenbach) has been demonstrated in some inbred geranium lines (Pelargonium Xhortorum Bailey). To establish more definitively the cause/effect relationship between tall glandular trichome exudate and resistance, an intact plant bioassay was performed comparing a resistant plant line, a resistant plant line from which the tall glandular trichome exudate had been removed using a basic buffer solution, a susceptible line and a susceptible line treated with the buffer wash. After 5 days of isolation on the respective surfaces, the number of surviving adult aphids as well as the number of nymphs produced and remaining alive were determined. Aphids on the buffer washed, resistant line exhibited mortality and fecundity which was not significantly different from that produced by the susceptible line. In contrast, the untreated resistance line was clearly resistant with lower adult survival and fewer living nymphs. The tall glandular trichome exudate must therefore be a critical factor in geranium resistance to the foxglove aphid.

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Zusammenfassung Widerstandsfähigkeit dem Fingerhut-Blattlaus (Acyrthosiphon solani Kaltenbach) gegenüber wurde in einigen durch Inzucht erzeugten Pelargonie-Linien (Pelargonium Xhortorum Bailey) gezeigt. Um das Verhältnis von Ursache und Wirkung zwischen dem hochgewachsenen glandulären Trichom-Exudat und Widerstandsfähigkeit genauer zu bestimmen, wurde eine Bio-Untersuchung an intakten Pflanzen unternommen. Dabei wurden eine widerstandsfähige Pflanzenlinie, eine widerstandsfähige Pflanzenlinie, von der das hochgewachsene glanduläre Trichom-Exudat durch eine basische Pufferlösung entfernt worden war, eine anfällige Linie und eine mit Pufferlösung behandelte Linie verglichen. Zwei erwachsene weibliche Blattläuse wurden fünf Tage durch ein engmaschiges Netz auf den zu untersuchenden dritten und vierten Knotenblättern eingesperrt. Bei jeder Pflanze wurde die Untersuchung an einem nichtbehandelten Blatt und an einem Blat, von dem das Exudat durch Waschen mit der Pufferlösung entfernt worden war, durchgeführt. Für jede Linie wurden fünf Pflanzen gebraucht, und der ganze Versuch wurde sechsmal wiederholt. Nach einer fünftägigen Isolierung auf den jeweiligen Oberflächen wurden die Blätter von der Pflanze entfernt, und sowohl die Zahl der überlebenden erwachsenen Blattläuse wie auch die der produzierten und noch am Leben gebliebenen Nymphen festgestellt. Mit einer niedrigeren Überlebensrate der Erwachsenen und weniger noch lebenden Nymphen war die nichtbehandelte widerstandsfähige Linie deutlich widerstandsfähig. Im Gegensatz dazu zeigten die Blattläuse auf der mit Puffer gewaschenen widerstandsfähigen Linie eine Sterblichkeit und Fruchtbarkeit, die nicht erheblich höher waren, als die auf der anfälligen Linie, was beweist, daß das Waschen mit der Pufferlösung den Widerstandsfaktor entfernt hatte. Das hochgewachsene glanduläre Trichom-Exudat muß deshalb ein kritischer Faktor in der Widerstandsfähigkeit gegen Pelargonie-Schädlinge sein.

     

Genetics of resistance to organophosphorus compounds and low ali-esterase activity in the housefly

The relation between low ali-esterase activity and organophosphate resistance was studied in a malathion and a diazinon resistant strain of houseflies by a system of repeated back-crosses with a susceptible strain. In the malathion resistant strain G, low ali-esterase activity and resistance are dependent on one and the same autosomal gene. In the diazinon resistant strain F one gene is responsible for the low esterase activity and part of the resistance, whereas at least one other resistance factor is present not affecting the esterase activity. Two subcolonies were obtained, one which is called F_a with only the gene for low ali-esterase activity, the other, called F_b, without this gene but with another resistance factor. Since Nguy and Busvine found a single gene to be responsible for resistance in three other strains, a total of five strains has now been found to have an important gene for low esterase activity and resistance to phosphate compounds. These genes, which differ in the degree or specificity of the resistance they confer to the strains, are probably all alleles. It is concluded that physiologically closely related defence mechanisms must be responsible for these different kinds of resistance.

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Zusamenfassung Der Zusammenhang zwischen niedriger Aliesterase-Aktivität und Phosphorester-Resistenz wurde in einem gegen Malathion und einem gegen Diazinon resistenten Stamm von Musca domestica mit Hilfe eines Systems wiederholter Rückkreuzungen mit einem normalsensiblen Stamm studiert. In dem Malathion-resistenten Stamm sind niedrige Aliesterase-Aktivität und Resistenz von ein und demselben autosomalen Gen abhängig. In dem Diazinon-resistenten Stamm F ist ein Gen für niedrige Esterase-Aktivität und einen Teil der Resistenz verantwortlich, während mindestens ein weiterer Faktor für Resistenz ohne Einfluß auf die Esterase-Aktivität vorhanden ist. Zwei Stämme wurden gezüchtet: einer, F_a genannt, nur mit dem Gen für niedrige Esterase-Aktivität, und der andere, F_b ohne dieses Gen, aber mit einem anderen Resistenzfaktor.Da Nguy und Busvine in drei Stämmen je ein einziges für die Resistenz verantwortliches Gen gefunden haben, sind nun insgesamt fünf Stämme mit einem wichtigen Gen für niedrige Esterase-Aktivität und Phosphorester-Resistenz beschrieben worden. Diese Gene, die sich nach dem Grade und der Spezifität der Resistenz, die sie bewirken, unterscheiden, sind wahrscheinlich alle Allele. Es wird daraus geschlossen, daß für diese verschiedenen Arten von Resistenz physiologisch nahe verwandte Abwehr-Mechanismen verantwortlich sein müssen.

     

Das Verhalten von verschiedenen Formen vonSolanum demissum gegenüber 4 verschiedenen Linien derPhytophthora infestans

Zusammenfassung Verschiedene Formen vonS. demissum wurden mit verschiedenen Linien derP. infestans infiziert. Neben Formen, die vollständig widerstandsfähig sind, gibt es solche, die vollständig anfällig und auch solche, die gegen einzelne Formen widerstandsfähig, gegen andere anfällig sind. Neben Formen, die homozygot in bezug auf die Widerstandsfähigjkeit sind, gibt es zahlreiche Formen, die Spaltungen in ihrem Verhalten gegenüber den verschiedenen Linien derP. infestans zeigen. Es ist notwendig, das zur Züchtung phytophthorawiderstandsfähiger Kulturkartoffeln benutzte Ausgangsmaterial vonS. demissum eingebend auf sein Verhalten gegenüber den verschiedenen Linien derP. infestans zu prüfen.Es wird möglich sein, aus den verschiedenen Formen homozygote Stämme zu isolieren, die sich für ein Testsortiment zur Prüfung der physiologischen Rassen derP. infestans eigenen.Es wird weiter möglich sein durch Kreuzungen innerhalb der Art Untersuchungen zur Genetik der Phytophthorawiderstandsfähigkeit durchzuführen, bei denen die bei den Spezieskreuzungen auftretenden zytologisch bedingten Störungen ausgeschaltet sind.Ähnlich scheinen die Verhältnisse beiS. antipovichii, S. ajuscoense undS. verrucosum zu liegen, allerdings sind in Müncheberg von diesen Arten keine Formen vorhanden, die widerstandsfähig gegen alle bekannten Linien derP. infestans sind.Schluß     

Untersuchungen zur Frage der Variabilität der Formaldehyd- und Phenol-Empfindlichkeit von Micrococcus pyogenes var. aureus (Staphylococcus aureus)

Zusammenfassung Die Frage der Variabilität der Widerstandsfähigkeit von Micrococcus pyogenes var. aureus (Staphylococcus aureus) gegen Formaldehyd und Phenol wurde experimentell geprüft. Als Kriterium für die Empfindlichkeit von Populationen wurden eine Endmethode und ein Wachstumstest herangezogen. Von zwei Kulturen, die während 3 Monaten in HCHO-Passagen sehr schwacher Konzentrationen gezogen worden waren, zeigte sich eine in ihrer Widerstandsfähigkeit nachweisbar erhöht. Außerdem wurde in sukzessiven HCHO-Bouillonpassagen ein Stamm gezüchtet, der durch erbbedingte starke Verklumpung selektiv bevorteilt ist. Ein in Phenol selektierter Stamm verhielt sich gegen dieses Gift erheblich resistenter als der Standardstamm; seine Widerstandsfähigkeit gegen HCHO war dagegen unverändert geblieben.Die erhöhte Vitalität der resistenteren Stämme in entsprechenden Medien konnte dank unterschiedlicher Koloniepigmentierung (hell-aureus) über eine Anzahl von Zellgenerationen quantitativ verfolgt und graphisch dargestellt werden. In den Versuchen wurden mehrfach Abweichungen der Koloniepigmentierung beobachtet, die zum Teil als Sektoren auftraten und deren mutative Entstehung als gesichert angesehen werden muß. In der Diskussion wurde versucht, durch Gegenüberstellung der erhaltenen Ergebnisse mit denen anderer Autoren ein allgemeines Bild von den Resistenzerscheinungen zu entwerfen, ferner wurde auf einige Schlußfolgerungen namentlich für die Bakteriengenetik und die experimentelle Bakteriologie hingewiesen.Prof. Dr. K. Heicken     

Colchicininduzierte Polyploidie beiSolanum tuberosum L.

Zusammenfassung Es wurden Verfahren zur Herstellung polyploider Kartoffeln durch Behandlung von Samen und Dunkelkeimen mit Colchicin angegeben. Durch Samenbehandlung wurden eine Anzahl polyploider Pflanzen und durch Sproßbehandlung ein 96-chromosomiger Stamm der Sorte Konsuragis und drei der Sorte Pepo erhalten. Makroskopische, mikroskopische und ertragsmäßige Unterschicde der oktoploiden Stämme gegenüber den tetraploiden Ausgangssorten wurden festgestellt. Obgleich die Fertilität dieser Oktoplonten bedeutend geringer war als bei den Ausgangssorten, konnte gezeigt werden, daß für die Züchtung der Kartoffeln die Polyploidisierung ausgenutzt werden kann.Mit den praktischen Arbeiten zur Erzeugung polyploider Kartoffeln war Herr stud. hort. J.Sobotta betraut, dem ich für die verständnisvolle Durchführung danke.     

Spektralphotometrische Untersuchungen am Kartoffel-X-Virus

Zusammenfassung Mit Hilfe von Reinpräparaten verschiedener Stämme des Kartoffel-X-Virus wurden die Kurven für die gesamte und die reine Absorption ermittelt. Dabei ließen sich zwischen den Stämmen keine Unterschiede in der Lichtabsorption feststellen. Bei 290 m war stets eine deutliche Einbuchtung vorhanden und aus dem Quotienten E_rein280/260 ergab sich ein NS-Gehalt von etwa 6,6%. Chemische Analysen bestätigten diesen Wert. Für Konzentrationsmessungen an nativem und hydrolysiertem X-Virus wurden Eichkurven aufgestellt. Spektralphotometrische Daten für die Nucleinsäure und das Protein, sowie für hydrolysiertes X-Virus wurden angegeben und Vergleiche zu den Ergebnissen beim Tabakmosaik-Virus gezogen.     

Genetics of resistance to insecticides of the SKA strain of Musca domestica I. Location of the main factors responsible for the maintenance of high DDT-resistance in diazinon-selected SKA flies SKA-Fliegen verantwortlich sind

The factors responsible for resistance to diazinon and DDT in diazinon-selected SKA flies are either linked or common to both insecticides. This is why SKA flies are very resistant to DDT, although they have been selected solely with diazinon for over 9 years. DDT-ase (DDT-dehydrochlorinase) which is inhibited by FDMC (bis-(p-chlorophenyl)-trifluoromethyl carbinol) and by WARF-antiresistant (N,N-di-n-butyl-p-chlorobenzene sulphonamide), and low aliesterase are on the V linkage group (Hiroyoshi's numbering system). A resistance factor (R₃) inhibited by sesamex (2-(3,4 methylene dioxyphenoxy) 3,6,9-trioxaundecane) most probably common to DDT and diazinon is on the III linkage group. The third factor is recessive, segregates independently of the other factors and is unaffected by the synergists. It probably confers only moderate resistance to DDT. This factor seems to segregate together with a factor conferring weak resistance to diazinon. DDT-ase occurs in fewer than 20% of the SKA flies. R₃ seems to be the major factor of resistance to DDT in SKA flies. When heterozygous R₃ gives only moderate resistance to DDT.

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Genetik der insektizidresistenz des ska-stammes von Musca domestica L. I. lokalisation der hauptfaktoren, die für die erhaltung hoher DDDT-resistenz in mit diazinon selektierten SKA-fliegen verantwortlich sind

Zusammenfassung Die für Diazinon-und DDT-Resistenz in diazinonselektierten SKA-Fliegen verantwortlichen Faktoren sind entweder gekoppelt oder für beide Insektizide gemeinsam. Dies ist der Grund, warum SKA-Flicgen hochresistent gegen DDT sind, obwohl sie über 9 Jahre lang allein auf Diazinon ausgelesen worden sind. DDT-ase (DDT-dehydrochlorinase), die von FDMC (bis-(p-chlorophenyl)-trifluoromethyl carbinol) und WARF-Antiresistent (N,N-di-n-butyl-p-chlorobenzene sulphonamide) gehemmt wird, und niedere Aliesterase gehören zur Koppelungsgruppe V (Hiroyoshi's Bezifferungssystem). Ein Resistenzfaktor (R₃), der durch Sesamex (2-(3,4 methylene dioxyphenoxy) 3,6,9-tri-oxaundecane) gehemmt wird und wahrscheinlich DDT und Diazinon gemeinsam ist, gehört zur III-Koppelungsgruppe. Der 3.Faktor ist rezessiv, unabhängig von den anderen Faktoren abgetrennt und von den Synergisten unbeeinflußt. Er verleiht wahrscheinlich nur mäßige DDT-Resistenz. Dieser Faktor scheint sich abzusondern, zusammen mit einem Faktor, der eine schwache Resistenz gegen Diazinon überträgt. DDT-ase tritt in weniger als 20% der SKA-Fliegen auf. R₃ scheint der Hauptfaktor der Resistenz gegen DDT bei SKA-Fliegen zu sein. Heterozygot ergibt R₃ nur eine mäßige Resistenz gegen DDT.

     

The enzymatic degradation of malathion in organophosphate resistant and susceptible strains of Musca domestica

The metabolic fate of malathion in susceptible and organophosphate resistant strains of houseflies was studied by means of radioisotope-techniques, in vivo and in vitro. The main interstrain difference was the superior ability of the two malathion resistant strains to degrade malathion to its monocarboxylic acid derivative. Attempts were made to characterize the carboxyesterases responsible for this difference with respect to heat stability, pH dependency and organophosphate inhibition, and to estimate their importance in causing resistance by means of cross-resistance and synergism experiments. The relation to, and possible identity of the carboxyesterases with, the malaoxon degrading enzymes previously found in the malathion resistant strains is discussed.

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Zusammenfassung Der Malathionmetabolismus wurde mit Hilfe der Radioisotopentechnik in normal empfindlichen und organophosphatresistenten Stubenfliegenstämmen in vivo und in vitro untersucht Die beiden malathionresistenten Stämme konnten Malathion besser in seinen Monocarboxylsäure-Abkömmling abbauen. Es wurde versucht, die hierfür verantwortliche Carboxyesterase hinsichtlich ihrer Hitzestabilität, pH-Abhängigkeit und Hemmbarkeit durch Organophosphate zu charakterisieren und ihre Bedeutung in der Resistenzbildung durch Kreuzungsresistenz- und Synergismusversuche zu bestimmen. Die Beziehung der besonders in den malathionresistenten Stämmen gefundenen malaoxonabbauenden Enzyme zu den Carboxyesterasen und ihre mögliche Identität mit denselben wird diskutiert.

     

Zum Problem der Ocellenfunktion bei den Insekten

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurden teils experimentell, teils aus vorhandenen Abbildungen die Augenkonstanten einer Anzahl von Insektenocellen bestimmt.Diese ergeben, daß die Ocellen bei großer Lichtstärke und geringem Auflösungsvermögen nur für die Rezeption von Helligkeit und Lichtrichtung in Anspruch genommen werden können. Sie ergänzen bei gut fliegenden Tieren infolge ihrer großen Lichtstärke die lichtschwachen Appositionsaugen.Versuche mit den Arbeitern von Formica rufa zeigen, daß es für ihre Abwehrreaktion gegen dunkle Gegenstände einen innerhalb einer Versuchsreihe konstanten kleinsten Sehwinkel (Reaktionswinkel) gibt, der im übrigen mit Temperatur und Beleuchtung meßbar variiert.Versuche, im Experiment die Funktion der Ocellen festzustellen, fielen, wie bisher immer, negativ aus.Herrn Prof. Kühn schulde ich Dank für die Anregung zu dieser Untersuchung und wohlwollende Förderung; ferner spreche ich Herrn Prof. Pohl, Der mich in der Arbeit durch Beratung in physikalischen Fragen und durch Überlassung von Räumlichkeiten und Apparaten im I. Physikalischen Institut der Universität weitgehend unterstützte, sowie den Assistenten im Zoologischen und Physikalischen Institut, den Herren Dr. Kröning und Dr. Kuhn, und Herrn Dr. Gudden für Anregungen und Ratschläge meinen Dank aus.     

Artbastarde zwischen Zuckerrüben undBeta patellaris Moq.

Zusammenfassung Es wird über gelungene Kreuzungen von Zuckerrüben mitBeta patellaris und die F₁ und F₂ dieser Kreuzungen berichtet. Es wurden zwei Typen von Zuckerrüben, diploide und tetraploide, mitBeta patellaris gekreuzt. Die F₁-Bastarde aus diesen Kreuzungen zeigten 27 und 36 Chromosomen. Die meisten Sämlinge aus diesen Kreuzungen überdauerten das Sämlingsstadium nicht, weil sie keine sekundären Wurzeln bildeten. Vier Individuen, zwei 27-chromosomige und zwei 36-chromosomige, entwickelten sich ohne Pfropfung und auf eigenen Wurzeln normal und gaben Schoßtriebe.Der Bastardcharakter dieser Pflanzen hat sich im Habitus geäußert. Während der Meiose wurden Anomalien festgestellt, die zu starker Pollen-Sterilität führten. Der Samenansatz war sehr gering. Die zwei 27-chromosomigen F₁-Bastarde haben 46 Knäuel gegeben und von diesen sind nur 5 F₂-Pflanzen ausgekeimt.Von zwei 36-chromosomigen Bastarden wurden 207 Knäuel gesammelt, die nach der Keimung 88 F₂-Pflanzen erbrachten. Die Pflanzen der F₂-Generation zeigten einen sehr verschiedenen Grad von Lebensfähigkeit und sehr große Variabilität im karyologischen und morphologischen Charakter.Die F₁-Pflanzen wurden nach Abschneiden der Triebe für weitere Untersuchungen vegetative vermehrt. Die F₂-Pflanzen werden auf Resistenz gegen Mosaik-Virus sowie gegen Nematoden mittels künstlicher Infektion untersucht. Diese Untersuchungen sind im Gange.Mit 6 Abbildungen     

The detoxication enzymes causing organophosphate resistance in the housefly; Properties, inhibition, and the action of inhibitors as synergists

A comparison of the breakdown enzymes in OP-resistant houseflies and the ali-esterase of susceptible flies shows differences as well as similarities. In general both are rapidly phosphorylated by the OP-compounds, but only in the case of the breakdown enzymes dephosphorylation can take place. The rate of phosphorylation of the breakdown enzymes by the toxicants is sometimes higher, sometimes lower than that of the ali-esterase with the same compound. Studies of the breakdown reaction showed the Km to be in the order of 10^–6–10^–8 M, the turnover numbers to range from 0.05–0.7 per minute. Whether dephosphorylation takes place depends on the type of breakdown enzyme and the nature of the phosphoryl group. For instance, in the malathion-resistant strains only the dimethyl phosphorylated enzymes are dephosphorylated, but the dimethyl and dipropyl phosphorylated enzymes are not. Dephosphorylation of the enzymes of diazinon-resistant strains occurs with both dimethyl and diethyl, but not with dipropyl compounds. Consequently hydrolysis of some OP-compounds can be blocked by the addition of others that irreversibly phosphorylate the enzymes. Substances that can block the reaction have a marked synergistic action when sublethal doses are applied simultaneously with the OP-compound to which a strain is resistant. There is evidence that the breakdown enzymes can still hydrolyse methyl butyrate and some other esters although at a rate which is only a few percents of that of the aliesterase. The problem as to how enzymes with a rather low breakdown capacity could confer high resistance is discussed.

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Zusammenfassung In phosphorsäureester-resistenten Stubenfliegen sind Abbaufermente vorhanden, die die Fähigkeit zur Hydrolyse von Sauerstoffderivaten derjenigen Verbindungen besitzen, gegen die Resistenz aufgetreten ist. Diese Enzyme entstehen an Stelle einer in anfälligen Fliegen vorkommenden Ali-Esterase. Das Auftreten der Ali-Esterase und der Abbaufermente unterliegt dem Einfluß verschiedener Allele eines Gens. Durch eine Kombination biochemischer, genetischer und toxikologischer Arbeitsmethoden wurden Bedeutung und Eigenschaften dieser Enzyme untersucht.Die Hemmung der Ali-Esterase durch organische Phosphorverbindungen wird durch eine irreversible Reaktion hervorgerufen, bei der eine Dialkylphosphorylierung des Enzyms stattfindet. Die modifizierten Ali-Esterasen oder Abbaufermente unterscheiden sich von der Ali-Esterase dadurch, daß der Reaktion mit den Produkten, gegen die Resistenz besteht, eine langsam fortschreitende Dephosphorylierung folgt. Diese Fähigkeit zur Hydrolyse bestimmter Verbindungen muß die Selektion der Allele hervorgerufen haben, die für die Bildung dieser Enzyme verantwortlich sind. Darüber hinaus wurden aber noch andere Veränderungen herbeigeführt: ein Verlust der Ali-Esterase-Aktivität, eine Änderung in der Affinität einer Azahl Phosphorverbindungen gegenüber und eine Verminderung der Stabilität.Vier verschiedene Abbaufermente sind in verschiedenen resistenten Stämmen vorhanden. Zwei von ihnen können Diäthylverbindungen mit einer Umsatzzahl von 0.05 und 0.25 pro Minute hydrolysieren. Das Enzym mit der höheren Umsatzzahl spaltet auch Dimethyl-Derivate; die Affinität für diese Verbindungen erscheint aber zur Ausbildung eines hohen Resistenzgrades zu niedrig. Zwei andere Fermente finden sich in Malathion-resistenten Stämmen, von denen eines wegen seiner wahrscheinlichen Instabilität in vitro nicht untersucht werden konnte. Das andere Enzym spaltet Malaoxon und einige weitere Methylverbindungen, wobei die Affinität Malaoxon gegenüber höher ist, was möglicherweise die Ursache der ziemlich hohen Spezifizität bildet.Obwohl die Umsatzzahlen sehr niedrig sind und die Enzyme wohl nur einen geringen Teil des in vivo applizierten Giftes zu hydrolysieren vermögen, gestattet aber anscheinend ihre hohe Affinität für Phosphorverbindungen die für die Cholinesterasehemmung notwendige Inhibitormenge zu reduzieren und verursacht so die Resistenz.Die Abbaufermente können bestimmte Typen von Phosphorsäureestern hydrolysieren; sie werden aber noch durch andere Verbindungen dieser Stoffklasse irreversibel gehemmt. Solche Präparate sind zur Blockierung der in vitro stattfindenden Hydrolyse befähigt und besitzen einen stark synergistischen Effekt, wenn sie mit den Thioverbindungen, gegen die Resistenz besteht, gleichzeitig appliziert werden. So werden die Abbaufermente der Malathion- und Parathion-resistenten Stämme durch Propylparaoxon irreversibel phosphoryliert. Sublethale Mengen dieser Substanz reduzieren die Resistenz beträchtlich.

     

Development of increased irritability to insecticides due to decreased detoxication

Selection of adults of the spotted root maggot Euxesta notata with malathion, by a method in which they could avoid the insecticide, developed a strain in which the flies had an increased irritability to malathion and at the same time an increased susceptibility to it. Similar results were obtained by selection with parathion or with methyl parathion. The selected strains were found to have a lower ability to detoxify malathion by hydrolysis. Selection with dieldrin increased the resistance without changing the irritability, while selection with DDT increased the resistance and decreased the irritability to this insecticide.

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Zusammenfassung Selektion von Fliegen der Wurzelmade Euxesta notata mit Malathion, bei der es den Fliegen ermöglicht wurde, dem Insektizid auszuweichen, ergab einen Stamm, der sich durch eine erhöhte Reizbarkeit und zugleich durch eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber Malathion auszeichnete. Selektion mit Parathion oder Methylparathion erbrachte ähnliche Resultate. Die selektionierten Stämme erwiesen sich als weniger aktiv in der Entgiftung von Malathion durch Hydrolyse. Selektion mit Dieldrin steigerte die Resistenz ohne die Reizbarkeit zu verändern, während Selektion mit DDT die Resistenz erhöhte und die Reizbarkeit durch dieses Insektizid verringerte. Diese Ergebnisse deuten Wege an, durch Selektion mit Insektiziden, jenen Typus von Verhaltensresistenz herbeizuführen, der auf einer Änderung der Reaktion gegenüber den erregenden Eigenschaften des Insektizids beruht.

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This work was performed on a grant-in-aid (EMR No. 118) from the Canada Department of Agriculture.     

The response of the labellar taste receptors of DDT-resistant and non-resistant houseflies (Musca domestica) to DDT

Two characteristics of DDT-resistance in houseflies (Musca domestica L.), namely, a significantly higher threshold to DDT and the ability to recover from DDT-poisoning, were found to be detectable quantitatively at the level of the neurones of the labellar chemoreceptor hairs.Treatment of the chemoreceptor hairs with DDT resulted in replacement of the normal single impulses by groups of 2 or more. Hairs of resistant (HR) flies showed some recovery from this effect after 10–15 minutes, but those of non-resistant (ES) flies did not.Whole flies topically dosed with DDT solutions were rated for the degree of intoxication shown at various times after treatment. In the resistant strain, flies that survived began to recover from intoxication at about 1 hour, but no recovery was observed in the non-resistant strain.The ratios of equi-effective concentrations or dosages for the two strains were found to be very similar in the chemoreceptor hair and whole fly tests. Up to the onset of recovery they were between 3.9 and 8.5 for the hairs and between 2.0 and 6.0 for the whole flies. After recovery commenced, the ratios increased to more than 15 for both the hairs and the whole flies. It was concluded that the resistance of strain HR flies is fully expressed at the level of the chemoreceptor hairs on their labella, and is mainly due to the ability to recover from DDT-poisoning.

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Zusammenfassung Die Wirkung von DDT-Behandlung auf die elektrische Reaktion der Neuronen von chemorezeptorischen Labellenhaaren bei Reizung mit Kochsalz wurde bei Stubenfliegen (Musca domestica L.) eines DDT-resistenten (HR) und eines nichtresistenten Stammes (ES) untersucht. Das Eintauchen einzelner Rezeptorhaare in wässrige DDT-Suspensionen vor der Reizung und Registrierung der Neuronenaktivität durch einen Kochsalz-Elektrolyten bewirkte den Ersatz der normalen Einzelimpulse durch Gruppen von 2 oder mehr Impulsen bei beiden Stämmen. Bei dem resistenten Stamm steigerte sich die Reaktion — gemessen am mittleren Grade der Impuls-Vervielfachung — während der ersten 10–15 Minuten; danach zeigte signifikante Abnahme der Vervielfachung die Erholung der Neurone von den DDT-Wirkungen an. Bei nichtresistenten Fliegen zeigten die Neurone keine signifikante Erholung. Bevor die Erholung deutlich wurde, waren die Chemorezeptorhaare resistenter Fliegen — gemessen an der Konzentration der angewendeten Suspension — 3,9 bis 8,5mal weniger empfindlich gegen DDT als diejenigen der nichtresistenten Fliegen. Das Verhältnis steigerte sich infolge der Erholung in den nächsten 15 Minuten auf mehr als das 15fache.In einer Paralleluntersuchung der DDT-Vergiftung ganzer Fliegen der beiden Stämme wurden einzeln begiftete Fliegen nach dem Grade der Vergiftung geordnet, den sie zu verschiedenen Zeiten nach der Behandlung aufwiesen. Alle nichtresistenten Fliegen, bei denen deutliche Vergiftungserscheinungen auftraten, wurden zunehmend mehr beeinflußt und starben. Es überlebten nur diejenigen, bei denen klare Anzeichen einer Vergiftung zu keinem Zeitpunkt auftraten. Die resistenten Fliegen waren zu einer völligen Erholung von fortgeschrittenen Stadien der Vergiftung fähig. Bei Dosen, die einen gewissen Grad der Erholung gestatteten, stieg in Gruppen resistenter Fliegen der mittlere Grad der Vergiftung nur während der ersten Stunde an, dann fiel er wieder, sobald sich einige Fliegen erholten. Die Relationen — für die beiden Stämme — gleich giftiger Dosen zeigten, bevor die Erholung in Erscheinung trat, daß die resistenten Fliegen 2- bis 6mal weniger empfindlich gegen DDT-Begiftung waren als die nichtresistenten. Erholung der resistenten Fliegen vergrößerte die Relation auf das mehr als 15fache.So ergaben die Untersuchungen an Chemorezeptorhaaren und an ganzen Fliegen sehr ähnliche Werte für die relative Empfindlichkeit der Stämme gegenüber DDT-Begiftung und für das große Ausmaß, in welchem die Widerstandsfähigkeit der Fliegen des HR-Stammes von der Fähigkeit zur Erholung von DDT-Vergiftungen abhängt. Es kann gefolgert werden, daß die Resistenz der Fliegen des HR-Stammes gegenüber DDT vollständig ausgedrückt werden kann auf dem Niveau der chemorezeptorischen Haare auf ihren Labellen. Es wird vermutet, daß Dehydrochlorierung des DDT, welche vermutlich den Mechanismus der Erholung gestattet, auch mit geringerer Sensibilität dieses Stammes gegenüber DDT-Vergiftung in Verbindung gebracht werden kann.

     

Partial reproductive incompatibility between populations of spider mites (Acarina: Tetranychidae)

Partial reproductive incompatibility between spider mite populations of different origin is a common phenomenon. A comparative study was made of the characteristics of partial reproductive incompatibility both between various natural populations ofTetranychus urticae and between a laboratory strain and a number of chromosome mutation homozygous strains derived from it. Interpopulation crossing experiments were set up and percentages of nonviability assessed in the F₁, the haploid F₂, the B₁ obtained from hybrids that had been mated with males of the original male parent stock and the B₁ produced by hybrids that had been mated by males of the original female parent stock. In those cases where partial reproductive incompartibility between populations is due to different chromosome mutations similar degrees of nonviability were observed for the haploid F₂ and the B₁ generations belonging to it. With natural reproductive incompatibility the degree of lethality was highest in the haploid F₂; the percentage nonviability was usually less for fertilized eggs, and especially when the eggs were fertilized by a gamete of a male of the same origin as the female parent of the hybrid. Differences in hybrid sterility between reciprocal crosses were often found. It is assumed that, although chromosome mutations may play a role in speciation of tetranychids, partial reproductive incompatibility between natural populations is mainly due to lethal recombinations of genes and interactions between cytoplasmic factors and genes of alien male gametes.

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Zusammenfassung Teilweise Fortpflanzungsunverträglichkeit zwischen Spinnmilbenpopulationen verschiedener Herkunft ist ein häufiges Phänomen. In einer vergleichenden Studie wurden die Eigenschaften solcher Inkombatibilität sowohl zwischen natürlichten Populationen vonTetranychus urticae als auch zwischen einem Laborstamm und einigen von diesem hergeleiteten Stämme mit homozygoter Chromosomenmutation untersucht. Kreuzungsexperimente zwischen den Populationen wurden durchgeführt und Prozentsätze der Nichtlebensfähigen (=nicht schlüpfenden Eiern) bestimmt u.zw. in der F₁, der haploiden F₂, der B₁, die von Hybriden erhalten wurde, die mit Männchen der ursprünglichen Elternzucht für Männchen gepaart waren und schließlich der B₁, von Hybriden erzeugt, die gepaart waren mit Männchen der ursprünglichen Elternzucht für Weibchen. In den Fällen, wo die Inkombatibilität zwischen den Populationen verursacht wird durch verschiedene Chromosomenmutationen, wurde ein ähnliches Ausmaß der Nichtlebensfähigkeit beobachtet für die haploide F₂ und die dazugehörigen B₁-Generationen. Bei natürlichen teilweiser Fortpflanzungsinkombatibilität war das Ausmaß der Lethalität am höchsten in der haploiden F₂; der Prozentsatz Nichtlebensfähigkeit war gewöhnlich für befruchtete Eier geringer, besonders wenn die Eier befruchtet waren durch einen Gameten von einem Männchen der gleichen Herkunft wie der weibliche Elternteil des Hybrids. Oft wurden Unterschiede in der Hybridsterilität zwischen reziproken Kreuzungen gefunden. Es wird angenommen, daß, obwohl Chromosomenmutationen eine Rolle spielen mögen in der Speciation der Tetranychiden, teilweise Fortspflanzungsinkombatibilität Zwischen natürlichen Populationen hauptsächlich verursacht wird durch lethale Rekombination von Genen und Wechselwirkungen zischen zytoplasmatischen Faktoren und Genen von fremden Männchengameten.

     

Two types of sesamex-suppressible resistance in the housefly

In a resistant strain of housefly, Fc, derived from a Danish strain, DDT resistance and most of the diazinon resistance are under the control of the third chromosome. Resistance to both compounds is suppressed by sesamex. These two facts indicate that there is a single mechanism responsible for resistance to these (and many other) compounds. It appears that in this strain DDT is rapidly metabolized and that water soluble products are excreted. This metabolism is blocked by sesamex.A Dutch strain with high resistance to dithion did not show the low aliesterase activity characteristic of most organophosphate-resistant strains. Therefore a resistance mechanism different from that in most other strains was expected. The fact that sesamex can suppress the dithion resistance indicates that a detoxication mechanism that can be blocked by this synergist is responsible for the resistance. The gene for this resistance is on the fifth chromosome.

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Zusammenfassung In einem resistenten Stubenfliegenstamm, Fc, der aus einem dänischen Stamm hervorgegangen ist, wird die DDT-Resistenz und der grösste Teil der Diazinon-Resistenz von dem dritten Chromosom kontrolliert. Die Resistenz gegen beide Verbindungen wird durch Sesamex verringert. Diese beiden Tatsachen zeigen, dass für die Resistenz gegen diese (und viele andere) Stoffe ein einziger Mechanismus verantwortlich ist. Es ergibt sich, dass in diesem Stamm DDT schnell abgebaut wird und dass wasserlösliche Produkte ausgeschieden werden. Dieser Abbau wird durch Sesamex blockiert.Ein holländischer Stamm mit hoher Resistenz gegen Dithion zeigt die für die meisten organophosphatresistenten Stämme charakteristische niedrige Aliesterase-Aktivität nicht. Daher wurde ein anderer Resistenzmechanismus als in den meisten anderen Stämmen erwartet. Die Tatsache, dass Sesamex die Dithionresistenz senken kann, zeigt, dass ein Mechanismus für die Resistenz verantwortlich ist, der durch diesen Synergisten blockiert werden kann. Das Gen für diese Resistenz befindet sich auf dem fünften Chromosom.

     

Laboratory culture of Aedes (Finlaya) togoi (Theobald), 1907 and measurements of its susceptibility to insecticides

The literature on Aedes togoi is reviewed. This oriental mosquito occasionally acts as a vector for filarial or virus diseases and is sometimes a nuisance from its bites. Eggs from Taiwan (Formosa) were brought to London in 1958. A laboratory colony was reared from these eggs and maintained by methods similar to those commonly used for Aedes aegypti. Various aspects of the bionomics were studied, including the lengths of stages, mortality during development and the effects of copulation, feeding and salt content of water on oviposition. The levels of susceptibility to DDT, BHC and dieldrin were measured by the World Health Organisation (W.H.O.) method and compared with those of colonies of A. aegypti originating in Taiwan and the Pescadores.

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Zusammenfassung Eine Laborzucht von Aedes togoi wurde erfolgreich eingerichtet und die Kulturtechnik beschrieben. Die Ergebnisse der vorläufigen Beobachtungen über ihre Biologie werden ebenfalls mitgeteilt. Die Kulturtechnik unterscheidet sich nicht sehr von den gewöhnlich für Aedes aegypti angewandten. Jedoch wurde die Dauer eines Generationszyklus viel länger als die von Aedes aegypti befunden. Bei einem Teil der Weibchenpopulation konnte Autogenie beobachtet werden. Kopulationen wurden nicht in allen benutzten Käfigtypen durch Augenbeobachtung festgestellt, durch Sektion der Weibchen jedoch in allen Käfigformen bis zu den kleinsten von 19×19×19 cm nachgewiesen. Unbegattete Weibchen legen nachweislich ebenso gleichmä£ig Eier ab wie begattete, aber die produzierten Eier waren alle steril. Die von befruchteten autogenen Weibchen abgelegten Eier waren lebensfähig und entwickelten sich zu normalen Imagines. Erwachsene Weibchen, denen 2-und 5%ige Salzlösungen, 16%ige Zuckerlösung und frisches Leitungswasser geboten wurden, vermieden Eiablagen in die Gläser mit Salzlösungen, obwohl die Larven der Stammzucht in brackigen Felsentümpeln lebend gefunden wurden. In Hongkong wurden die Larven dieser Art in Gewässern mit einer Salinität von 0,046 bis 1,85% Chlor gefunden, annähernd dem höchsten Prozentgehalt in Seewasser. In der vorliegenden Untersuchung ertrugen die Larven Salzlösungen bis zu 5% und die Eier entwickelten sich ganz normal zu Erwachsenen in Salzlösungen von 1, 2, 3, 4 und 5%. Die Entwicklung wurde in höheren Konzentrationen nur schwach verzögert befunden. Es bestanden keine signifikanten Unterschiede zwischen den Sterblichkeitsraten bei verschiedenen Konzentrationen, nur in der höchsten Konzentration (5% Salzlösung) zeigte sich eine höhere Mortalität.Die Empfindlichkeit von Aedes togoi und zwei Stämmen von Aedes aegypti wurde mit den W.H.O.-Prüfwannen gemessen. Die Imagines wurden mit DDT und die Larven mit DDT, Dieldrin und gamma-BHC geprüft. Der vorliegende Stamm von Aedes togoi entstammte einem Gebiet, das von überständigem Antimalaria-DDT-Gebäudesprückstand bedeckt war; so konnte die Möglichkeit einer Resistenzentwicklung bei diesen Mücken erwartet werden. Unglücklicherweise ist kein Stamm von Aedes togoi verfügbar von Orten, die von DDT-Begiftung frei sind; deshalb kann seine mögliche Resistenz genen DDT nicht abgeschätzt werden. Jedoch erwies er sich als ebenso empfindlich wie normale Stämme von Aedes aegypti aus dem südlichen Taiwan und Pescadores. Die männlichen Imagines von Aedes togoi sind viel stärker DDT-empfindlich als die Weibchen und beide Geschlechter normaler Stämme von Aedes aegypti. Im Larvalstadium ist Aedes togoi viel toleranter gegen DDT als normale Stämme von Aedes aegypti. Die Resulte sind in 12 Tabellen und in den Figuren 1 und 2 aufgeführt.

     

Einige Chrysophyceen (Ochromonas minuta n. sp., Synochromonas korschikoffii n. sp., Monas spec.)

Zusammenfassung Es wurde versucht, durch Ernährungsversuche mit Reinkulturen von verschiedenen Chrysophyceen einen besseren Einblick in die Bedürfnisse der Angehörigen dieser Klasse zu erzielen.Zucker hat sich bei den untersuchten Arten überall als notwendig für gutes Wachstum erwiesen, bei gefärbten wie bei farblosen Arten. Ochromonas minuta n. sp. hat gut gefärbte Chromatophoren und einen Augenfleck, ist aber O. malhamensis in ihrer Photosynthese nur wenig überlegen. Ohne Bakterien und organische Abkochungen wurde Vermehrung nur erreicht, wenn die Vitamine B₁ und B₁₂ sowie B₆ (Pyridoxin) zugegeben wurden. Synochromonas korschikoffii n. sp. hat Kugelkolonien, deren Bau und Vermehrung geschildert wird. Außer B₁ und B₁₂ erwies sich auch Erdabkochung als unentbehrlich.Mehrere Monas-Stämme wurden kultiviert, 4 davon in Reinkultur. Auch Monas scheint allgemein B₁ und B₁₂ zu brauchen. Animalische Ernährung ist nicht Bedingung für Vermehrung. Ochromonas und Monas wachsen auch auf Agar, wenn er feucht genug ist. Alle geprüften Chrysophyceen können sich im Dunkeln vermehren.Uniterstützt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.