Chemical basis of host selection and plant resistance in oligophagous insects

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

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

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

Effects of different proportions of nutrients on insects

Digestibility and nutrient composition of foodstuffs, be they plant or not, and the nutritional requirements of insects vary. The qualitative nutritional requirements among insects are quite similar. Therefore, qualities of foodstuff as measured by its ability to promote or support growth, etc. depend on how well the nutrient composition of foodstuff made available by digestion fits the nutritional requirements of the insect. This is better seen using synthetic diets rather than plants. From such investigations it is found that, provided all essential nutrients are present, the proportions of essential nutrients in a foodstuff contribute more to nutritional quality than do the absolute amounts of nutrients. Thus, nutrient balance per se can affect: rate of food consumption and efficient utilization; parasites with respect to host food; rate of growth and development as such, and with respect to temperature; and food selection in an insect.

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Schlussfolgerung Ich bin der Überzeugung, daß die Kenntnis der Ernährung unser Verständnis der Insekt-Nahrungspflanzen-Beziehung vergrößern und möglicherweise Wege weisen kann, um Insekten zu manipulieren und Pflanzen zu schützen. Dabei brauchen keine geheimnisvollen Dinge betrachtet zu werden, denn die Prinzipien der tierischen Ernährung und Nahrungsaufnahme lassen sich auch auf Insekten anwenden. Bei Insekten wie bei Säugern variieren Verdaulichkeit und Nährwert der Nahrungsstoffe und unterscheiden sich so von einem Tier oder Insekt zum anderen. Auch die Nahrungsansprüche der Insekten sind unterschiedlich. So müssen sowohl die Nahrungsansprüche der Insekten wie der Nährwert der betreffenden Nahrungsstoffe in diesen Beziehungen als Veränderliche angesehen werden. Da jedoch alle Insekten ganz ähnliche Nahrungsansprüche zu haben scheinen, und sehr wahrscheinlich alle Pflanzen ungefähr die 25 Nährstoffe enthalten, welche die Insekten benötigen, erscheint es zweifelhaft, daß qualitative Faktoren eine sehr entscheidende Rolle in den Beziehungen zwischen Insekten und Pflanzen zu spielen vermögen. Höchstwahrscheinlich sind quantitative Faktoren am wichtigsten. Diese hängen davon ab, wieviel von jedem Nährstoff die Verdauung eines Nahrungsmittels für die Ernährung des Insekts verfügbar machen kann; und wie gut sich die Beträge und Anteile der verfügbar gemachten Nährstoffe in die quantitativen Ernährungsansprüche des Insekts, einschließlich besonders der proportionalen Beziehungen, einfügen. Offensichtlich hängt die wirksame Ausnutzung des Nahrungsmittels für die Ernährung von dieser Einpassung ab, wie an gewissen Kriterien der Leistung der Insekten abzulesen ist. Deshalb sind unzweifelhaft die Quantitäten und vorzugsweise die Proportionen der betreffenden essentiellen Nährstoffe das wichtige Forschungsgebiet für Nahrungsuntersuchungen in den Insekt-Pflanzen-Beziehungen.

     

Röntgenfeinstrukturuntersuchungen an Fibrinfasern und Gitterfasern und ihre Beziehungen Zueinander bei der Wundheilung

Zusammenfassung Bei der Verwundung bildet sich im Blutgerinnsel ein trajektorielles Fasersystem aus Fibrin, welches durch kautschukähnliche Elastizität und mechanische Zugkraft die Wundränder zu vereinigen strebt und als natürliche Naht wirkt. Die Mizellen dieser Fibrinfasern sind von mechanischem und chemischem Standpunkte aus betrachtet mit denen der kollagenen Fasern identisch. Der histologisch festgestellte Umbau beider Faserarten ineinander läßt sich durch topochemische Reaktionen und Einbau von intermizellären Substanzen erklären.Die Reaktionen, welche die verschiedenartigen Faserarten kennzeichnen, werden nicht von den Mizellen, sondern ausschließlich von den intermizellären Stoffen bedingt. Die Unterschiede in der Metallimprägnation der Faserarten sind durch Korngrößenverschiedenheiten des präzipitierten und reduzierten Silbers verursacht. Zur Silberkeimbildung ist partielle Reduktion des Silbernitrats nötig; sie wird verursacht durch die verschieden starke katalytische Wirkung der ausgedehnten Oberfläche der Fasern, oder durch Bildung von komplexen Silber-Eiweißverbindungen; vielleicht ist auch eine Silberhalogensalzbildung mitwirkend. Die Ascorbinsäure beeinflußt den Stoffwechsel der Bindegewebe und reguliert die Bindegewebsfaserbildung. Durch ihre photochemischen und reduzierenden Eigenschaften dürfte sie auch auf die grobkörnige Silberkeimbildung in den Geweben Einfluß haben.     

Über die Plasmagrenzschichten im Pollenkorn

Zusammenfassung Das vegetative Plasma der Pollenkörner ist mit Wasser mischbar. Dieser Umstand ist der Tatsache zu verdanken, daß es keine Grenzschicht besitzt, welche dem Plasmalemma der durchschnittlichen Pflanzenzellen mechanisch oder physiologisch gleichwertig wäre.Pollenkörner verschiedener Pflanzen lassen sich aus diesem Grunde nicht plasmolysieren.Zahlreicher sind die Pollensorten, welche in Anelektrolyt- und Salzlösungen trotzdem plasmolysiert werden können. Auch da scheint keine dem Plasmalemma gleichwertige semipermeable Membran vorzuliegen. Die extrem hohe Permeabilität mancher Pollenkörner und mancher Stadien von solchen für Anelekrolyte und besonders für Traubenzucker entspricht diesen Verhältnissen.Die generative Zelle besitzt ein echtes Plasmalemma.     

Wirkungen implantierter überzähliger Corpora allata auf die Oocyten-Entwicklung vonCarausius morosus

Zusammenfassung Untersucht wurde die Wirkung überzähliger Corpora allata auf die Eibildung vonCarausius morosus. Der Grad der Wirkung hängt von der Zahl der Implantate ab. Beträgt sie weniger als 3 Paare, so folgt nach einiger Zeit eine Imaginalhäutung mit anschließender normaler Eibildung. Mehr als 3 Paare von C. allata unterdrücken die Imaginalhäutung vollständig. Die überzähligen Häutungen sind stets Larvalhäutungen. Die Eier der so entstehenden Riesentiere zeigen ausnahmslos Defekte. Diese beruhen teils auf einer Schädigung des Eies selbst (Auflösung des Nucleolus oder sogar des ganzen Zellkerns, atypische Einlagerung kolloidaler Substanzen) teils in Störungen des Follikelepithels, welche zu atypischer Schalenbildung führen können.Anlage und Differenzierung des Operculum und Capitulum ist unabhängig von derjenigen der übrigen Eischale. Alle beschriebenen Mißbildungen werden auf das gestörte Mengenverhältnis des Corpus allatum-Hormons und des Hormons der ventralen Kopfdrüsen zurückgeführt. Normale Eibildung setzt die Auflösung der ventralen Kopfdrüsen, den Homologa der Prothoraxdrüsen anderer Insekten voraus.

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Effects of the implantation of supernumerary corpora allata on the development of the oocytes in Carausius morosus

Summary The effects of the implantation of 1–4 pairs of Corpora allata on the development of the eggs and the follicular epithelium ofCarausius morosus has been studied. The degree of the effects is determined by the number of the implantated C. allata. More than 3 pairs inhibit without exception any metamorphosis. All the eggs and their follicle epithelium of the giart larvae show defects of various kinds; especially of the egg shell. The development of the operculum and capitulum is independent of the development of the other parts of the shell. All deformities are explained by the disturbed proportion of Ecdyson and the hormone of the corpora allata. Normal development of the eggs requises the prior dissolution of the ventral glands of the head (=prothoracic glands).

     

Über die Glaukeszenz an Serpentinpflanzen

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

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

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

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

     

Veränderungen der Blattproteine bei photoperiodischer Induktion

Zusammenfassung Zur Untersuchung der Zelleiweiß der Kurztag-Crassulacee Kalanchoë Bloßfeldiana wurde eine Methode entwickelt, die es gestattet, Blattproteine auch aus gerbstoffreichen Pflanzen zu isolieren.Die Proteinfraktion der jüngsten Blätter wurde einer sauren Hydrolyse unterworfen; unter den Spaltprodukten konnten 24 ninhydrinpositive Substanzen aufgefunden werden; davon ließen sich 18 Komponenten mit bekannten Aminosäuren identifizieren.Die aus der Spitzenregion derKalanchoë isolierten Blattproteine unterscheiden sich in ihrer Aminosäurezusammensetzung von den von anderen Autoren untersuchten Zelleiweißen aus den Dauergeweben höherer Pflanzen sowie von den bekannten Algenproteinen. Insbesondere ist der Anteil an basischen und cyclischen Aminosäuren gegenüber den Aminodicarbonsäuren deutlich erhöht. Diese Abweichungen sprechen für einen höheren Histongehalt — und damit vermutlich auch höheren Nucleoproteidgehalt — der untersuchten meristematischen Gewebe.Während der photoperiodischen Induktion kommt es in der Spitzenzone zu einer Veränderung der Zelleiweiße die sich durch die quantitative Auftrennung der Hydrolyseprodukte erfassen läßt. Diese unmittelbar nach Induktionsbeginn eintretenden Verschiebungen im Mengenverhältnis der einzelnen Aminosäuren zeigen keine eindeutige Abhängigkeit von der Induktionsdauer; vielmehr durchlaufen die Konzentrationskurven innerhalb weniger Tage zwei mehr oder weniger deutliche Wendepunkte.Die nach 30tägiger Induktion feststellbaren Eiweißveränderungen lassen sich nicht ohne weiteres auf die in den ersten Induktionstagen ablaufenden Prozesse zurückführen.Die möglichen Zusammenhänge der beobachteten Eiweißumsetzungen mit Veränderungen im Enzymbestand der Zellen werden diskutiert.Mit 8 Textabbildungen.Habilitationsschrift der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen.     

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

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

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

     

Mutationsversuche an Kulturpflanzen VI

Zusammenfassung der Ergebnisse Bei den mit angewandter Zielsetzung durchgeführten Mutationsversuchen an der Sojabohnensorte Heimkraft I wurden zunächst durch Triebkraftversuche Anhaltspunkte und dann im Freilandversuch genauere Hinweise für geeignete Röntgendosen für Bestrahlungsversuche mit Sojabohnen gefunden. Die Anzahl der Pflanzen mit Hülsenansatz der 6 kr-, 8 kr-, 10 kr-und 12 kr-Parzelle (35,0%, 15,3%, 21,8%, 15,5%) derX ₁-Generation zeigen, wie auch schon die im Gewächshaus durchgeführten Triebkraftversuche, daß im Gegensatz zu den AngabenGustafssons (1944) nach unseren Versuchen 10000 r nicht als Höchstmaß der Strahlenverträglichkeit von Sojabohnensamen angesehen werden kann. Im Triebkraftversuch waren bei einer Dosis von 16 kr nach fünf Wochen Versuchsdauer noch 12,5% der Pflanzen durchaus wüchsig, und erst bei 20 kr mit 0,7% wüchsigen Pflanzen war die letale Dosis nahezu erreicht.Wie die prozentuale Verteilung der insgesamt 427 bestätigten Mutanten auf die einzelnen Bestrahlungserien zeigt (Tab. II), sind Röntgendosen von 6 kr bis 12 kr, sowohl was die Höhe der Mutantenhäufigkeit als auch die Anzahl der überlebendenX ₁-Pflanzen (Tab. 4 und 5) betrifft, für Bestrahlungsversuche mit Sojabohnen am besten geeignet.Von den in unseren Versuchen gefundenen Mutanten haben nur einige reichverzweigte Formen, die frühreifen Typen, die Mutanten mit höherem Tausendkorngewicht und eine Reihe noch näher zu untersuchender Formen mit erhöhtem Hülsenbehang und Ertrag und geringerer Keimtemperatur züchterischen Wert. Die außer den Mutanten des Chlorophyllapparates noch zahlreich aufgetretenen verschiedenen Wuchstypen, die Veränderungen in der Blattform und Behaarung der Pflanzen und der Samenschalenfarbe, sind vom Standpunkt der deutschen Sojazüchtung als neutral oder in den meisten Fällen als negativ zu bezeichnen. Ihr Auftreten war aber insofern wichtig, als damit bewiesen werden kann, daß es auch bei Soja in verhältnismäßig kurzer Zeit möglich ist, aus einer Zuchtsorte ein Mutantensortiment experimentell zu erzeugen, in dem die charakteristischen Merkmale eines Teiles der im Weltsortiment bekannten Soja-Varietäten auftreten.Abgesehen davon, daß ein experimentell geschaffenes Mutantensortiment zur Lösung genetischer, physiologischer und biochemischer Fragestellungen geeignetes Ausgangsmaterial bietet, läßt sich aus den bisherigen Ergebnissen schließen, daß bei weiterer Arbeit in absehbarer Zeit Formen geschaffen werden können, die früher als die Ausgangssorte zur Reife kommen und ihr im Ertrag überlegen sind, Außerdem können die Mutanten mit züchterisch wertvollen Merkmalen als Ausgangsmaterial für weitere Kreuzungen verwendet werden und die schwierige Kombinationszüchtung der Sojabohne beschleunigen helfen.Mit 22 Textabbildungen     

Versuche über die Beeinflussung des Netzbaues von Zilla-x-Notata durch Pervitin,Scopolamin und Strychnin

Zusammenfassung Für den Netzbau wird theoretisch ein Produktionsschema als die typische Form des Zusammenspiels der nervösen Funktionen, die das motorische Geschehen beherrschen, angenommen. Dieses Schema bleibt in den Substanzversuchen im ganzen gewahrt, während Funktionen, welche die Durchführung und Realisation der Struktur des Netzes im einzelnen bestimmen, weitgehend beeinflußt und gestört sind. Diese Störungen, die als mangelnde oder geänderte Impulsexaktheit verstanden werden, lassen in ihrer Auswirkung die Veränderungen der Grob- und Feinstruktur des Netzes in Erscheinung treten.Nach Scopolamingaben finden wir im Vergleich mit der Norm eine Minderung der Zentrierung. Wir nehmen den Einfluß der Substanz im Bereich eines Orientierungsvermögens an, das bei unserem Versuchstier besonders differenziert sein muß.Das Strychnin besitzt eine reflexvermehrende, sensibilisierende Wirkung, indem durch Erniedrigung der Reflexschwelle Kontrollen in erhöhtem Maße durchkommen, die beim unbeeinflußten Tier fortfallen. Es resultieren äußerst exakt gebaute, häufig angenähert kreisrunde Netze.Eine gesteigerte Motorik finden wir immer nach Pervitin: Charakteristisch verzitterte Kurven der Klebfäden. Kleine Pervitinmengen bis 12 zeigen eine andere, zentral stimulierende Wirkung in der Vergrößerung der Fangfläche mit Qualitätsabnahme der Netzstruktur (Auftreten von Restsektoren).Dieser Befund bildet eine Besonderheit in einer zweiten Gruppe von Veränderungen, welche auf vermehrter oder verminderter Impulsdichte beruhen. Die Eangflächen der Netze sind (unspezifisch) nach allen Substanzen verkleinert, die Häufigkeit des Bauens läßt, besonders nach höheren Dosen, deutlich nach.In allen Versuchen wurden die Substanzen nach der eingangs geschilderten Methode per os appliziert.Als Dissertation angeregt und betreut durch Herrn Prof. Dr. Peters und Herrn Dr. Witt.     

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

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

Sull' azione dell' elettricità nello sviluppo delle uova degli Anfibi

Zusammenfassung Ein konstanter elektrischer Strom von einer gewissen Dauer und bestimmter Richtung und Intensität vermag in den Bestandtheilen der Eier Bewegungen hervorzurufen. Diese Bewegungen führen verschiedene Modifikationen sowohl in der äußeren Erscheinung wie im inneren Bau der Eier herbei, welche sich folgendermaßen zusammenfassen lassen:Unregelmäßige Vertheilung des Pigments, Auftreten (an den eben befruchteten Eiern) von mehr oder weniger tiefen Furchungen am animalen Pole, mehr oder minder reichlicher Austritt von Eibestandtheilen, merkliche Abweichungen in der Richtung der Furchungsebenen, außergewöhnliches Hervortreten der Blastomeren, Ungleichheit derselben in Größe und Form, Übertragung von Bestandtheilen des vegetativen Poles zum animalen Pole, Bildung netzförmiger Zonen in einem oder in beiden Abschnitten des Eies je nach Stärke und Dauer des Reizes, spärliche oder mangelnde Segmentirung des vegetativen Poles, unregelmäßiger Verlauf aller Furchen. Alle diese während der Furchung eingetretenen Veränderungen lassen ihre Wirkung auch an den späteren Entwickelungsstadien (Gastrula, Medullarrinne) wahrnehmen, welche tiefgreifende Unregelmäßigkeiten aufweisen (s. Fig. 23 bis 29).Außer auf das Eiprotoplasma wirkt der elektrische Reiz wahrscheinlich gleichfalls kräftig auf die ruhenden wie die sich theilenden Kerne, indem er Fragmentirungen, oder eine abweichende Orientirung derselben während der Theilung oder mehr oder weniger tiefgehende Veränderungen an denselben erzeugt.Vergleicht man die erhaltenen Resultate mit allen jenen Ergebnissen, welche mit verschiedenen Mitteln bei experimentellen Untersuchungen an Amphibieneiern gewonnen wurden, so lässt sich mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit annehmen, dass die durch einen elektrischen Reiz in der Entwickelung erzeugten Anomalien diesem nicht speciell und ausschließlich eigen sind; sondern dass der elektrische Strom wirkt wie alle anderen Ursachen, welche die Entwickelung modificiren und ihr eine von der normalen abweichende Richtung anweisen.     

Untersuchungen über die Spermiogenese beim Sandläufer,Cicindela campestris L.

Zusammenfassung Wie das Spermium von Lepisma besitzt dasjenige von Cicindela das Zentriol in parapikaler Stellung. Es besteht kein Kontakt mit dem Akrosom.Bereits auf frühem Spermatidenstadium wird die Kernsubstanz in zwei unterschiedliche Bestandteile getrennt, denen ganz bestimmte Bezirke der Kernmembran zugeordnet sind. Der größere Teil des Kernmaterials liegt in feinverteilter Form vor; die ihn umgebende Kernmembran enthält keine Poren. Er wandelt sich nach bekanntem Schema zum Kern des reifen Spermiums um. Der kleinere Teil besitzt granuläre Struktur und liegt in einer vorgewölbten Blase, in deren Bereich die Kernmembran mit Poren übersät ist. Im Laufe der Differenzierung wird diese Blase zusammen mit dem Zentriol von der Basis an die Spitze verlagert. Sie scheidet dabei offenbar kontinuierlich ihren Inhalt in das Zytoplasma aus. Sobald sie sich vollständig entleert hat, wird sie abgeschnürt und verfällt der Rückbildung. Das sezernierte Material sammelt sich zunächst größtenteils um das Zentriol. Abschließend jedoch verteilt es sich entlang der Geißel, wobei eine gebogene Lamelle nicht ohne Einfluß zu sein scheint.Die Bedeutung dieser eigenartigen Kernsekretion ist vorerst unklar. Es gibt aber liehtmikroskopische Befunde, die auf eine weitere Verbreitung mindestens unter Insekten hinweisen. Angesichts der vorgelegten Befunde scheint auch eine Revision der Ansicht, daß das perizentrioläre Material bei vielen anderen Arten aus dem Zentriol hervorgehe, geboten.Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Die Verlagerungsfähigkeit des Zellinhaltes der Zwiebelschuppen von Allium cepa durch Zentrifugierung

Die Behandlung lebender Zellen mit der Zentrifuge veranlaßt in ihnen eine Verlagerung der toten und lebenden Bestandteile, wofern diese verschiedenes spezifisches Gewicht haben. Eine Verlagerung wird mit um so geringeren Zentrifugalkräften zu erreichen sein, je größer der Unterschied im spezifischen Gewicht benachbarter Teile ist, und je geringer diejenigen Kräfte sind, welche einer Bewegung der Teilchen entgegenwirken. Ihre Bewegung wird durch hohe Viskosität, andererseits durch Adhäsion an anderen Teilen, z. B. an der Membran, beeinflußt.Im folgenden soll von den durch Zentrifugenbehandlung erreichbaren Verlagerungen der Bestandteile lebender Zellen die Rede sein, sowie von den inneren und äußeren Faktoren, welche auf die Verlagerung Einfluß gewinnen können.Alle meine Untersuchungen wurden an den Geweben der Zwiebelschuppen (Allium cepa) ausgeführt. Ich ließ die Zentrifuge zunächst auf dünne, mit einer scharfen Rasierklinge abgeschnittene Epidermislamellen wirken und verfuhr dabei derart, daß ich die Schnitte mit einem Wattebausch in halb mit Wasser oder Lösungen gefüllten Köhren in einem Abstand von ca. 15 cm vom Zentrum in fixe Lage brachte. Weiterhin wurden aus den Zwiebelschuppen Gewebeprismen herausgeschnitten und zentrifugiert. Schließlich wurden auch ganze, intakte Zwiebeln geschleudert und die Zentrifugenwirkung an den aus ihnen angefertigten Epidermisschnitten geprüft.Neben frischen turgeszenten Epidermiszellen wurden in weiteren Versuchsserien Epidermisschnitte, die vorher mit verschiedenen Plasmolyticis behandelt worden waren, der Zentrifugenbehandlung ausgesetzt.Die Zentrifugenschnelligkeit schwankte zwischen 1200 und 3000 Umdrehungen in der Minute, entsprechend einer Fliehkraft von 375 bis 1500 g. Die Wirkungsunterschiede sind innerhalb dieser Grenzen bedeutungslos wie mehrere Versuche gezeigt haben; meistens habe ich mich mit einer Schnelligkeit von 1500 Umdrehungen begnügt.

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Seinem Leiter, Herrn Professor Dr. Küster, möchte ich hiermit meinen herzlichsten Dank für sein stetes Entgegenkommen aussprechen.     

Die Entstehung des Parenchympigmentes in der menschlichen Epiphysis cerebri

Zusammenfassung Die hellen, stark lichtbrechenden runden Körnchen in den n. Bl. der Pinealzellkerne treten meist erst nach Abbau der mit Methylgrün-Pyronin besonders gut hervorhebbaren Schollen auf. Der sonstige Inhalt der n. Bl. ist dann meist homogen und mit Lichtgrün färbbar. Diese hellen Körnchen scheinen von noch weicher Konsistenz zu sein, da Verschmelzungen zweier Körnchen beobachtet werden konnten. Nach den hellen Körnchen oder mit ihnen zusammen treten gelb gefärbte Granula auf, zwischen denen alle Farbübergänge vom lichten Gelb bis zum dunklen Braun vorkommen. Die farblosen und die gefärbten Granula sind meist rund und stark lichtbrechend. Die dunklen Pigmentkörnchen, die gleiche Farbe wie die im Cytoplasma liegenden Granula haben, sind meist etwa 0,8 groß. Es ist denkbar, daß die farblosen, stark lichtbrechenden Körnchen Vorstufen der späteren Pigmentkörnchen in den n. Bl. sind.Im Hämatoxylinpräparat findet man in einer großen Zahl von Kernen kleinste gelb gefärbte Massen frei im Kernraum, die sich von dem in den n. Bl. liegenden Pigment, abgesehen von der Größe, durch offenbar eckige Form unterscheiden. Vielleicht sind sie die farbgebenden Substanzen, welche in die farblosen Granula transportiert werden. Grundsätzlich kann der Inhalt der n. Bl. auf jedem Umwandlungsstadium nach der Art des Schleusenmechanismus in Cytoplasma entleert werden. Die Pigmentkörnchen pflegen dann meist noch etwas größer zu werden. Verschiedene Größe der Pigmentkörnchen in den n. Bl. deutet auf ein Wachstum der Pigmentgranula hin.Statistische Erhebungen zeigen, daß alle Pigmentkörnchen des Cytoplasmas aus dem Kern stammen können. Die so oft beobachtete Neigung der Pigmentkörnchen des Cytoplasmas, sich zu kleinen Gruppen zu vereinigen, ist ein Beweis dafür, daß die soeben aus dem Kern entleerten Pigmentkörnchen nicht gleich über das ganze Cytoplasma verstreut werden.Die n. Bl. sind fett- und eisenfrei, während gelegentlich in den Parenchymzellkernen Eisen frei im Kernraum gefunden wurde.Die Nuclealfärbung nach Feulgen ergibt, daß es nucleale Stoffe sind, die sich an der kernseitigen Wand der n. Bl. anreichern.Mit Unterstützung des Vereins der Freunde und Förderer der Medizinischen Fakultät.     

Zellsaft-Analysen zum Problem der Serpentinvegetation

Zusammenfassung Vergleichende Zellsaftanalysen an bodenvagen Arten von Serpentin und Kalk bzw. Dolomit haben ergeben, daß Pflanzen von Serpentin im Zellsaft mehr Mg enthalten als jene kalkreicher Böden, die wieder reicher an Ca sind. Das Verhältnis Mg: Ca im Zellsaft von Serpentinpflanzen liegt in der Mehrzahl der Fälle wesentlich über 1.Die Mengen an Gesamtsäure, der Mg-Gehalt und der Gesamtkationen in Lösung sind in Pflanzen auf Serpentin in der Regel höher als in jenen auf Kalk und es scheint die Produktion der organischen Säuren durch die akkumulierten Mengen des Mg stimuliert zu werden, was beiTunica saxifraga besonders deutlich wird.Unter den häufigen Serpentinbewohnern vermögen manche Pflanzen die Aufnahme des Ca und Mg zu steuern, andere entziehen wahllos beide Elemente dem Boden, was von manchen Arten unbeschadet ertragen wird, für andere aber der Hauptgrund ihres Fehlens auf dieser Unterlage sein dürfte.Unter mehr oder weniger ausgesprochenen Serpentinpflanzen sind Arten mit geringen Ansprüchen an Ca häufig, doch kommen unter ihnen auch calciotrophe Typen vor, die aus dem kalkarmen Serpentin große Mengen dieses Elements aufnehmen. So wird letzten Endes das erfolgreiche Fortkommen der einzelnen Arten auf dieser Unterlage durch ihre physiologische Konstitution bedingt.     

Wechselbeziehungen zwischen Pilzen und Insekten. Beobachtungen an der Stinkmorchel,Phallus impudicus L. ex Pers

Zusammenfassung Die ortsgebundenen Pflanzen haben in den Fällen, in welchen für sie die Überwindung eines räumlichen Abstandes vorteilhaft oder notwendig geworden ist, teils den Wind, teils bewegtes Wasser, vielfach auch bewegliche Tiere (insbesonders flugbegabte) in ihren Dienst gestellt. Dies ist bei der Übertragung des Blütenstaubes, bei der Samenverbreitung und in einigen wenigen Fällen auch bei der Ausbreitung der Sporen von Pilzen und Moosen der Fall. In der vorliegenden Untersuchung werden Beobachtungen über die Sporenverbreitung vonPhallus impudicus mitgeteilt.Die Stinkmorchel (Phallus impudicus) zeigt in der Ausbildung einer klebrigen, stark nach Aas riechenden und an der Oberfläche des Hutes dargebotenen Sporenmasse, welche auch Nahrungsstoffe (Zucker) enthält, zweifellos Anpassungen an den Besuch aas- und kotliebender Insekten, speziell Aasfliegen, welche in den Dienst der Sporenverbreitung gestellt werden.Die Duftabsonderung und die oberflächlich liegende, feucht glänzende Sporenmasse dienen der chemischen und optischen Anlockung von Aasfliegen. Die angelockten Fliegen setzen sich auf den Hut und werden durch ihren tarsalen Geschmacksinn — der ihnen Genießbares anzeigt — veranlaßt den Sporenschleim zu fressen. Sie verflüssigen ihn durch Abgabe von Speichel und saugen ihn in großer Menge ein. Nach Füllung ihres Darmkanals (Sättigung) verlassen sie den Pilz und entfernen sich mehr oder weniger weit von ihm. Sehr bald oder unmittelbar nach der Nahrungsaufnahme und dem Wegfliegen geben sie mit dem sehr dünnflüssigen Kot die eingesaugten Sporen in großer Zahl und in keimfähigem Zustand wieder ab. Aaskäfer spielen bei der Sporenverbreitung sicher eine untergeordnete Rolle, denn sie fressen mit Vorliebe Hyphengewebe an bereits sporenfreien Fruchtkörpern.Die Verbreitung der Sporen vonPhallus impudicus erfolgt endozooisch, hauptsächlich durch aasliebende Fliegen.     

Plant Proteinase inhibitors: A defense against herbivorous insects?

Using the tomato plant, Lycopersicon esculentum L., and the beet armyworm, Spodoptera exigua (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), we have demonstrated that insect herbivory induces a rapid decline in plant quality. This decline in plant quality manifests itself by a highly significant reduction in rate of larval growth on a medium containing foliage from insect-damaged as opposed to undamaged tomato plants. The induction of tomato proteinase inhibitors, as a result of larval feeding, is invoked as a factor that systemically reduces leaf quality.

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Zusammenfassung Eine zentrale Theorie in der Erforschung von Insekten-Wirtspflanzen-Wechselbeziehungen ist, dass sich bestimmte natürlich vorkommende Pflanzeninhaltsstoffe in Pflanzen zur Abwehr herbivorer Insekten und anderer Parasiten entwickelt haben. Zur Zeit herrschende Überlegungen beinhalten auch das Konzept, dass herbivore Insekten das Potential besitzen, Veränderungen in der Abwehrund/oder Nahrungsqualität von Wirtspflanzen hervorzurufen, die den herbivoren Insekten schaden. Gegenwärtig is nur wenig über die Ursachen dieser von Insekten induzierten Veränderungen der Wirtspflanzenqualität bekannt. Jedoch werden häufig unterschiedliche Gehalte der Pflanzen an Phenolderivaten, Protein und/oder Proteinaseinhibitoren mit den Abwehrmechanismen in Zusammenhang gebracht. Diese Arbeit untersucht das Potential von Pflanzenproteinaseinhibitoren, als induzierbare Abwehr gegen herbivore Noctuidenlarven zu wirken.Tomatenpflanzen enthalten Proteinaseinhibitoren (PIs), die durch Verletzen der Pflanze induziert werden. Es besteht die Hypothese, dass diese Synthese von PIs einen Abwehrmechanismus gegen blattfressende Insekten darstellt. Diese Hypothese ist niemals angemessen in planta getestet worden und wird von uns anhand von Spodoptera exigua und Tomatenpflanzen, Lycopersicon esculentum, getestet.Wieterhin sollte festgestellt werden, ob eine Beziehung zwischen der PI-Konzentration im Blatt und dem Wachstum von Blattmaterial fressenden Larven besteht. Anstelle lebender Pflanzen wurde dazu eine feste, Blattmaterial enthaltende Diät (15% gefriergetrocknetes Blattmaterial angemischt in Agarlösung und Sorbinsäure) benutzt, was die Verwending einer unverletzten Kontrolle ermöglichte. Diese künstliche Diät wurde S. exigua angeboten. Die Ergebnisse des Fütterungsversuches (Fig. 2) zeigen, dass eine signifikante inverse Beziehung (r²=0.81, p=0.05) zwischen der PI-Konzentration im Blattgewebe und den mittleren Gewichten von Larven von S. exigua besteht. Nicht dargestellt ist die nicht signifikante Korrelation zwischen mittlerem Gewicht der Larven und den Gehalten an Blattprotein (r²=0.47, p>0.25) und Phenolderivaten (r²=0.50, p=0.25).Diese Ergebnisse veranlassen uns zu dem Rückschluss, dass Tomatenproteinaseinhibitoren als systemisch induzierbare antibiotische chemische Abwehr gegen herbivore Insekten wie Noctuidenlarven anzusehen sind, und dass PIs einen Faktor darstellen, der zur systemischen Reduktion der Blattqualität von Tomaten führt.