Lichtbedingte Orientierungen der Chlorophyllmoleküle in Algenchloroplasten

Der Mesotaenium-Chloroplast hat in Kantenstellung ein Extinktionsmaximum bei λ = 670 nm, in Flächenstellung ein solches bei λ = 680 nm. Chi 660 und 680 sind im Mesotaenium- und im Mougeotia-Chloroplasten parallel zur Thylakoidfläche orientiert. Das gleiche gilt für das Chl 670 des Mougeotia-Chloroplasten, während dieses Chlorophyll im Mesotaenium-Chloroplasten teils flächenparallel und teils flächennormal ausgerichtet ist. Das Molekül bzw. die Porphyrinebene des flächenparallel ausgerichteten Chlorophylls kann mit seinem Rotübergang (Elektronenoscillator für die Absorption roten Lichtes) bzw. mit seinem Blauübergang zusätzlich parallel zur Chloroplastenlängsachse orientiert sein. Die Ausrichtung der Chlorophyllmoleküle steigert sich mit der Lichtintensität, wird jedoch durch DCMU bzw. durch 4-Amino-6-isopropyl-3-thiomethyl-1,2,4-triazin-5-on gehemmt bzw. völlig unterbunden. Herrn Prof. Dr. G. Schulz , Fachbereich Physik der Universität des Saarlandes, danken wir für die Unterstützung bei der Durchführung statistischer Teste, den Farbenfabriken Bayer, Leverkusen, für die Überlassung des 1,2,4-Triazinons.     

Probleme der Interaktion zwischen Phytohormonen

Gleichzeitig applizierte Phytohormone können in zweierlei Weise auf das Pflanzengewebe wirken, entweder vollständig unabhängig oder so, daß beide Hormone in eine Wechselwirkung treten. Dabei gibt es neben der biochemischen Interaktion, bei der zwei Hormone am selben Molekül (z.B. ein Rezeptor) angreifen, zahlreiche andere Formen der Wechselwirkung, die als “physiologische Interaktionen” zusammengefaßt werden sollen. Darunter wird verstanden, daß ein Hormon die Reaktion oder die Verfügbarkeit eines anderen Hormons verändert oder daß die zellulären Mechanismen, durch die ein Hormon wirken kann, durch ein zweites Hormon beeinflußt werden. Die wichtigsten Möglichkeiten physiologischer Interaktionen sind Beeinflussung der Hormonsynthese durch ein zweites Hormon, Änderung des Abbaus eines Hormons, Einfluß auf die Kompartimentierung, Veränderung des Hormontransports, Änderung der Hormonaufnahme in eine Zelle, Regulation der Hormon-Rezeptor-Affinität und schließlich Schaffung von Targetzellen für ein Hormon durch ein anderes (sequentielle Interaktion).     

Ökologische Einflüsse auf die Geschlechtsverteilung bei Silene vulgaris (Moench) Garcke (Caryophyllaceae)

Silene vulgaris ssp. vulgaris ist eine stark variable, im Schweizer Mittelland und in den Alpentälern häufige Art, die sich vor allem an neu entstandenen Standorten ansiedelt. Wie Untersuchungen an 40 natürlichen Populationen ergaben, treten in der Schweiz drei Geschlechtsformen auf: (i) zwittrige, (ii) weibliche und (iii) gynomonoezische (gemischtgeschlechtig: zwittrig und weibliche) Pflanzen. Die prozentuelle Zusammensetzung der einzelnen Populationen variiert stark. Dabei schwankt der Anteil zwittriger Pflanzen zwischen 15 und 100%. Bei den weiblichen liegt er etwas darunter, und die gynomonoezischen Pflanzen sind in den meisten Populationen mit höchstens ein bis zwei Exemplaren (bis zu etwa 15%) vertreten. Bei einer Aufschlüsselung der Standorte nach ökologischen Gesichtspunkten zeigt sich eine höhere Dichte (durchschnittlich 71 %) weiblicher Pflanzen auf Wiesen gegenüber nur durchschnittlich 21 % an Standorten, die nicht gemäht werden (vorwiegend Wald). Die Unterschiede sind statistisch gesichert. Eine mögliche Erklärung hierfür ist in dem häufigen und frühen Mähen der Wiesen zu sehen. Hierdurch werden die weiblichen Pflanzen selektiv bevorzugt, da sie im Durchschnitt etwas früher blühen als die zwittrigen. In einer solchen Population manifestiert sich das Überwiegen der weiblichen Pflanzen durch die Vererbung des Geschlechts, das bei den meisten Pflanzen dem der Mutterpflanze entspricht. Als weitere Ursache kommt die Düngung der Wiesen in Betracht, denn eine Beeinflussung der Geschlechtsausbildung durch die erhöhte Mineralstoffzufuhr kann nicht ausgeschlossen werden. Für die Unterstützung dieser Arbeit möchten wir der Forschungskommission und der Verwaltung der ETH Zürich sowie Herrn Professor Heinz Kern , Leiter des Institutes für Spezielle Botanik der ETH, unseren Dank aussprechen.     

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

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

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

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

Ammoniak-Entgiftung durch Serotoninbildung in Samen von Juglans regia L

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

Zur Induktion der Phytoalexinsynthese bei Soja und ihre Bedeutung für die Resistenz gegenüber Phytophtkora megasperma f. sp. glycinea

Die Induktion der Glyceollinakkumulation in Sojakotyledonen und Hypokotylen durch Infektion mit Phytophthora megasperma f. sp. glycinea oder Elicitoren beruht auf einer drastischen Steigerung der Syntheserate des Phytoalexins. Der Metabolismus des Glyceollins spielt hierbei nur eine untergeordnete Rolle. Gesunde Keimlinge enthalten nur sehr geringe Mengen an Phytoalexinen, die durch Verwundung unter sterilen Bedingungen nicht erhöht werden. Zwischen der Wirkung von biotischen Elicitoren (z. B. Glucan aus der Zellwand von P. megasperma) und abiotischen Elicitoren (z. B. HgCl₂) existieren nur quantitative Unterschiede. Beide Typen von Elicitoren könnten über die Freisetzung von endogenen Elicitoren in der Pflanze (z. B. pektischen Oligosacchariden) ihre Wirkung entfalten. Rassenspezifische Unterschiede in der Akkumulation von Phytoalexinen sind u. a. stark abhängig von der jeweils verwendeten Infektionsmethode. Für den Unterschied zwischen inkompatibler (Pflanze resistent) und kompatibler (Pflanze anfällig) Interaktion von Pilz und Pflanze ist nicht die Gesamtmenge der gebildeten Phytoalexine enscheidend, sondern ihre Verteilung im Gewebe. Bei der inkompatiblen Reaktion tritt eine eng lokalisierte hohe Glyceollinkonzentration an der Infektstelle auf und die Pilzhyphen bleiben auf wenige Zellschichten beschränkt. Im Falle der kompatiblen Reaktion verteilt sich das Glyceollin über ein größeres Areal und die lokale Konzentration ist bedeutend niedriger. Die Pilzhyphen durchwachsen das Hypokotyl. Mit Hilfe der Laserinduzierten Mikroproben-Massenanalyse (LAMMA) läßt sich die Glyceollinkonzentration in einzelnen Zellen bestimmen und eine eng lokalisierte Phytoalexinakkumulation bei der inkompatiblen Reaktion bestätigen. Das systemische Fungizid Ridomil bewirkt in niedrigen, zunächst als subtoxisch angesehenen Konzentrationen (20 ppm), nach Infektion mit der kompatiblen Rasse von P. megasperma eine inkompatible Reaktion mit typischer hoher lokaler Glyceollinkonzentration. Die Induktion der Phytoalexinsynthese nach Infektion läßt sich auch auf enzymatischer Ebene nachweisen. Enzyme, die an der Biosynthese des Glyceollins beteiligt sind, steigen in ihrer Aktivität drastisch an. Mit Rasse 1 (inkompatibel) von P. megasperma wird ein höheres PAL-Maximum erreicht als mit Rasse 3 (kompatibel). Die Induktion der PAL ist durch eine de novo-Synthese bedingt. Auch nicht an der Biosynthese des Glyceollins beteiligte Enzyme (Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase und Glutamat-Dehydrogenase) erfahren eine Aktivitätssteigerung nach Infektion. Hieraus kann geschlossen werden, daß der Stoffwechsel der Pflanze an der Infektstelle tiefgreifenden Veränderungen unterliegt. Durch Gabe des PAL-Inhibitors L-2-Aminooxy-3-phenylpropionsäure (L-AOPP) kann unter geeigneten Bedingungen die Glyceollinakkumulation in infizierten Sojakeimlingen fast vollständig unterdrückt werden. Bei Infektion mit Rasse 1 von P. megasperma geht in Gegenwart von 1 mM L-AOPP die inkompatible Reaktion in eine kompatible Reaktion über. Aus diesen Ergebnissen kann auf eine wichtige Rolle des Glyceollins für die Resistenz geschlossen werden. Die Signalkette, die, ausgehend von der Pilz-Pflanze-Wechselwirkung, letztlich zur de novo-Enzymsynthese führt, ist bisher unbekannt. Die zukünftige Forschung über die Biochemie dieses Vorganges wird sich daher mit Fragen nach dem möglichen Rezeptor(en) für Elicitoren und der Signalwandlung befassen. Hierbei wird auch der Einsatz von Sojazellkulturen, die von Dr. J. Ebel in Freiburg als Modellsystem verwendet werden, von erheblicher Bedeutung sein. Unsere Arbeiten wurden gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 46), den Fonds der Chemischen Industrie und die BASF. Frau Gudrun schatz danken wir für ausgezeichnete Mitarbeit.     

Zur Zeitgeberfunktion des Lichtbeginne in Synchronkulturen von Chlorella1

Der Beginn der Lichtphase ist unter stabilen Kulturbedingungen der einzige Zeitgeber der synchronen Entwicklung von Chlorella im Licht-Dunkel-Wechsel. Nur im unmittelbaren Anschluß an eine Veränderung des Verhältnisses Lichtphase: Dunkelphase hat auch der Beginn der Dunkelphase einen gewissen Einfluß auf die Rhythmik. Bei der Fortsetzung der Versuche mit hellrotem Störlicht stellte sich heraus, daß hierdurch auch der Zeitpunkt des Einsetzens der DNS-Synthese beeinflußt wird. Diese Arbeit wurde durch Mittel finanziert, die das Land Nordrhein-Westfalen über das Landesamt für Forschung dankenswerterweise zur Verfügung stellte. Frau Dipl.-Chem. I. Rolle , Fräulein B. Civis und Fräulein G. Wehmeier danken wir für ihre Mitarbeit.     

83. Jochen Hild1 und Kurt Rehnelt: Öko-soziologische Untersuchungen am Boetzelaerer Meer (Niederrhein)

Das Boetzelaerer Meer, ein alter Rheinmäander, gehört dem eutrophen Gewässertypus an und befindet sich zur Zeit noch in einem völlig unbeeinflußten Zustand. Stärkere Eingriffe sind jedoch in absehbarer Zeit durch Industrieansiedlung und Straßenbau zu erwarten. Das Gewässer hat eine Länge von 1500 m und eine größte Tiefe von 300 cm; im Uferbereich legen Steil- und Flachufertypen mit entsprechenden Übergängen die Verbreitung der Verlandungszonen fest. Die Wasserstände des ?Meeres” werden durch die monatliche Niederschlagsverteilung und über das Grundwasser auch durch den Rheinwasserstand modifiziert und gesteuert. Die Verlandungszonen zeichnen sich durch ein Fehlen von Bruchwaldgürteln und durch eine sehr starke Differenzierung der Glycerieten aus. Teichschlammbestände finden sich vornehmlich in Flachuferbereichen als junge Pionierstadien oder auf höherliegenden Sedimentationsflächen als Zwischenstadien zum Glycerietum maximae. Die Wasserpflanzengesellschaften sind ausgesprochen artenarm und zeigen eine hohe Vitalität. Unterwasserpflanzenbestände fehlen mit Ausnahme einer für den Niederrhein neuen Enteromorpha intestinalis-Gesellschaft. Hydrochemische Untersuchungen ergaben, daß das Meer weitgehend abwasserfrei ist bis auf einige kleinere Zuflüsse im Ostteil, die sich jedoch nicht nachteilig auswirken. Im Gewässerschlamm dominieren die minerogenen Bestandteile; die Sedimente sind als Amphisapropele anzusprechen.     

Optische Signale in der Coevolution von Pflanze und Tier

In den mannigfachen Wechselbeziehungen, die zwischen Pflanze und Tier bestehen, evolviert die Pflanze an das Tier gerichtete optische Signale vor allem im Bereich der Zoogamie und Zoochorie. Die Evolution solcher “Auslöser” kann vielfach als Imitation präexistierender Signale (Vorbilder) verstanden werden. Beispiele für eine solche “Mimikry” finden sich im Dienste der Samenverbreitung (“mimetic seeds”) und der Bestäubung. Vor allem aus letzterem Bereich werden die relativ wenigen Beispiele für Imitationen von Stamina und Pollen bei Pollenblumen, von Pilzstrukturen bei Pilzmückenblumen, von Beutetieren (Aphiden) oder Weibchenattrappen bei Orchideen zur Anlockung der Bestäuber vorgestellt. Ausführlicher begründet wird die These, daß zahlreiche Blütenmale (floral guides) als Kopien von Antheren, Stamina oder eines ganzen Androeceums evolviert wurden (Osche 1979). Die durch Flavonoide (als UV-Schutzpigment) schon bei Anemogamie vorgegebene Gelbfärbung des Pollen und der Antheren wird (gesteigert durch Carotinoide) als primäres Signal für Bestäuber eingesetzt. Da Blüten um Bestäuber konkurrieren und letztere die Blütenmuster lernen (Konditionierung), besteht ein Selektionsdruck auf Normierung gewisser “Merk”-male von Blüten, so daß die Ausbildung eines “Suchbildes” für Blüten möglich wird. Das in offenen Blüten sichtbar dargebotene Androeceum spielt dabei als “Signalmuster” eine entscheidende Rolle, auch in “Nektarblumen”. Für das gelbgefärbte (Antheren) und UV-absorbierende Androeceum wird in Anpassung an die Wahrnehmungsfähigkeit des Insektenauges im Laufe der Coevolution von Pflanze und Bestäuber ein möglichst kontrastierender “Hintergrund” durch die Färbung des Perianths geschaffen. Insekten haben für solche Farben offensichtlich coevolutiv gewisse erbliche Lerndispositionen entwickelt. Vor allem wenn in hochevolvierten Blütentypen das Androeceum im Inneren der Blüte verborgen wird, werden “Blütenmale” entwickelt, die als Antheren-, Stamina-, oder Androeceum-“Kopien” (Attrappen) die Signalwirkung der Vorbilder ersetzen. In manchen Fällen läßt sich die Substitution der echten Stamina (oder Antheren) durch kopierende Muster bei nahe verwandten Arten direkt demonstrieren. Ein Vergleich zeigt, daß Antheren-und Staminaattrappen ihren Vorbildern in unterschiedlichem Ausmaß gleichen. Neben flachen Imitationsmustern von Antheren und Stamina gibt es halbplastische “Reliefe” und vollplastische Attrappen. Dabei kann es auch zur “Reizsummation” und zur Ausbildung “übernormaler Auslöser” kommen. Antheren-, Stamina- und Androeceum-imitierende Blütenmale sind selbst innerhalb engerer Verwandtschaftskreise (Familien und Gattungen) mehrfach unabhängig und auf unterschiedlicher morphologischer Grundlage (“prinzip-konvergent”) entstanden. Das zeigt, wie stark der Selektionsdruck auf Signalnormierung wirkte, aber auch, daß die zu diesen Blütenmalen führenden Evolutionsschritte relativ spät (nach der Differenzierung der Gattungen) vollzogen wurden. Die Evolution der Maskenblüte mit völlig verschlossener Blütenröhre ist mehrfach konvergent durch fortschreitende Übernormierung halbplastischer “Antherenattrappen” entstanden. Abschließend werden Beispiele vorgeführt, in denen Tiere von Pflanzen entwickelte Signale (Blüten, Früchte) entweder direkt oder als Signalkopien im Dienste der Kommunikation einsetzen.     

Untersuchungen zum Bekämpfungsrichtwert bei der Haferblattlaus,Rhopalosiphum padi (L.), an Sommergerste

In unseren Untersuchungen prüften wir den Einfluß einer Saatgutbehandlung des Maises mit Imidacloprid (Gaucho) sowohl auf die Übertragung des persistenten barley yellow dwarf virus (BYDV) als auch auf die nichtpersistenten Potyviren maize dwarf mosaic virus (MDMV) und sugarcane mosaic virus (SCMV). Dazu wurden Freiland‐ und Gewächshausversuche sowie Experimente in einer Klimakammer angestellt. Für die Virusübertragungen nutzten wir die Blattlausarten Rhopalosiphum padi L. und weniger häufig Sitobion avenae F. Im Vergleich zu S. avenae wanderte R. padi schneller von den behandelten Pflanzen ab. In Gewächshausversuchen zeigte sich, daß das SCMV nach einer Saatgutbehandlung in deutlich geringerem Umfang übertragen wurde, wenn die Inokulation bis 3 Wochen nach dem Auslegen erfolgte. Inokulationen von älteren Pflanzen ließen keine insektizide Wirkung erkennen. Ebenso ergaben Freilandversuche keinen eindeutigen Zusammenhang zwischen Saatgutbehandlung und Virusbefall. Im Falle des BYDV konnte bei einer Inokulation bis 9 Tage nach dem Auslegen durch einen Imidacloprid‐Einsatz eine signifikante Reduzierung der Übertragung erreicht werden. Spätere Inokulationen verliefen in der Regel negativ. Die Ergebnisse des Feldversuches 1992 bestätigten die im Gewächshaus gewonnenen Resultate. Im Freiland war die natürliche Besiedlung des Maises durch Blattläuse in den Parzellen mit behandeltem Saatgut deutlich vermindert. Hinzu kam eine zeitliche Verzögerung des Massenwechselgeschehens um ca. 2 Wochen.

Für eine abschließende Beurteilung von Imidacloprid sind weiterführende Untersuchungen sowohl zum Saugverhalten der Blattläuse als auch zu seiner Wirkung auf die Virusübertragung unter Einbeziehung verschiedener Sorten erforderlich.     

Probleme der quantitativen Untersuchung der endogenen Photophosphorylierung in isolierten intakten Chloroplasten

Die Raten der lichtabhängigen ³²P-Einlagerung in isolierten intakten Chloroplasten sind wesentlich kleiner (0,2 bis 5 μMol Pi/mg Chlorophyll × h) als für die Raten der endogenen Photophosphorylierung auf Grund der CO₂-Fixierungsraten (10 bis 50 μMol CO₂/mg Chlorophyll × h) zu erwarten ist. Für diese Beobachtung ergeben sich aus unseren Experimenten folgende Erklärungen: 1. Bei niedrigen Phosphatkonzentrationen im Medium (≦ 0,1 mM) wird die Rate durch einen zu langsamen Phosphattransport in die Chlbroplasten und/oder durch eine Verdünnung der spezifischen Aktivität des zugegpbenen Phosphats durch endogenes Phosphat in den Chloroplasten verfälscht. Dieses kann durch Verwendung hoher Konzentrationen an Trägerphosphat vermieden werden, wenn gleichzeitig durch Zugabe von PGS in niedrigen Konzentrationen dafür Sorge getragen wird, daß keine Hemmung des Calvin-Cyclus durch Phosphat eintreten kann. Unter diesen Bedingungen wird die Rate der ³²P-Einlagerung in intakten Chloroplasten um das drei- bis sechsfache bis auf maximal 22 μMol/mg Chlorophyll × h gesteigert. 2. Während der Photosynthese findet in intakten Chloroplasten ein äußerst schneller Phosphatumsatz statt, durch welchen fixiertes Phosphat schnell wieder freigesetzt wird. Durch Zugabe geeigneter Phosphatakzeptoren (R-5-P, Ru-5-P) kann die Rate der ³²P-Einlagerung in intakten Chloroplasten um das drei- bis fünffache gesteigert werden (max. 30 μMol Pi/mg Chlbrophyll × h). Dieses zeigt, daß die Raten der ³²P-Einlagerung in intakten Chloroplasten vor allem davon bestimmt werden, inwieweit durch den Calvin-Cyclus das Angebot an Ru-5-P bzw. die Geschwindigkeit des Phosphat-Umsatzes reguliert wird, und erst in zweiter Linie durch die tatsächliche Rate der endogenen ATP-Bildung. Auf Grund der niedrigen Raten der ³²P-Einlagerung sind somit keine Rückschlüsse auf eine geringe Leistungsfähigkeit der einzelnen Photophosphorylierungsprozesse (cyclische, nicht-cyclische, pseudo-cyclische Photophosphorylierung) zu ziehen.     

Der Einfluss von K-Humat auf Teilung und Längenwachstum der Wurzelspitzenzellen vonAllium cepa L.

0,1 und 0,01 prozentige K-Humatlösungen besohleunigen in den ersten Züchtungstagen das Wurzelwachstum der Keimpflanzen der KüchenzwiebelAllium cepa L. Durch unmittelbare Zählung der Mitosen in Quetschpräparaten der Wurzelspitzen nach der Methode von PAZOUBEK (1960) ist festgestellt worden, das sich bei einer Wirkung, die länger dauert als 24 Stunden, der Prozentsatz an Mitosen naehweisbar gegenüber der Züehtungskontrolle in aqua dest. erhöht. Dieser Unterschied wächst mit der Verlängerung der Einwirkungsdauer von K-Humat. An Längsschnitten durch die Wurzelspitze in fünf aufeinander folgenden Abschnitten vom Beginn der Verlängerungszone an wurde durch unmittelbare Messung der Zellenlange festgestellt, dass K-Humat in allen Fällen das Längenwachstum der Zellen nachweisbar erhöht. Der Unterschied zwischen der Zellenlänge der Versuchspflanzen und der Kontrolle wächst mit der Entfernung vom Beginn der Verlängerungszone, erreicht sein Maximum und sinkt wieder ab. Es ist auch festgestellt worden, dass K-Humat-Lösungen bis zu gewissem Grade die ungünstigen Lebensbedingungen ausgleichen, die durch eine längere Züchtungsperiode in Wasserkulturen ohne Mineralnährstoffe hervorgerufen worden sind. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass das raschere Zellenwachstum sowohl durch Vermehrung der Zellenteilungen, als auch durch eine Erhöhung des Längenwachstums bewirkt wird. K-Humat beeinflusst das Längenwachstum der Zellen bedeutend stärker als die Zellenteilung.     

Die klimatischen Bedingungen des Areals der Dunklen Taiga und der sommergrünen Breitlaubwälder

Die heutige Verbreitung der Vegetationsformationen der Dunklen Taiga und des sommergrünen Breitlaubwaldes läßt sich auch im Detail weitgehend durch die aktuellen Klimafaktoren erklären. Auch das Ausfallen des Gürtels der sommergrünen Laubwälder in Nordwestamerika steht damit im Einklang. Das Fehlen ozeanischer Lorbeer-Nadelwälder im atlantischen Europa hat seine Ursache dagegen im historisch bedingten Artenpotential. Das klimatisch-potentielle europäische Areal dieser Wälder wird von sommergrünen Breitlaubwäldern ausgefüllt. Die klimatischen Areale der Dunklen Taiga bzw. der sommergrünen Breitlaubwälder stimmen gut mit den Arealen der beiden Sektionen von Circaea überein, die damit ein Beispiel für eine charakteristisch taxonomisch-geographische Sippendifferenzierung geben.     

Lichtabhängige Insektizidwirkungen auf einzellige Algen

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

45. Gerda Wartenberg-Rummeni: Redoxpotentiale von Rettichgewebesuspensionen im Dunkeln und beim Belichten

In wäßrigen Aufschlämmungen der Gewebe vom Rübenkörper des weißen Rettichs (Raphanus sativus) kann man ohne Schwierigkeiten konstante und reproduzierbare Redoxpotentiale (ROP) messen. Die ROP sind für die einzelnen Teile des Rettichs charakteristisch verschieden. Die ROP, die im Dunkeln konstant sind, werden durch Belichtung verändert. Eigenschaften verschiedener Gewebeteile können die Lichtwirkung verschieden gestalten. Immer mißt man zu Beginn des Belichtens einen Potentialanstieg in Richtung zum O₂-Potential. Nach einiger Zeit des Belichtens beginnt ein Abfallen des ROP nach negativeren Werten. In einem Extremfall veränderte sich das ROP nach einem mehr oder weniger kurzen Anstieg nach positiveren Werten mit einem steilen Abfall nach negativeren Werten. Nach dem Wiederverdunkeln driftete es in positiver Richtung und wurde auf einem Wert konstant, der negativer als das konstante ROP vor dem Belichten war. Im anderen Extremfall veränderte sich beim Belichten das ROP nach positiveren Werten und driftete von dort langsam zum anfangs im Dunkeln gemessenen Wert zurück und blieb dort konstant.     

Die Isoetales sind keine Lycopsida

Die Isoëtales unterscheiden sich von den Lycopsiden — vorwiegend von den Lycopodien und Selaginellen — durch viele phylogenetische Merkmale. Sie haben polyciliate Spermatozoiden, am Embryo entwickeln sich keine Embryoträger wie bei den Lycopsiden; ihr kurzer und dicker Wurzelstamm verzweigt sich dichotom; am Gipfel der Äste tragen sie einen Blattschopf; nach dem Laubfall bleiben dichte Blattnarben zurück; die Würzelchen verzweigen sich dichotom; in der Achse findet sich ein mächtiges Mark und darin Transfusionszellen oder kurze Tracheiden; an der Peripherie des Markes — wie bei den Cycadeen — ordnen sich ringförmig kollaterale Leitungselemente an. Die Isoëtales haben ein sekundäres Dickenwachstum; in der Rinde finden sich die Blattspurstränge — wie bei den Monocotylen — in zerstreuter Anordnung. Da diese organisatorischen Merkmale bei den Lycopsiden nicht vorkommen, können die Isoëtales weiterhin nicht mehr bei den Lycopsiden eingereiht werden. Die obigen Merkmale gleichen mehr den Pteropsiden und in gewissem Maße den Cycadeen. Deshalb möchten wir die Isoëtales in die Gruppe der Pteropsiden einreihen. Wir sind überzeugt, daß unsere obige Behauptung auch durch die serumdiagnostische Untersuchung bewiesen werden kann. Der Verfasser hat diese Auffassung schon früher vertreten (1918).     

Die Entwicklung der Objektfixierung einiger Verhaltensweisen während der ersten vier Lebenstage bei der Streifengans Anser indicus (Eulabeia indica Latham)*

Frischgeschlüpfte Gössel zeigen Verhaltensweisen wie Grüßen, Unterkriechen und Picken, deren auslösende Objekte noch unspezifisch sind. Die Verhaltensweisen und die Einengung der Eigenschaften der Objekte während der ersten 3 Lebenstage werden beschrieben. Bis etwa zum 1. Drittel des 3. Tages nach dem Schlüpfen bleiben Streifengänse auf dem Nest.

• 1 Grüßen wird durch Objekte von 2—55 cm Ø, die sich etwa 1 m/sec bewegen und durch Laute verschiedener Charakteristik ausgelöst. Die Objekteinengung geschieht in 2 Phasen: In der 1. Phase wird die Art (Typus) des Grußobjekts geprägt; die Phase beginnt zwischen der 12. und 14. Lebensstunde mit Objektfixieren und sehr häufigem Auftreten des Jammerlautes, der das Erscheinen des grußauslösenden Objekts fordert. Das Ende der Phase, spätestens um die 24. Std., zeigt sich durch Aufhören der Jammerlaute, Ansteigen von Stimmfühlungslauten und Ausweichen vor anderen als der geprägten Art an. Die 2. Phase, das Kennenlernen der individuellen Merkmale des Grußobjekts, liegt zwischen der 18. und 56. Std. Das Kennenlernen der Geschwister liegt zwischen der 36. und 40. Lebensstunde und geht einher mit den ersten aggressiven Auseinandersetzungen in der Geschwisterschar. Dabei wird eine Rangordnung aufgebaut. Gössel ohne Geschwister kennen ihre Eltern früher als die, die Geschwister haben. Die Stimmen der Eltern werden vor dem Aussehen der Eltern gekannt.
• 2 Unterkriechen läßt sich als Appetenz nach Schlaf ansehen. Für das Auslösen des Unterkriechens genügt eine Attrappe mit einer dunklen Öffnung, die wenige cm groß und nicht weiter als 30 cm entfernt ist. Für das Schlafen sind Dunkelheit und Druck auf die Halsregion notwendig. Mit fortschreitender Prägung der Art und dem Kennen der Mutter werden auch die Merkmale des Unterkriechobjekts eingeengt. Ab 70 Std. Alter ist Dunkelheit nicht mehr unbedingt notwendig für Schlaf, ab 96 Std. kann auch der Druck auf die Halsregion entfallen.
• 3 Picken erscheint in mehreren Funktionskreisen. Die Entwicklung von Objektwahl, Treffsicherheit und Schnelligkeit wird quantitativ verfolgt.

     

59. P. Hoffmann und H. Sachert: Der Einfluß von Harnstoff auf die Entwicklung von Salicornia brachystachya G. F. W. Meyer — ein Beitrag zum Halophytenproblem

Salicornia-Pflanzen salzreicher Böden zeichnen sich gegenüber Pflanzen weniger haliner Standorte durch prostraten Wuchs, verringertes Frisch- und Trockengewicht und verminderten Stickstoffgehalt aus. Die Chlorophyllbildung ist stark herabgesetzt, dafür kommt es aber zur vermehrten Ausbildung von Betacyanen. Durch eine zusätzliche Stickstoffdüngung über wöchentliche Besprühung von Versuchsparzellen derartiger Salicornieta mit 1 % Harnstoff in Meerwasser lassen sich diese Mangelerscheinungen — bei Aufrechterhaltung aller übrigen Milieufaktoren — nahezu oder völlig aufheben. Die hervorragende Bedeutung des Stickstoffs vor allem für die Zunahme des Chlorophyllgehaltes und für die Verminderung der Betacyansynthese wird unter besonderer Berücksichtigung des Halophytenproblems diskutiert, und es wird die Schlußfolgerung gezogen, daß nicht ausschließlich der erhöhte Salzgehalt und ein Mangel an Nährstoffen im Substrat, sondern auch deren erschwerte Ausbeute seitens des Wurzelsystems der Pflanze die Ursache für das beschriebene Verhalten der Pflanzen auf stark halinen Standorten darstellt.     

Synergistische Wirkung von Säuger-Prolaktin und Androgen beim Schaumnestbau des Paradiesfisches,Macropodus opercularis L. (Anabantidae)*

• 1 Baustimmung läßt sich bei Macropodus opercularis-♂♂ durch Chorion-Gonadotropin- oder Methyl-Testosteron-Gaben hervorrufen. Sie äußert sich in erhöhter Luftholfrequenz und Bauappetenz. Die Gonadotropinwirkung tritt verzögert ein, was auf einen sekundären Einfluß von Androgen hinweist. Beide Hormone regen weder die Schleimbildung in der Epidermis an, noch lösen sie allein vollständiges Nestbauen aus. Jedoch bewirkt Androgen die Ausschüttung von Sekret aus den gefüllten Vakuolen der Becherzellen.

Chorion-Gonadotropin und Androgen steigern gleichsinnig die Kampfbereitschaft und die gesamte Aktivität.

• 2 Säuger-Prolaktin regt die Schleimbildung in der Epidermis an. Die Zunahme der Schleimvakuolen ist von der Dosis als auch von der Vakuolenzahl vor der Behandlung abhängig. ♂♂ reagieren empfindlicher auf Prolaktingaben als ♀♀, die normalerweise nicht bauen.
• 3 Gleichzeitige Verabreichung von Methyl-Testosteron und Prolaktin ruft bei Makropoden-♂♂ und ♀♀ Schaumnestbau hervor. Dagegen erzeugt gleichzeitige Chorion-Gonadotropin- und Prolaktin-Gabe kein vollständiges Bauen.
• 4 Mit Prolaktin behandelte Makropoden benehmen sich auffallend ruhig. Ihre gesamte Aktivität ist gedämpft. Im Kampfbereich ist das Breitseitimponieren vermindert, da es teilweise sexuell motiviert ist. Die Zahl der Angriffshandlungen (Schnappen, Stoßen) wird durch Prolaktin nicht verringert. Dagegen unterdrückt es bei gleichzeitiger Gabe von Chorion-Gonadotropin dessen kampfsteigernde Wirkung, was für einen Antagonismus dieser Hormone spricht. Anderseits beeinträchtigen sich Methyl-Testosteron und Prolaktin in ihrer Wirkung auf das Kampfverhalten nicht.
• 5 Für die Existenz eines ?Makropoden-Prolaktins” spricht, daß Reserpin, das bei Säugetieren bekanntlich Prolaktin freisetzt, genau wie Säuger-Prolaktin Schleimvermehrung in der Epidermis hervorruft.
• 6 Wahrscheinlich sind der schleimvermehrende und der Brutpflegefaktor des Makropoden identisch. Hierin ist wohl die Ursache für die unterschiedlichen Verhaltensphasen im Fortpflanzungszyklus des ?Fremdmaterialbauer-” und des ?Schaumnestbauer-Typus” zu suchen.

     

Gleichgewichtsbewegungen von Blättern als Reaktion auf asymmetrische Belastung — Isoklinotropismus nach Härdtl (1927) — und ihre Beziehung zum Gravitropismus

1. Die anscheinend in Vergessenheit geratenen älteren Angaben von HÄRDTL (1927 und spärer) und PRINGSHEIM (1931), nach denen einseitig belastete Blätter Gleichgewichtsbewegungen ausführen können (Isoklinotropismus nach HÄRDTL), wurden an mehreren Arten (Chelidonium majus, Aegopodium podagra ria, Ranunculus repens, Sambucus nigra, Coleus blumei und Hibiscus rosa sinensis) bestätigt,— Die einseitige Belastung erfolgte durch Einstecken von Nadeln in die eine Hälfte der Blattspreite bzw. in eine Blattfieder. 2. Bei Blättern, die in Spreite oder Stiel epinastisch gekrtimmt sind (die überwiegende Mehrzahl) oder auch durch die Belastung abwärts gebogen sind, kommt es dabei zu zwei verschiedenen Reaktionen: a) zu einer sofort eintretenden rein physikalischen reversiblen Reaktion, da die einseitige Last eine Torsion der Spreite bewirkt, die die Spreitenspitze nach der der Last gegenüberliegenden Seite [führt, und b) zu einer spärer eintretenden physiologischen Reaktion durch eine Wachstumskrümmung nach derselben Seite, - Beide Komponenten der Bewegung ftihren zu einer Verringerung oder einem Ausgleich des Ungleichgewichtes. 3. Die physiologische Reaktion war meist nach einem oder einigen Tagen erkennbar, bei Chelidonium mitunter schon nach einigen Stunden, bei Hibiscus gelegentlich erst nach etwa einer Woche. Mitunter blieb die Reaktion auch aus. Bei den gefiederten Blattern erfolgte sie in der Rhachis, ober- und unterhalb der belasteten Fieder, mitunter auch im Blattstiel, bei Coleus im Spreitengrund und im Blattstiel, bei Hibiscus im oberen Gelenkpolster (“Sekundargelenk”) des Blattstiels. Auch ältere Blätter reagierten oft noch überraschend gut. Vielfach führte die physiologische Reaktion zu einer vollständigen Ausbalancierung der einseitig belasteten Blattspreite. Auf nachtragliche Entfernung der eingesteckten Nadeln gingen auch die Krtimmungen in 2–3 Tagen wieder weitgehend zurück. 4. Als Ursache ftir die Gleichgewichtsbewegungen der Blätter kommen zwei verschiedene Mechanismen in Betracht: a) Infolge der durch die einseitige Belastung hervorgerufenen Schräglage der Blattspreite sammelt sich das Auxin auf der tiefer liegenden Flanke von Mittelnerv bzw. Rhachis und Blattstiel an, was zu einem stärkeren Wachstum dieser Seite und einer Gleichgewichtskrümmung führen muß. Nach dieser Auffassung ordnet sich der Isoklinotropismus dem Gravitropismus ein. b) Die nach der Belastung sofort eintretende auf der Torsionsspannung beruhende rein physikalische und zunächst reversible Gleichgewichtsreaktion des Blattes wird nach einigen Stunden oder Tagen teilweise irreversibel. (Für die spannungsfreien Abschnitte der Rhachis eines gefiederten Blattes oberhalb der Belastung kann diese Erklärung natürlich nicht gelten). Vermutlich sind beide Mechanismen, vor allern wohl der erstgenannte, bei den einzelnen Arten in verschiedenem Maße, als Ursache der Gleichgewichtsbewegungen wirksam. 5. Der biologische Sinn der Ausbalancierung eines (größeren) Blattes (PRINGSHELM 1931, HÄRDTL 1927, 1937 a) liegt darin, daß a) ein ausbalanciertes Blatt den geringsten Aufwand an mechanischen Elementen erfordert, und b) Photo- und Gravitropismus nur ein ausbalanciertes Blatt ohne Komplikationen in die angestrebte Lage fuhren konnen.