Genetic variability in host plant adaptation of the green peach aphid, Myzus persicae

The green peach aphid, Myzus persicae (Sulz.), is polyphagous on over 400 plant species in more than 50 families. Phenotypic plasticity of individuals and genetic variability in the population presumably contribute to this polyphagy. The genetic variability in field populations of M. persicae was assessed with respect to their adaptation to sugar beets and potatoes. An analysis of more than 1 000 clones, sampled during 1980, 1981 and 1982 from different host plants in the field, revealed a wide genetic variability in host plant adaptation to sugar beets as well as to potatoes. Both traits seem to be inherited independently from each other and do not correlate with clone-specific host plant preference of apterous adults. The aphid M. persicae can be characterized as a polyphagous insect species with a wide, continuously distributed variability and a broad phenotypic plasticity. A general differentiation of herbivorous species into generalists and specialists tends to ignore the genetic component in the complex of insect-plant relationships.

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Zusammenfassung Die Grüne Pfirsichblattlaus Myzus persicae (Sulz.) lebt polyphag an über 400 Pflanzenarten in mehr als 50 Pflanzenfamilien. Ein breites Nahrungsspektrum einer Art ergibt sich jedoch aus der phänotypischen Plastizität des Individuums oder einer Klonlinie und der genetischen Variabilität der Population. Felpopulationen der Grünen Pfirsichblattlaus wurden auf ihre genetische Variabilität bezüglich der Wirtspflanzenanpassung an Rübe und Kartoffel untersucht. Eine Analyse von mehr als 1 000 Klonen, die über die Jahre 1980, 1981 und 1982 im Rheinland gesammelt wurden, lassen eine breite Variabilität in der Wirtspflanzenanpassung der Population erkennen. Beide Merkmale scheinen unabhängig voneinander vererbt zu werden und zeigen keine Beziehung zum Wirtswahlverhalten adult apterer Läuse der entsprechenden Klone. Die Art M. persicae kann daher charakterisiert werden als eine polyphage Insektenart mit einer breiten genetischen Variabilität und einer grossen phänotypischen Plastizität. Eine generelle Differenzierung von Herbivoren in Generalisten und Spezialisten vernachlässigt die genetische Komponente in der komplexen Beziehung zwischen Insekten un ihren Wirtspflanzen.

     

Discriminative behavioral responses by aphids to various plant matrix polysaccharides

Three species of aphids, Schizaphis graminum (Rondani) (the greenbug), Acyrthosiphon pisum (Harris) (the pea aphid) and Myzus persicae (Sulzer) (the green peach aphid), showed significantly different behavioral responses to various plant mono- or polysaccharides incorporated within thin (<200 m) films of agar overlaying artificial diets. Thirteen polysaccharides (i.e.: polygalacturonic acid, low methoxy pectin, high methoxy pectin, arabinogalactan, xylan, galactan, cellulose, starch, amylose, laminarin, dextran, 2,3-diacetyl pectin and trifluoroacetyl pectin) and 5 monosaccharides (arabinose, xylose, galactose, glucose and galacturonic acid) were tested in paired choices against a control overlay containing only agar. Glucose, dextran and laminarin were the only compounds that all three species of aphids responded to similarly (viz., glucose stimulated, dextran had no effect and laminarin deterred ingestion of underlying diets). None of the aphids exhibited negative responses to the monosaccharides tested. These monosaccharides either had no significant effect or were stimulatory. The polysaccharides tested induced a variation of unaltered, stimulatory or inhibitory behavioral responses in the 3 species of aphids. The behavioral responses of both greenbugs and pea aphids, which are oligophagous, were significantly affected by 6 out of 7 plant matrix polysaccharides tested. Feeding behavior by green peach aphids was affected by only one of these polysaccharides.Electronic monitoring of aphid probing showed that aphids salivated in and test probed the overlays prior to inserting their stylets into and ingesting from the underlying diets. Recorded responses of aphids probing overlays containing inhibitory polysaccharides resembled the recorded behavioral responses of aphids on resistant or nonhost plants (i.e., numerous short probes with either a lack of or a prolonged period prior to ingestion). The differential behavioral responses of the aphids to the various polysaccharides supports the view that plant matrix polysaccharides play a role in the chemical basis of aphid — plant interactions.

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Zusammenfassung Drei Blattlausarten, Schizaphis graminum, Acyrthosiphon pisum and Myzus persicae, zeigten deutliche Unterschiede in ihrem Probeverhalten auf künstlichen Nährmedien, die mit dünnen (<200 m), verschiedene Mono- und Polysaccharide enthaltenden Agarschichten bedeckt waren.Die in den Agarschichten enthaltenen Monosaccharide bewirkten bei allen drei Arten eine deutliche Steigerung des Probeverhaltens. Im Gegensatz dazu war der Einfluss der Polysaccharide von Art zu Art verschieden. Sechs von sieben getesteten pflanzlichen Matrixpolysacchariden beeinflussten deutlich das Probeverhalten von Schizaphis graminum und Acyrthosiphon pisum. Im Gegensatz dazu wurde das Probeverhalten von Myzus persicae nur von einem der untersuchten Polysaccharide beeinflusst. Die Zahl der Wirtspflanzen für Schizaphis graminum und Acyrthosiphon pisum ist relativ klein im Vergleich zu der von Myzus persicae. Dies ist möglicherweise darauf zurückzuführen, daß die Fähigkeit, chemosensorisch zwischen pflanzlichen Matrixpolysacchariden zu unterscheiden, bei Myzus persicae weniger stark ausgeprägt ist.Elektronische Registrierung des Probeverhaltens zeigte, daß Schizaphis graminum vor der Aufnahme der künstlichen Nährmedien zunächst die darüber liegenden Agarschichten testete. Dies geschah durch Einstechen des Stiletts in die Agarschicht, Absonderung von Speichel, Aufsaugen der verflüssigten Matrix und auschliessendes Wiederausstoßen.Das Probeverhalten von Schizaphis graminum auf Trifluoroacetylpektin, welches eine Aufnahme der darunter liegenden Nährstoffe verhinderte, war vergleichbar zu dem Probeverhalten von Schizaphis Graminum auf resistenten oder Nichtwirtspflanzen. Andererseits glich das Probeverhalten von Schizaphis graminum stark methyliertem Pektin, welche die Nährstoffaufnahme steigerte, dem auf natürlichen Wirtspflanzen. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, daß pflanzliche Matrixpolysaccharide für die Wechselwirkung zwischen Blattläusen und Pflanzen keine chemisch inerten Komponenten darstellen. Der unterschiedliche Einfluss der pflanzlichen Matrixpolysaccharide auf die verschiedenen Blattlausarten zeigt, daß diese pflanzlichen Biopolymere eine entscheidene Rolle bei der Erkennung von Wirtspflanzen durch Blattläuse spielen könnten.Darüberhinaus zeigt das extrem unterschiedliche Probeverhalten von Schizaphis graminum auf Trifluoroacetyl- bzw. stark methyliertem Pektin, daß selbst geringe Änderungen in den chemischen Eigenschaften dieser Komponenten das Probeverhalten von Blattläusen deutlich beeinflussen können.

     

Untersuchungen über das optische Differenzierungsvermögen der Fische

Zusammenfassung Schaller (1926) und Herter (1930) stellten zuerst einwandfrei ein deutliches optisches Formendifferenzierungsvermögen bei einzelnen Fischarten mit Hilfe der Dressurmethode fest. Die in der vorliegenden Arbeit beschriebenen Experimente sollten die Leistungen des Formenunterscheidungsvermögens weiter untersuchen. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:Bei Elritzen ist eine Dressur auf strukturgleiche, zahlenmäßig differenzierte Strichsignale möglich. Optische Signale, die aus vertikalen Strichen bestehen, werden schneller assoziiert als soche, bei denen die Strichzeichen horizontal orientiert sind. Eine Belastung des Assoziationsvermögens durch mehrere hintereinander erfolgte Dressuren hatte keinen störenden Einfluß auf die Assoziationsgeschwindigkeit. Die maximale Leistung des Assoziationsvermögens bestand in der einwandfreien Differenzierung von 6 optischen Signalen. Diese quantitative Assoziationsleistung wurde qualitativ noch dadurch erhöht, daß Begrenzungsänderungen der Signale vorgenommen wurden. Die nach Dressuren auf strukturgleiche, zahlenmäßig differenzierte Strichsignale vorgenommenen Proben mit einem bekannten und einem unbekannten strukturgleichen Strichsignal ergaben im allgemeinen eine absolute Wahl (in 9 von 10 Fällen). Proben mit strukturgleichen, zur Dressur zahlenmäßig relativ veränderten Strichsignalen ergaben eine relative Wahl. Mit wachsender Dressurstrichzahl nahm die Anzahl der notwendigen Dressuren zu. Die nach einer Dressur auf bestimmte optische Signale vorgenommene Umdressur auf dieselben Signale mit umgekehrten Vorzeichen verlief wesentlich schneller als die erstere. Eine erstmalig dressierte Elritze zeigte im allgemeinen ein weniger schnelles Assoziationsvermögen (d. h. die Lerndauer ist länger) als eine schon mehrmals dressierte. Eine zeichenmäßige Veränderung von optischen Signalen im Sinne einer Annäherung konnte im weitgehenden Maße vorgenommen werden (Größendifferenzen von 1 mm wurden noch wahrgenommen). Änderungen der Helligkeit oder der flächenmäßigen Ausdehnung der Signale unter Wahrung der Struktur hatten keinen Einfluß negativer Art auf das Erkennungsvermögen der Elritzen.Elritzen und Sonnenfische bevorzugen bei Spontanwahlversuchen gegliederte optische Signale vor ungegliederten. Spontanwahlversuche mit strukturgleichen, konträrhelligkeitsverschiedenen Signalen ergaben eine Bevorzugung des dunkleren Signals.D 11.     

The performance of Brevicoryne brassicae and Myzus persicae in relation to plant age and leaf amino acids

With increasing plant age, total soluble nitrogen of Brussels sprout plants decreased after a peak at 6–9 weeks. The plants then became less suitable for Brevicoryne brassicae and Myzus persicae (particularly the latter) as shown by estimates of the mean relative growth rate (RGR) of the aphids in two experiments. This growth statistic was, however, only poorly correlated with total soluble N and this lack of correlation was particularly marked on plants less than 9 weeks old. Multiple regression on the leaf amino acid spectrum indicated that much of the variability in aphid RGR could be assigned to relatively few amino acids. The complex of asparagine and glutamine gave a positive coefficient for both aphids, but otherwise different amino acids were involved in the regression for each aphid. Attention is drawn to the presence in each regression of an amino acid with a negative coefficient; the inverse correlation of M. persicae RGR with amino-butyric acid may be particularly important in the aphid/hostplant relationship.

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Zusammenfassung In einem ersten Versuch zeigte sich, daß der Gehalt an löslichem Stickstoff in den Blättern mit dem Alter der Pflanzen zwischen 8 und 20 Wochen ständig abnahm. Die relative Wachstumsrate (RGR) von Brevicoryne brassicae veränderte sich dabei kaum, jedoch waren die einzelnen Werte der RGR und des löslichen Stickstoffgehalts der entsprechenden Pflanzen gut korreliert. Dagegen reagierte Myzus persicae unmittelbarer auf das Pflanzenalter als auf den Stickstoffgehalt und ihre RGR nahm ab, je älter die Pflanzen wurden.Im zweiten Versuch wurden jüngere Pflanzen benützt. Hier stieg der Gehalt an löslichem Stickstoff bis zu einem Höhepunkt in der neunten Woche an. Unabhängig vom Stickstoffgehalt nahm die RGR bei M. persicae wieder ab, je älter die Pflanzen wurden. In diesem Versuch wurde auch der, Aminosäuregehalt der Blätter analysiert. Die Variabilität der RGR beider Blattlausarten war mit 4 Aminosäuren korreliert. Sowohl Asparagin wie Glutamin zusammen waren dabei für beide Blattlausarten wichtig; daneben erschienen Threonin und Phenylalanin in der Korrelationsgleichung für B. brassicae, Methionin und Aminobuttersäure in der für M. persicae. Für M. persicae konnten so 42% der gesamten Variabilität der RGR durch die Korrelationsgleichung erklärt werden; für B. brassicae nur 21%.Von besonderem Interesse ist 1) daß sich 42% der M. persicae-Variabilität mit der Verfügbarkeit von nur 4 Aminosäuren erklären lassen, 2) daß die Korrelation zwischen Blattlaus-Wachstumsrate und Asparagin + Glutamin vielleicht dem oft nachgewiesenen Zusammenhang zwischen Pflanzenempfindlichkeit und löslichem Stickstoff entspricht, 3) daß die Wachstumsraten der beiden Blattlausarten negativ mit je einer Aminosäure korreliert sind: mit Phenylalanin bei B. brassicae und, sehr wichtig, mit Aminobuttersäure bei M. persicae und 4) daß die Resultate bezüglich M. persicae ziemlich gut mit Resultaten bei küstlichen Ernährungsversuchen anderer Autoren übereinstimmen.

     

The use of isoelectric focusing to assess percentage hymenopterous parasitism in aphid populations

The primary parasitoid Aphidius uzbekistanicus Luzhetski and its host, the cereal aphid Sitobion avenae (F.) both showed specific bands for the enzyme malate dehydrogenase (MDH), thereby allowing clear detection of parasitism. The specific profiles of MDH activities remained recognizable through all post-embryonal life-stages, but the intensity of staining depended on the instar and morph subjected to analysis. A calibrated equation, representing the relationship between percentage parasitoid-specific MDH activity and percentage parasitism, was elaborated for third instar S. avenae. This equation was, however, not applicable to field-collected material. Reasons for this failure and the possible use of isolectric focusing (IEF) for other parasitoid: host relationships are discussed.

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Zusammenfassung Die herkömmlichen Methoden zur Bestimmung der Parasitierungsrate bei Blattläusen sind zeit- und arbeitsaufwendig, so daß sich meist nur ein geringer Stichprobenumfang bearbeiten läßt. Wir haben daher untersucht, ob die Parasitierung größerer Blattlauskollektive mittels der isoelektrischen Fokussierung (IEF) schnell und verläßlich zu ermitteln ist, wobei wir die Malatdehydrogenase (MDH) als Enzymsystem wählten.Die Modellpopulationen (der Parasitoid Aphidius uzbekistanicus und die Wirtsblattlaus Sitobion avenae) zeigten in allen Stadien und Morphen spezifische Bandenprofile, die ein Erkennen parasitierter Blattläuse eindeutig ermöglichten. Die Intensität der Färbung hing aber von den untersuchten Larvenstadien ab, d.h. ältere, größere Tiere ergaben quantitativ bedeutendere Enzymaktivitäten als jüngere, kleinere.Bei S. avenae wurde dieser Sachverhalt noch von der jeweiligen Morphenzugehörigkeit überlagert: alatiforme Stadien bewirkten stärkere Färbungsintensitäten als apteriforme. Dieses ist wahrscheinlich auf die Anhäufung von MDH-reichen Mitochondrien in der Flugmuskulatur zurückzuführen.Durch eine densitometerische Auswertung war es uns möglich, den relativen Anteil des parasitoidenspezifischen Peaks einer Probe mit dem jeweiligen (bekannten) Parasitierungsgrad in Beziehung zu setzen. Zwischen dem kleinsten und größten Larvenstadium des Parasitoiden ergab sich dabei eine bestimmte Spanne für einen gegebenen Parasitierungsgrad.Mit diesen Werten haben wir eine auf Feldbedingungen ausgerichtete, simulierte Gleichung errechnet, die wir auf Freilandblattläuse mit bekanntem Parasitierungsgrad anwendeten. Um den Einfluß der Stadienzugehörigkeit auszuschalten, wurden nur Blattläuse im dritten Stadium untersucht.Die Verteilung der Larvenstadien der Parasitoiden erwies sich aber als zu heterogen, so daß die errechneten Werte nur in zwei von neun Proben mit den durch Zuchtansätze ermittelten Werten übereinstimmten. In anderen Wirt-Parasitoid-Systemen mit ausgeprägter Stadienspezifität und demzufolge synchroner Entwicklung könnte die IEF aber durchaus von großem Nutzen sein.

     

Effect of amino acid and sugar concentrations on the food uptake of the aphid Myzus persicae

A difference weighing method applied to sachets of diet on which groups of 40–50 larval Myzus persicae (Sulzer) were allowed to feed for 24 hours gave information on the absolute and relative uptake of different diets in terms of the fluid volume of diet and the amounts of nutrients taken up per aphid per day.The diets tested were in a sucrose concentration series ranging from 0–40% with a 2.4% amino acid level common to the series, and in an amino acid series ranging from 0–4.8% total amino acids with 15% sucrose common to the series. Uptake was found to be markedly affected both by the level of sucrose and by the overall level of the 20 dietary amino acids.Fluid uptake was poor or non-existent on diets having low sucrose (<5%) or low total amino acid (<1%) concentrations. For sucrose, an optimal range of 10–20% was indicated with a progressive decline in fluid uptake with concentrations above 20%. For amino acids, fluid uptake increased with dietary concentrations up to 3% and then decreased slightly.The results are related to growth rates of M. persicae larvae on diets of similar composition, and the ecological significance of the findings is discussed.

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Zusammenfassung Durch Gewichtsverlustbestimmung von Nährlösungssäckchen, an denen Gruppen von 40–50 Myzus persicae-Larven 24 Stunden lang saugen konnten, ließ sich die absolute und relative Aufnahme verschiedener Diäten feststellen, ausgedrückt in dem Betrag des Flüssigkeitsvolumens der Nahrung und damit der Menge an Nährstoffen, die pro Tag und Blattlaus aufgenommen wurden.Die geprüften Diäten enthielten in der einen Serie bei gleichbleibendem Aminosäurespiegel von 2,4% Rohrzuckerkonzentrationen zwischen 0 und 40%, in einer anderen Serie bei konstantem Rohrzuckergehalt von 15% Gesamtaminosäurekonzentrationen von 0 bis 4,8%. Die Nahrungsaufnahme erwies sich als merklich beeinflußt sowohl von der Rohrzuckerkonzentration wie von der Gesamtkonzentration der 20 diätischen Aminosäuren.Die Flüssigkeitsaufnahme war gering oder unterblieb völlig bei Diäten mit niedrigen Rohrzucker-(<5%) oder Gesamtaminosäurekonzentrationen (<1%). Für Rohrzucker zeigte sich ein Optimalgehalt von 10–20% und ein fortschreitendes Absinken der Flüssigkeitsaufnahme bei Konzentrationen über 20%. Bei den Aminosäuren stieg die Flüssigkeitsaufnahme mit der Konzentration an Nährstoffen bis zu 3% und verringerte sich dann schwach.Die Ergebnisse werden in Beziehung gesetzt zu Wachstumsraten von M. persicae-Larven auf Diäten ähnlicher Zusammensetzung. Die ökologische Bedeutung der Befunde wird erörtert.

     

Gustation of dietary amino acids by the aphid Myzus persicae

In simple choice-chamber tests the ability of the aphid Myzus persicae (Sulzer) to discriminate between sucrose solutions containing single or groups of amino acids and a pure sucrose solution was assessed. Each of 20 dietary amino acids was tested at a concentration of 0.1% in 20% sucrose. Each of six amino acids (asparagine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, and tryptophan) strongly enhanced the acceptability of sucrose. Methionine had a strong effect also at 0.02%. A few other amino acids had a lesser effect, while only a slight or no effect was observed with about half of the 20 dietary amino acids. A slightly deterrent effect was observed with histidine, glutamic acid, and arginine.The experimental apterous adult aphids that had been reared on radish seedlings had to be preconditioned on a pure sucrose solution for one day prior to the tests in order to show these responses within a few hours.

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Zusammenfassung In einfachen Wahlkammer-Versuchen wurde die Fähigkeit der Blattlaus Myzus persicae geprüft, Rohrzuckerlösungen, die einzelne oder Gruppen von Aminosäuren enthielten, von reiner Rohrzuckerlösung zu unterscheiden. Jede der 20 diätischen Aminosäuren wurde in einer Konzentration von 0,1% in 20% iger Rohrzuckerlösung geprüft. Jede der 6 Aminosäuren Asparagin, Isoleucin, Leucin, Methionin, Phenylalanin und Tryptophan erhöhte die Annehmbarkeit stark. Unter ihnen hatte Methionin auch bei 0,02% eine kräftige Wirkung. Einige wenige andere Aminosäuren hatten einen geringen Effekt, während bei etwa der Hälfte der 20 diätischen Aminosäuren nur ein schwacher oder kein Einfluß beobachtet wurde. Eine leicht abweisende Wirkung war bei Histidin, Glutaminsäure und Arginin festzustellen.Die im Versuch verwendeten erwachsenen apteren Blattläuse, die an Rettichsämlingen herangezogen worden waren, mußten vor den Versuchen einen Tag lang an reiner Rohrzuckerlösung gehalten werden, wenn sie diese Reaktionen innerhalb einiger weniger Stunden zeigen sollten.

     

Measurement of aphid feeding rates on artificial diets using 3H-inulin

The radioactivity of the honeydew droplets excreted by young apterous adults of the green peach aphid, Myzus persicae, fed on an artificial diet containing ³H-inulin was a reliable measure of the volume of food ingested by the insects, since almost none of the ingested inulin was absorbed and retained by the insects.

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Zusammenfassung Junge aptere Adulte von Myzus persicae wurden auf künstlicher Diät mit oder ohne Zugabe von radioktiv markiertem Inulin (³H, 100 Ci pro ml; 84.5 cpm pro nl) gehalten. Die Radioaktivität der Blattläuse und ihrer ausgeschiedenen Honigtautropfen wurde in Zeitintervallen nach der Fütterung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass Inulin nur in geringer Menge von den Blattläusen absorbiert wird, und, dass die Radioaktivität der ausge schiedenen Honigtautropfen nach Zugabe von ³H-Inulin zur künstlichen Diät ein verlässliches Mass für das Volumen der von ihnen aufgenommenen Nahrung ist.

     

Studies on the relations of insect and host plant

Brevicoryne brassicae and Myzus persicae were caged on the mature leaves of brussels sprout plants receiving different amounts of nitrogen and potassium. An increase in N or decrease in K resulted in an increase in soluble nitrogen levels in the leaves. The fecundity and reproductive rate of M. persicae were correlated with these changes; B. brassicae showed a markedly lower response to the nutrient treatments. The possible relationships of these results to other contrasts between the two aphids are discussed.

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Zusammenfassung Brevicoryne brassicae (L.) und Myzus persicae (Sulz.) wurden in Käfigen auf mittelalten Blättern von Kohlpflanzen gehalten, die unterschiedlich mit Stickstoff und Kali gedüngt wurden. Erhöhung der Stickstoff- oder Verminderung der Kalidüngung steigerte den Gehalt löslichen Stickstoffs in den Blättern der Pflanze. Nachkommenzahl und Vermehrungsrate von M. persicae wurden durch diese Behandlungen mehr gefördert als die von B. brassicae und waren mit dem Gehalt an löslichem Stickstoff gut korreliert. Es ist möglich, daß sich dieser Unterschied zwischen B. brassicae und M. persicae teilweise auch in anderen Unterschieden zwischen den zwei Arten äußert, z.B. im Verhalten zu Blattalter und Wassermangel in der Pflanze. Eine hohe Kalidüngung hemmt die Vermehrung beider Arten und kann möglicherweise, wenn mit dem Eingriff der natürlichen Feinde integriert, eine nützliche Rolle in der Bekämpfung dieser Blattläuse spielen.

     

Verbreitung und Physiologie mikroskopischer Bodenpilze

Zusammenfassung Aus Sandstein- und Mergelböden der Stuttgarter Umgebung, zum Vergleich auch aus Jurakalk und alpinen Böden des Allgäus wurden 21 Gattungen mit 71 Arten von Schimmelpilzen in 527 Stämmen isoliert und, soweit es möglich war, bis zur Art bestimmt. Neue Arten wurden dabei nicht aufgestellt. Eine Art der Gattung Cephalosporium konnte mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Literatur nicht identifiziert werden; von einer Neubenennung wurde aber Abstand genommen, da diese Art trotzdem wahrscheinlich schon bekannt ist.Es wurde untersucht, welchen Anteil die Pilze an der Rückführung der pflanzlichen Substanzen in den allgemeinen Kreislauf der Stoffe haben. Auf Pflanzenteilen wuchsen fast alle Schimmelpilzarten; für einige rein pflanzliche Substanzen, nämlich Tannin, Cellulose, Pectin und Harnstoff zeigten sich einige Pilzarten besonders angepaßt, andere waren nicht so stark spezialisiert. Die abbauende Wirkung der Pilze ist nicht so intensiv wie die der Bakterien; eine ganz rasche Zersetzung des Substrates tritt selten ein. Die Tätigkeit der Pilze in der Natur ist wohl vor allem wichtig zum Aufschluß der schwer zersetzbaren Substanzen.Die Versuche über das Wachstum auf sterilem Boden ergaben, daß die Pilze auch auf anderen Böden, als denen, aus denen sie isoliert wurden, gedeihen können, und zwar teils besser, teils schlechter als auf ihrem Ursprungsboden. Eine ganz enge Anpassung an eine bestimmte Bodenart besteht also nicht.Die ökologischen Faktoren beeinflussen die Zusammensetzung der Schimmelpilzflora kaum so stark, daß sich deutliche Abhängigkeiten zeigen, sie überlagern sich teilweise gegenseitig. Einigermaßen deutlich war eine Abhängigkeit von der Bestandsflora, von der Meereshöhe und vom p _h festzustellen.Antagonismus gegen nicht bestimmte Bodenbakterien und gegen die Pilze des Bodens wurde geprüft. Es fiel dabei auf, daß sehr viele Arten der isolierten Schimmelpilze in geringem Maße antagonistisch wirken; eine so starke Wirksamkeit, daß sie praktisch ausnutzbar wäre, konnte aber nirgends festgestellt werden.Die ausführliche Fassung der Versuchsergebnisse (Dissertation) samt Tabellen kann von Spezialinteressenten jederzeit im Botanischen Institut der Technischen Hochschule Stuttgart eingesehen werden.Diese Mitteilung wurde bewußt auf die Schimmelpilze beschränkt, Bakterien, Actinomyceten und Hefen wurden also nicht mit einbezogen.     

Neue Ergebnisse cytochemischer Untersuchungen bei Mikroveraschung von Epithel-, Muskel- und Nervenzellen

Zusammenfassung Bei der Zusammenfassung der Resultate stellte ich fest, daß zu den mit Hilfe der Mikroveraschung vollzogenen Untersuchungen dünne Schnitte am besten geeignet waren. Es empfiehlt sich, die Schnitte auf die Deckgläschen zu kleben und nach der Veraschung im auffallenden Lichte im Ultropak von Leitz oder im Epikondensor von Zeiss das im Mikroskop mit den Gläschen nach oben umgekehrte Präparat zu untersuchen. Diese Methode gestattet nicht nur die Beobachtung, sondern auch das Photographieren der Mineralreste, sogar der kleinsten Zellen. Überdies ermöglicht diese Methode das Durchführen mikrochemischer Reaktionen mit Hilfe des Mikromanipulators eben bei den stärksten (Immersions-) Vergrößerungen.Die im fallenden Lichte im Ultropak von Leitz untersuchten Zellspodogramme bewahren, wie es die Kontrollpräparate zeigen, genau ihre Gestalt.In den Spodogrammen der Epithelzellen kann man die Ablagerungen in dem ehemaligen Zellprotoplasma in die Kernmembran, dem Kernkörperchen und die karyoplasmatischen Körnchen wahrnehmen. Das Endothelprotoplasma der Blutgefäße, respiratorische Epithel-protoplasma, ebenso wie auch das Protoplasma der Drüsenzellen (Niere, Darm, Pankreas, Leber) ist an Mineralsalzen reicher als das Protoplasma der Epidermis. Den Hauptbestand der Zellkerne bilden Kalksalze.Die von glatten und quergestreiften Muskelfasern zurückgelassenen Reste entsprechen dem Sarkolemma, der Kernmembrane, dem Kernchen und dem Protoplasma. Die Mineralstruktur der Myofibrillen ist in den veraschten quergestreiften Muskeln bewahrt. Die Salzanhäufungen entsprechen den anisotropischen Q-Streifen. Der M-Streifen und die isotrope Substanz sind entweder ganz von Mineralablagerungen frei oder enthalten solche in minimaler Quantität. Ich konstatierte, daß zu den Bestandteilen der isotropischen Substanz auch Mineralsalze hinzugehören, die in höherer Temperatur leicht verflüchten (K?).Überdies konnte ich auch bei den Untersuchungen über die Verteilung der Mineralsubstanzen in den Nervenzellen, der Gehirnrinde, sowie der grauen Substanz des Rückenmarkes feststellen, daß die Kerne dieser Zellen viel ärmer an Asche gebenden Salzen sind als die der Epithelzellen. Der Kern der Nervenzellen ist von Ablagerungen frei. Eine Ausnahme bilden hier nur die von der Kernmembran, von den Nukleolen und von einzelnen Kernkörperchen übrigbleibenden Reste. Das Protoplasma der Nervenzellen enthält eine bedeutende Menge anorganischer Bestandteile. Im Gegenteil zu den Nervenzellen besitzen die Neuroblasten Kerne, deren Substanz Kalksalze enthalten. Während der Differenzierung der Neuroblasten verschwinden diese Salze aus dem Kerne und versammelt sich im Protoplasma.Die Gliazellen enthalten Mineralsalze, die sich hauptsächlich im Kerne angehäuft haben. Außer Ependymzellen ist es dem Autor nicht gelungen die einzelnen Gliatypen zu unterscheiden.     

Behavioural and developmental components of the teneral stage in Myzus persicae

The duration of the teneral stage in M. persicae was closely related to temperature, but experiments involving the reciprocal transfer of newly moulted alatae reared on bean or chinese cabbage to leaves of the other host plant, or to dry filter paper, showed that it was also influenced both by the environmental conditions in which the aphids were reared and by the surface on which they were placed at the final moult.

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Verhaltens- und entwicklungskomponenten des ausreifungs-stadiums bei Myzus persiace

Zusammenfassung Die Dauer des Ausreifungsstadiums von Myzus persicae erwies sich in ähnlicher Weise von der Temperatur abhängig wie die von A. fabae. Es konnte jedoch gezeigt werden, daß die Ausreifungsperiode nicht nur einfach einen Abschnitt der Entwicklung darstellt. Die bis zum ersten Flug verstreichende Zeit hing nämlich nicht nur von der vollständigen Entwicklung des Flugapparates, sodern auch von dem Grade der Flugerregbarkeit ab. In Versuchen bei einer konstanten Temperatur von 23° wurden junge Geflügelte, die auf Ackerbohnen oder Chinakohl herangezogen worden waren, kurz nach der Imaginalhäutung auf Blätter der jeweils anderen der beiden Wirtspflanzen oder auf trockenes Fließpapier übertragen. Sie zeigten, daß die Dauer der Ausreifungsperiode sowohl von den Aufzuchtbedingungen der Läuse (als Larven) wie von der Substratoberfläche beeinflußt werden, auf die sie bei der Imaginalhäutung gesetzt wurden.

     

A comparison of the reproduction of Brevicoryne brassicae and Myzus persicae in relation to soluble nitrogen concentration and leaf age (leaf position) in the brussels sprout plant

Wide variations in total soluble nitrogen occurred in different leaves of Brussels sprout plants. These variations were partly the result of leaf age (leaf position) and partly the result of different fertiliser application to the plants. The fecundity of Brevicoryne brassicae and Myzus persicae caged on such leaves also varied greatly and was correlated with total soluble nitrogen within leaves of the same age, but not between leaves of different ages. The value of total soluble nitrogen concentrations, based on analysis of leaf tissue, for indicating plant suitability for aphids is discussed as well as the difference in response of the two aphid species to experimental conditions favouring proteolysis in the leaf.

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Ein vergleich der vermehrung von Brevicoryne brassicae und Myzus persicae in beziehung zum gehalt löslichen stickstoffs und dem blattalter von rosenkohlpflanzen

Zusammenfassung Brevicoryne brassicae (L.) und Myzus persicae (Sulz.) wurden an Kohlblättern gekäfigt, die infolge verschiedener physiologischer Ursachen sehr unterschiedliche Mengen löslichen Stickstoffs enthielten. Den Pflanzen wurden zwei Düngerstoffe ((NH₄)₂SO₄ und KCL) verabreicht und die Blattläuse auf jungen, mittelalten und alten Blättern gekäfigt. Dadurch wurde der Gehalt löslichen Stickstoffs in den Blättern zwischen 0,543% und 1,286% variiert. Die Nachkommenzahl der Blattläuse bei diesen Düngungen und auf verschiedenaltrigen Blättern war sehr unterschiedlich (zwischen 7,3 und 30,2 bei B. brassicae; 17,6 und 59,4 bei M. persicae) und konnte in jedem Blattalter mit dem Stickstoffgehalt korreliert werden. Der Befund, daß die Korrelationen zwischen Blattlausnachkommenzahl und Stickstoffgehalt nicht unabhängig vom Blattalter waren, deutet darauf hin, daß der Stickstoffgehalt in physiologisch aktiven Blattgeweben nicht relativ mit dem der Siebröhren übereinstimmt. M. persicae vermochte in höherem Maße als B. brassicae Blätter auszunützen, in denen der Eiweißabbau durch Düngung oder Alter begünstigt war. Dieser Unterschied zwischen den beiden Arten steht möglicherweise mit ihren verschiedenen Nährstoffbedürfnissen in Zusammenhang.

     

Alkaloid secretion by trichomes of Nicotiana species and resistance to aphids

Alkaloids are secreted by trichomes of the seven Nicotiana species tested. Nicotine, the major alkaloid constituent, was identified in the secretions from all species and anabasine, and probably nornicotine, from two species. Aphids are killed by contact with these secretions, and resistance to the green peach aphid, Myzus persicae, results from this mortality.

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Zusammenfassung Verschiedene Nicotiana-Arten sind hochresistent gegen die Grüne Pfirsichlaus, Myzus persicae. Diese Resistenz beruht auf der Berührung der Blattläuse mit giftigen Alkaloiden, die von den Trichomen dieser Pflanzen abgesondert werden. Zur Identifizierung dieser Alkaloide wurden Papier- und Dünnschichtchromatographie sowie Ultraviolett-Absorptionsspektra benutzt. In den Trichom-Sekreten aller geprüften Arten wurde Nikotin nachgewiesen, auch bei resistenten und anfälligen Tabakzuchtsorten. In den Sekreten zweier hochresistenter Arten ließ sich Anabasin und mit Wahrscheinlichkeit auch Nornikotin nachweisen.Es bestanden zwar große quantitative Unterschiede zwischen den Alkaloidkonzentrationen in den Sekreten von Wildarten und den Sekreten von stärker anfälligen Tabakpflanzen, aber es konnten keine klaren Korrelationen zwischen den Alkaloidkonzentrationen und der Resistenz bei anfälligen und resistenten Tabakzuchtlinien nachgewiesen werden. Jedoch könnten geringe, aber signifikante Unterschiede bestehen, die aber infolge der angewandten Sekret-Sammelmethodik nicht erfaßt werden konnten. In Perioden besonderer Beanspruchung der Aphiden (stress) könnten sie zur Wirkung kommen und zu großen Unterschieden im Überleben der Blattläuse führen.

     

Egg production by the coccinellid Hippodamia convergens fed on two morphs of the green peach aphid, Myzus persicae

Adults of the lady beetle Hippodamia convergens Guérin-Méneville requiring aphids for egg production, were fed suboptimal amounts of apteriform virginoparous larvae or alatiform gynoparous larvae of the green peach aphid, Myzus persicae (Sulz.), and artificial diet ad lib. The beetles initiated oviposition sooner and deposited significantly more eggs when supplied with the same weight of apterous virginoparous morph. The possible nutritional, hormonal, and ecological implications of the findings are discussed.

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Zusammenfassung Die Eiproduktion des Marienkäfers Hippodamia convergens, welcher hierzu Blattläuse als Nahrung benötigt, wurde bei Fütterung mit zwei verschiedenen Morphen der Blattlaus Myzus persicae untersucht. Der Verzehr derselben Menge flügelloser Virginoparen führte im Vergleich zu geflügelten Gynoparen zu früherer und signifikant erhöhter Eiabgabe. Der hormonale und ernährungsphysiologische Hintergrund und die ökologische Bedeutung dieser Ergebnisse werden diskutiert.

     

Seasonal changes in day-light intensity as a potential zeitgeber of circannual rhythms in equatorial Stonechats

Summary The annual rhythms of reproduction and molt of equatorial Stonechats in East Africa (Saxicola torquata axillaris) are controlled by an endogenous circannual rhythmicity. This has been demonstrated in previous experiments in which birds from Africa were kept in a seasonally constant environment: the annual cycles of gonadal size and molt were found to persist for up to 10 years. Since in such constant environmental conditions the period of the rhythms tended to deviate from 12 months, we postulate that seasonally changing factors in the normal environment of these birds normally synchronize the rhythms with the natural year. In the present study we examined the possibility that annual variations in daytime light intensity that occur as a result of changing cloud cover associated with the dry and rainy seasons may provide a circannual zeitgeber. An experimental group consisting of 6 male Stonechats was kept for 25 months in a light-dark cycle in which the light period had a constant duration of 12.5 hours and an intensity alternating between high and low in a 300-day rhythm. Changes in testicular size and molt of these birds were compared with those of a control group of 6 birds that were exposed to the same photoperiod but with bright daylight throughout the experiment. In the control group, only one bird went through 2 testicular cycles and two birds went through one cycle. All these birds showed a molt rhythm, but periods were highly variable among individuals. In contrast, all experimental birds went through two testicular cycles and exhibited rather synchronous molt rhythms (Fig. 1). These findings support the hypothesis that changing light intensity during daytime may provide synchronizing stimuli for circannual rhythms. Nevertheless, premature conclusions should be avoided; possible shortcomings of the experiment are discussed.

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Saisonale Änderungen der Tageslicht-Intensität als potentieller Zeitgeber circannualer Rhythmen bei tropischen Schwarzkehlchen

Zusammenfassung Die Jahresrhythmik der Fortpflanzung und der Mauser äquatorialer Schwarzkehlchen aus Ost-Afrika (Saxicola torquata axillaris) werden von einer endogenen circannualen Rhythmik kontrolliert. Dies zeigten frühere Versuche, in denen nachgewiesen wurde, daß der Rhythmik der Gonadengröße und der Mauser auch bei solchen Vögeln fortbestand, die über mindestens 10 Jahre in einer konstanten Umwelt lebten. Die Periode dieser Rhythmik wich unter solchen konstanten Versuchsbedingungen allerdings von 12 Monaten ab, was impliziert, daß es in der natürlichen Umwelt der Schwarzkehlchen jahresperiodisch schwankende Umweltfaktoren gibt, die die endogenen Rhythmen mit dem astronomischen Jahr synchronisieren. In der vorliegenden Arbeit untersuchten wir die Möglichkeit, daß jahresperiodische Änderungen der Tageslicht-Intensität, wie sie als Folge von Bewölkungsänderungen mit dem Wechsel zwischen Regen — und Trockenzeiten auftreten, einen solchen Zeitgeber darstellen. Eine Versuchsgruppe von 6 männlichen Schwarzkehlchen wurde 25 Monate lang in einer konstanten äquatorialen Photoperiode von 12,25 Stunden gehalten, in der die Tageslicht Intensität in einem 300-tägigen Rhythmus zwischen einer Phase mit hoher Lichtintensität und einer Phase mit niedriger Lichtintensität abwechselte. Die Zyklen der Hodengröße und der Mauser dieser Vögel wurden mit denen von 6 Kontrollvögeln verglichen, die 25 Monate lang unter derselben Photoperiode aber bei gleichbleibend hellem Tageslicht gehalten wurden. In der Kontrollgruppe durchlief nur ein Vogel zwei Gonadenzyklen und zwei durchliefen je einen Zyklus. Alle 6 Vögel gingen durch einen Mauserzyklus mit großen interindividuellen Unterschieden in der Periodenlänge. Im Gegensatz dazu zeigten alle 6 Versuchsvögel zwei Gonaden- und Mauserzyklen (Abb 1). Die Ergebnisse stützen somit die Hypothese, daß Änderungen in der Beleuchtungsstärke am Tage die circannualen Rhythmen dieser Vögel synchronisieren können. Vorsicht vor zu weitgehenden Schlußfolgerungen scheint allerdings angebracht und mögliche Mängel im Experiment werden diskutiert.

     

Ein Abwanderungskasten fürMyzus persicae Sulzer zur Vereinfachung der Feststellung der Blattrollvirusresistenz von Kartoffelzuchtmaterial im Laboratorium

Zusammenfassung Die Untersuchung ungeflügelter Pfirsichblattläuse (Myzus persicae) verschiedener Entwicklungsstadien zeigte, daß diese nach einer gewissen Hungerzeit und durch Lichtbehandlung phototaktisch gestimmt werden. In dieser Umstimmung addieren sich Licht und Hunger in ihrer Wirkung. Haben die Blattläuse die Möglichkeit, bei der Wanderung zwischen verschiedenen Lichtintensitäten zu wählen, bevorzugt der größte Teil der Blattläuse höhere Lichtintensitäten, wobei aber nicht die höchste Lichtintensität die größte Anziehung auf die Blattläuse ausübt. Glühfadenlicht, dessen Spektrum durch Filtrierung verändert wurde, wird in der Reihenfolge zunehmenden Transmissionsgrades der Filter für kurzwelliges Licht bevorzugt.Das phototaktische Verhalten der Blattläuse wurde als Grundlage für die Schaffung eines Abwanderungskastens zur einfachen Dosierung der Blattläuse bei Blattrollvirusinfektionen im Rahmen der Prüfung auf Blattrollvirusresistenz von Kartoffelzuchtmaterial im Labor benutzt. Der Abwanderungskasten und die Arbeit damit werden beschrieben.Mit 10 AbbildungenHerrn Prof. Dr.R. Schick zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Studien zur normalen und pathologischen Histologie vegetativer Ganglien. I

Zusammenfassung An 47 operativ entfernten, unteren Halsganglien asthmakranker Patienten im Alter von 21–26 Jahren und an 14 oberen Halsganglien von 19 Hingerichteten im Alter von 17 1/2–70 Jahren wurden folgende Ergebnisse gewonnen:Ein an 223 mehrkernigen Ganglienzellen erhobener, histologischer Befund führt zur Annahme, in den mehrkernigen, sympathischen Ganglienzellen Erwachsener teils mit Sicherheit, teils mit Wahrscheinlichkeit Elemente mit minderwertiger oder krankhafter Funktion zu erblicken. Bei der Genese mehrkerniger Ganglienzellen kommt wahrscheinlich der Amitose eine gewisse Rolle zu.Die als Fortsatzdisharmonie bezeichnete Störung des Massenverhältnisses zwischen Zellkörper einerseits und Fortsätzen andererseits, darf als Zeichen einer krankhaften Erscheinung bei der sympathischen Ganglienzelle in Anspruch genommen werden.Die in ihrer Zahl schwankenden, scheinbar frei endigenden, kurzen Fortsätze der sympathischen Ganglienzellen im Grenzstrang sind als auswachsende neuroplasmatische Bildungen zu betrachten, die innerhalb des Hüllplasmodiums zu weiterem Wachstum und zur Differenzierung gelangen.An der Genese der in der vorliegenden Arbeit geschilderten, feinsten perizellulären Faserkörbe sind die Ganglienzelle und das umgebende Hüllplasmodium gemeinsam beteiligt. Eine Mitwirkung der kurzen Fortsätze der Ganglienzelle an der Bildung der Faserkörbe läßt sich sicher nachweisen, ein weiterer Zusammenhang der Faserkörbe mit der im Ganglion beobachteten, feinen Nervenfasermasse ist vorhanden, läßt aber hinsichtlich seiner Funktion keine klare Deutung zu.Die Herkunft des Untersuchungsmaterials von Asthmakranken und von einigen in ihrer Gesundheit zweifellos geschädigten Hingerichteten, die Wucherung des an der Genese der Faserkörbe sicher beteiligten Hüllplasmodiums, der stellenweise neuromähnliche Wachstumsmodus der Faserkörbe, ihr Zerfall und ihre häufige Verbindung mit minderwertigen oder degenerierenden Ganglienzellen legen den Gedanken nahe, in den feinen Faserkörben eine pathologische Erscheinungsform erkrankter Ganglienzellen zu sehen. Die beschriebenen Faserkörbe sympathischer Ganglienzellen wurden bis jetzt bei Asthma, Reynaud und Alkohol- und Nikotinabusus beobachtet.Der Halsgrenzstrang von Hingerichteten ist nicht ohne vorherige Kenntnis eines klinischen Befundes als normales Vergleichsmaterial zu verwenden.     

Prägame Plasmadifferenzierung und Kopulation vonEunotia flexuosa (Diatomee)

Zusammenfassung BeiEunotia flexuosa erfolgt wie beiEu. arcus eine prägame Differenzierung des Protoplasten in pervalvarer Richtung, wobei im Zusammenhang mit der Hypotheka Förderung, im Zusammenhang mit der Epitheka Hemmung auftritt. Während aber beiEu. arcus einer der beiden Chromatophoren wächst (der in der Hypotheka), der andere verkümmert, wandert beiEu. flexuosa der letztere in die Hypotheka ein. Dabei nehmen beide Chromatophoren eine charakteristische Lage ein, ähnlich jener der Tochterchromatophoren nach der Teilung in vegetativen Zellen.Die I. meiotische Teilung verläuft, wie beiEu. arcus, infolge der vorangegangenen Plasmadifferenzierung inäqual, liefert aber einen Gameten mit zwei Chromatophoren und einen Restprotoplasten ohne Chromatophor. Die Differenzierung und ihre Folge — Verlagerung des Kerns und daher der Teilungsfigur, daher inäquale Teilung und Bildung nur eines funktionierenden Gameten — ist bei beiden Arten grundsätzlich die gleiche; das Verhalten der Chromatophoren ist aber ganz verschieden: beiEu. flexuosa entzieht sich gewissermaßen der sonst dem Untergang geweihte Chromatophor seiner Zerstörung, indem er auf jene Seite verschoben wird, die bei der Zellteilung die größere Masse Plasma erhält. Gemeinsam ist beiden Arten, daß der Ablauf der Gametenbildung im wesentlichen von einer vorangehenden Differenzierung im Plasma abhängt.Die Kopulation erfolgt mit Hilfe eines Kopulationsschlauches, der sich regelmäßig an den basalen Polen bildet. Der Ablauf der Kopulation ist typisch isogam. Die Partner weisen sehr beträchtliche Größenunterschiede auf, was sich aber nicht als Ausdruck einer Geschlechtsdifferenzierung auffassen läßt.     

Über die Hydrographie von Wattenpfützen

Zusammenfassung Die ökologischen Faktoren wurden in kleinen Wattenpfützen während der Trockenzeit laufend untersucht. Dabei erwies sich Salzgehalt und Wassertemperatur als direkt von den Wetterbedingungen abhängig, während durch die Photosynthese der Sauerstoffgehalt, das Säurebindungsvermögen und pH weitgehend verändert werden können. Auch diese Faktoren sind indirekt von der Witterung abhängig, sie können großen Schwankungen unterliegen. Auf die biologische Bedeutung der Schwankungen im Chemismus von Wattenpfützen wird hingewiesen.mit 3 Tabellen und 1 Abbildung im Text