Ein Beitrag zur Interpretation der Dunkelrotbande der Hochenergiereaktion bei der Photomorphogenese (Lichtabhängige Anthocyansynthese bei Senfkeimlingen,Sinapis alba L.)

Zusammenfassung Die Anthocyansynthese des Senfkeimlings (Sinapis alba L.) wird über das Phytochrom und eine hypothetische Hochenergiereaktion (=HER) reguliert (Mohr 1957). Das Wirkungsspektrum der HER zeigt Gipfel im Dunkelrot und im Blau.Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Frage, ob wenigstens die dunkelrote Wirkungsbande der HER auf der Basis des Phytochroms zu deuten sei. Die Resultate (Wirkungsspektrum der HER mit Hellrot-Hintergrund, Intensitäts-Effekt-Kurven, Zeit-Effekt-Kurven) schließen eine befriedigende Deutung auf der Basis der momentan akzeptierten Theorie des Phytochroms aus.Eine längere Vorbestrahlung mit Dunkelrot erhöht die Wirksamkeit einer kurzen Hellrot-Bestrahlung. Eine Vorbestrahlung mit Hellrot hingegen erniedrigt die Empfindlichkeit des Systems für Dunkelrot. Auch die Deutung dieser Daten erfordert eine Modifikation der Theorie des Phytochroms. Im Anschluß an eine diesbezügliche Hypothese von Hartmann (1965) für die HER des Lactuca sativa-Keimlings wird die Annahme gemacht, daß zumindest die dunkelrote Wirkungsbande der HER auf der Basis des Phytochromsystems gedeutet werden kann, falls die in vivo-Destruktion von P₇₃₀ in die Theorie einbezogen wird. Für eine befriedigende quantitative Theorie der HER des Senfkeimlings auf der Basis einer modifizierten Phytochromtheorie sind aber weitere Daten und Überlegungen erforderlich.

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A contribution to interpret the far-red action band of the high energy reaction of photomorphogenesis (light dependent synthesis of anthocyanin in mustard seedlings, Sinapis alba L.)

Summary Anthocyanin synthesis in mustard seedlings is known to be controlled by phytochrome and by a hypothetical high energy reaction (Mohr 1957). This high energy reaction (=HER) is characterized by an action spectrum with peaks in the far-red and in the blue range of the visible spectrum (Fig. 2). Photosynthesis is not involved (Bertsch and Mohr 1965).The present paper is concerned with the problem of whether at least the far-red action band of the HER could be explained on the basis of phytochrome. It is evident, however, that the action spectrum of the HER elaborated with simultaneous red background irradiation (Fig. 2), the irradiance-response curves (Fig.3) and the timeresponse curves (Fig. 4) are hardly to be explained on the basis of the presently accepted phytochrome theory (e. g. Hendricks 1964).Red light is only slightly effective in anthocyanin synthesis of mustard seedlings when brief exposures to red are used in order to once saturate the photostationary state of phytochrome (Fig.5). If, however, brief exposures to red are preceded by long exposures to far-red, the red is much more effective (Fig.6). Long exposures to far-red increase the sensitivity of the system to red (Table 1). — On the other hand, a pretreatment with long exposures to red will decrease considerably the sensitivity of the system to far-red (Fig. 7, Table 1). These data, too, cannot be understood solely on the basis of the conventional phytochrome theory.It is assumed, following a recent hypothesis by Hartmann (1965) for hypocotyl lengthening in lettuce seedlings (Table 2), that at least the far-red band of action of the HER can eventually be understood on the basis of phytochrome if the in-vivo destruction of phytochrome 730 (Butler 1964) is taken into account. This assumption is supported by recent experiments in which anthocyanin synthesis in the mustard seedling was studied under steady state conditions of irradiation (Mohr, Wagner and Hartmann 1965), but more data and more reasoning will be required before the explanation of the HER on the basis of phytochrome will be satisfactorily established.

     

Experimente zur Wirkung von Actinomycin D auf die durch Phytochrom bewirkte Anthocyansynthese

Summary Phytochrome-mediated anthocyanin synthesis of the mustard seedling can be blocked by moderate concentrations of Actinomycin D (10 g/ml in the solution around the seedling) if the substance is applied before the onset of far-red light (Fig. 1). If, however, the seedlings are irradiated with far-red for 6 hours, transferred to the dark for one hour, incubated with Act. D for 3 hours (in the dark) and then re-irradiated with continuous far-red, anthocyanin synthesis can only partially be inhibited (Fig. 2). — There are good arguments that the physiological action of the small stationary concentration of P₇₃₀ which is left in the plant after we turn off the far-red light will virtually stop at the moment when the light is turned off (Wagner and Mohr, 1966a). Furthermore the P₇₃₀-dependent mRNAs which are involved in anthocyanin synthesis seem to be shortlived (Lange and Mohr, 1965; Mohr and Senf, 1966; Durst and Mohr, 1966). Considering these arguments and the results of the present paper we cannot but conclude that genes which have once been activated by P₇₃₀ will not return to the original state—at least with respect to Act. D sensitivity—even when the activating (or de-repressing) agent (P₇₃₀ in our case) has disappeared.

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Experimente zur Wirkung von Actinomycin D auf die durch Phytochrom bewirkte Anthocyansynthese

     

Kinetische Studien zur Phytochrominduzierten Proteinsynthese

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde geprüft, wie P₇₃₀, das aktive Phytochrom, den Proteinstoffwechsel in den Kotyledonen des Senfkeimlings (Sinapis alba L.) beeinflußt. Die Daten zur Kinetik des Proteingehalts im Dunkeln und im Dunkelrot, die Daten über die Inkorporation von Radioaktivität in die Proteinfraktion nach Applikation von ¹⁴C-Leucin (U) und die histochemischen Befunde von Häcker (1966) erlauben den Schluß, daß P₇₃₀ eine starke Proteinsynthese (Enzymund Strukturprotein) in den Kotyledonen bewirkt. Dies wird als eine Stütze für die Auffassung angesehen, daß P₇₃₀ in den Kotyledonen in erster Linie über eine differentielle Genaktivierung wirksam wird.

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Kinetical studies on phytochrome-induced protein synthesis

Summary Phytochrome control of protein metabolism has been analyzed in the cotyledons of the mustard seedling (Sinapis alba L.) which can be regarded as being representative of dicotyledonous seedlings. A mustard seedling is a closed system for nitrogen under our experimental conditions. Fig. 2 shows the kinetics of protein content in the cotyledons of the mustard seedling in darkness and under the influence of continuous far-red irradiation, i.e. under the influence of a low but virtually constant concentration of phytochrome 730. —In order to understand these two curves it must be realized that the cotyledons of the mustard seedling contain much storage protein which will be degraded during the development of the seedling. The resulting amino acids are either translocated to other parts of the seedling or used within the cotyledons for the synthesis of enzymes and structural protein. —Histochemical studies have shown (Häcker, 1966) that under the influence of far-red light the degradation of storage protein in the cotyledons is enhanced; at the same time, however, phytochrome 730 stimulates a strong de novo synthesis of structural and enzyme protein in the cotyledons. —This interpretation of the data on protein content is supported by evidence of the phytochrome-enhanced incorporation of ¹⁴C into the protein fraction after an application of ¹⁴C-Leucine (U) (Figs. 5, 6). — All present findings on phytochrome-controlled protein synthesis agree with the hypothesis that phytochrome 730 exerts its function through a differential gene activation (Mohr, 1966b).

     

Protein- und RNS-Gehalt des Hypokotyls beim stationären Wachstum im Dunkeln und unter dem Einfluß von Phytochrom (Keimlinge von Sinapis alba L.)

Zusammenfassung Das Wachstum des Hypokotyls wurde an Restkeimlingen ohne Kotyledonen (Abb. 1) untersucht. Die Wachstumsgeschwindigkeit ist in dem von uns untersuchten Zeitraum sowohl im Dunkeln als auch unter dem Einfluß von P₇₃₀ (Dauer-Dunkelrot) praktisch konstant. Obgleich sich die Wachstumsgeschwindigkeiten im Dunkeln und im Dauer-Dunkelrot um den Faktor 4 unterscheiden, hat das Dunkelrot keinen signifikanten Einfluß auf den Gesamt-Proteingehalt des Hypokotyls (bzw. der durchschnittlichen Hypokotylzelle). Der Proteingehalt nimmt im Dunkeln und im Licht kontinuierlich ab. Auch der Gesamt-RNS-Gehalt zeigt innerhalb des Versuchszeitraums eine Abnahme, die unter dem Einfluß von Dunkelrot früher einsetzt als im Dunkeln. — Man kann aus den Daten der vorliegenden Arbeit schließen, daß nur ein kleiner Teil des Gesamt-Proteins und der Gesamt-RNS einer Zelle mit dem Zellwachstum unmittelbar in Verbindung gebracht werden kann.

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Protein and RNA contents of the hypocotyl during steady state growth lengthening in the dark and under the influence of phytochrome (seedlings of sinapis alba L.)

Summary Inhibition of hypocotyl lengthening by phytochrome can be regarded as a prototype of a negative photoresponse. The hypothesis has been advanced (Schopfer, 1967) that negative photoresponses are the consequence of a differential gene repression which is exerted by P₇₃₀, the active phytochrome. This hypothesis is mainly based on experiments with specific inhibitors of RNA- and protein synthesis. —The present paper is part of an experimental program which has been designed to check this hypothesis.—Continuous irradiation with standard far-red has been used to establish a virtually stationary concentration of P₇₃₀ over the whole period of experimentation (36–60 hours after sowing). To correlate more strictly the growth response of the hypocotyl with molecular changes in this organ the axis system without cotyledons has been used (Fig. 1). Even under these conditions the growth rate of the hypocotyl is nearly constant in light (continuous far-red) and dark during the whole period of experimentation (36–60 hours after sowing) (Fig. 2, 3). It is known from earlier experiments that cell division in the hypocotyl are very rare during this period and that there is virtually no increase in the DNA contents of the organ during the period of our experimentation (Weidner, 1967). Obviously the number of cells per hypocotyl is virtually constant between 36 and 60 hours after sowing. Organ (i.e. hypocotyl) lengthening is nearly exclusively due to cellular lengthening.—If we follow the protein contents of the hypocotyl we find (Fig. 4) that the total protein of the organ decreases steadily in spite of the fact that the organ grows at a constant rate. There is no significant difference in protein contents between dark-grown and far-red grown systems although the growth rates differ by a factor of 4 (Fig. 2, 3).—The situation is some-what different with respect to total RNA (Fig. 5). The RNA contents eventually decrease in far-red as well as in dark-grown systems but the decrease is significantly faster in the far-red treated systems than in the dark controls.—It is concluded that only a very small part of the total RNA and total protein of a cell can be related to the control of cellular growth. Changes in bulk RNA and bulk protein obviously do not necessarily reflect changes in the growth rate or growth capacity of an organ or a cell.

     

Die hemmung der Phytochrom-induzierten Anthocyansynthese durch puromycin und 2-thiouracil

Zusammenfassung Die durch Phytochrom 730 bewirkte Anthocyansynthese des Senfkeimlings kann durch Puromycin und 2-Thiouracil gehemmt werden. Im Gegensatz zu Actinomycin D (Lange u Mohr, 1965) hemmen diese Substanzen die Anthocyansynthese auch dann fast völlig, wenn sie erst längere Zeit, z. B. 12 Std. nach Lichtbeginn appliziert werden. Der Effekt von 2-Thiouracil kann aufgehoben werden, wenn man die Keimlinge in ein Medium mit Uracil oder Wasser bringt. Auch die gleichzeitige Applikation von Uracil und 2-Thiouracil führt zu einer zumindest partiellen Aufhebung des Hemmeffektes von 2-Thiouracil. Aus den Kinetiken kann man folgern, daß die Lebensdauer des kurzlebigsten Enzyms, das an der Anthocyansynthese beteiligt ist, in der Größenordnung von 6 Std liegt. Der Schluß erscheint aufgrund der Abb. 1. u. 2 berechtigt, daß die Synthese dieses Enzyms über P₇₃₀ reguliert wird. — Die Wirkung von 2-Thiouracil kann in unserem Fall offensichtlich nicht nur damit gedeutet werden daß 2-Thiouracil in RNS engebaut wird und dadurch falsche RNS entsteht. Man muß vielmehr annehmen, daß das 2-Thiouracil auch eine direkte, kompetitive Enzymhemmung verursacht.

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The inhibitory effect of puromycin and 2-thiouracil on the phytochrome-mediated synthesis of anthocyanin

Summary The phytochrome-mediated anthocyanin synthesis of the mustard seelding, Sinapis alba L., can be stopped by the application of relatively low concentrations of puromycin and 2-thiouracil. While actinomycin D, which has been investigated in a previous paper (Lange and Mohr, 1965), will block phytochrome-induced anthocyanin synthesis only if it is applied before or at the onset of light, puromycin and 2-thiouracil will stop anthocyanin synthesis even if they are applied at a later stage, e.g., 12 hours after the onset of light. — The effect of 2-thiouracil can be reversed if the seedlings are transferred to a medium containing uracil or to blank water. The simultaneous application of 2-thiouracil and uracil also leads to at least a partial reversal of the 2-thiouracil effect. — The kinetics of the puromycin inhibition (Fig. 2) indicate that the enzyme with the shortest life-time among those enzymes which are involved in anthocyanin production has a life-time in the order of 6 hours. One may reasonably conclude on the basis of Fig. 1 and 2 that synthesis of this particular enzyme is controlled by phytochrome 730. — The effect of 2-thiouracil (Fig. 3) cannot — in our case at least — be understood by only assuming that 2-thiouracil will be incorporated into RNA and thus will lead to the formation of wrong RNA. Inhibition by 2-thiouracil is much faster than inhibition by puromycin (Fig. 2,3). We have rather to conclude that 2-thiouracil may exert its effect mainly through a direct competitive enzyme inhibition.

     

Aktivitätsänderungen der Isocitritase (E C 4. 1. 3. 1.) Während der Photomorphogenese beim Senfkeimling (Sinapis alba L.)

Zusammenfassung In einer vorangegangenen Arbeit (Hock, Kühnert und Mohr, 1965) haben wir festgestellt, daß der Fettabbau im Senfkeimling über das aktive Phytochrom (= P₇₃₀) in einem bestimmten Ausmaß reguliert werden kann. Die Annahme lag nahe, daß die Regulation über die Isocitritase erfolge.In der vorliegenden Arbeit haben wir festgestellt, daß P₇₃₀ keinen Einfluß auf die Isocitritase-Aktivität des Senfkeimlings ausübt, obgleich sich die Isocitritase-Aktivität in dem von uns untersuchten Zeitraum (24–96 Std nach der Aussaat) stark verändert. Um diesen Nachweis zu führen, war es notwendig, störende phenolische Substanzen im Rohextrakt an Divergan zu adsorbieren und die Enzymaktivität auf die biologische Einheit Keimling zu beziehen.Puromycin hemmt die Isocitritase-Synthese stark; Actinomycin D hingegen hat kaum einen Einfluß. — Vielleicht liegt eine langlebige mRNS vor, und die Regulation erfolgt auf der Ebene der Translation. Auch andere Interpretationen sind jedoch möglich.

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Changes of activity of isocitritase (E C 4. 1. 3. 1.) during photomorphogenesis in mustard seedlings (Sinapis alba L.)

Summary In a previous paper (Hock, Kühnert and Mohr, 1965) we have shown that fat degradation in the cotyledons of the mustard seedling (Sinapis alba L). is under the control of active phytochrome (=P₇₃₀), at least to a certain extent. One could imagine that P₇₃₀ might exert this control over fat consumption through isocitritase (E C 4. 1. 3. 1). In the present paper we demonstrate that P₇₃₀ does not have any influence on the activity of isocitritase in the mustard seedling, although the enzyme activity does show a strong increase and a following decline during the time of our experimentation (Fig. 8, 9). — Isocitritase could be assayed in a satisfactory manner in the raw extract only after the adsorption of phenolic compounds on Divergan (Fig. 1, 3). Furthermore the biological unit of the seedling turned out to be the only reliable system of reference for the enzyme activity determined in the extract. Puromycin strongly inhibits isocitritase synthesis whereas Actinomycin D is hardly effective (Fig. 10). It has been concluded that there might exist a relatively stable m-RNA which has been formed during the early stage of germination. Regulation of enzyme synthesis might occur on the level of translation. The evidence for this conclusion is not convincing, however; other interpretations are not excluded.

     

Kinetische studien zur Interpretation der Wirkung von Sukzedanbestrahlungen mit Hellrot und Dunkelrot bei der Photomorphogenese (Anthocyansynthese bei Sinapis alba L.)

Zusammenfassung In einer früheren Arbeit (Bertsch und Mohr, 1965) haben wir bei der lichtinduzierten Anthocyansynthese des Senfkeimlings gefunden, daß eine Vorbestrahlung mit Dunkelrot die Wirkung einer nachfolgenden Bestrahlung mit Hellrot steigert. Eine Vorbestrahlung mit Hellrot hingegen reduziert die Wirksamkeit einer nachfolgenden Bestrahlung mit Dunkelrot (Tabelle 1). Die 48 St nach Beginn des Bestrahlungsprogramms vorhandene Menge an Anthocyan wurde als ein Maß für die Wirksamkeit der Sukzedanbestrahlungen angesehen. — In der vorliegenden Arbeit wurde mit Hilfe kinetischer Studien gezeigt, daß ein spezifischer Effekt der Dunkelrot-Vorbestrahlung nicht existiert. Der apparente Effekt ist darauf zurückzuführen, daß das zuerst gegebene Dunkelrot die lag-Phase für das nachfolgende Hellrot eliminiert. — Der Effekt, daß eine Hellrot-Vorbestrahlung die Wirkung von nachfolgendem Dunkelrot stark reduziert, ist hingegen real. Dieser Effekt muß auf einen Verlust an Phytochrom zurückgeführt werden.

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Kinetical studies to interpret the effects of succedaneous irradiations with red and far-red on photomorphogenesis (anthocyanin synthesis in mustard seedlings, Sinapis alba L.)

Summary In a previous paper (Bertsch and Mohr, 1965) we reported that in light-induced anthocyanin synthesis of the mustard seedling (Sinapis alba L.) a preirradiation with far-red light increases the effectiveness of a following irradiation with red light, whereas a preirradiation with red reduces the effectiveness of a following irradiation with far-red (Table 1). The amount of anthocyanin present 48 hours after the onset of the irradiation programme was taken as a gauge for the effectiveness of the irradiation with succedaneous red and far-red (and vice versa).In the present paper it is shown—using detailed kinetical studies (Fig. 1 and 2) —that a specific potentiating effect of the preceding far-red is not involved. The apparent effect is due to the fact that the preceding far-red eliminates the lag-phase for the following red (Fig. 1). — On the other hand, the depressing effect of red light preceding far-red is very real. This latter effect must be attributed to a loss of phytochrome.We demonstrate in the present paper that the effects of succedaneous red and far-red irradiations can be attributed altogether to phytochrome if several assumptions concerning the stability of phytochrome 730 (Hartmann, 1966; Wagner and Mohr, 1966) are made. These assumptions seem to be well justified. — In any case our kinetical studies have revealed no data which indicate that in red or far-red light we have to deal with anything else except phytochrome.

     

Ein versuch zur graphischen Darstellung von Regulation und Determination in der Populationsdynamik

Zusammenfassung An Hand zweier Objekte (eines Kleinschmetterlings und einer Spinnmilbe) wird versucht, auf rechnerisch-graphischem Wege die kybernetische Deutung populationsdynamischer Prozesse (Wilbert, 1962; Schwerdtfeger, 1968) zu konkretisieren. Hauptutensil ist eine Regressionsgerade, die sich ergibt, wenn auf einer irgendwie differenzierten, sonst aber homogenen Versuchsfläche (im Beispiel: einer Fichtenkultur) Unterschiede der Populationsdichte eines Phytophagen (Befallsmosaik) durch dichteabhängige Faktoren überkompensiert werden, und wenn die Abhängigkeit des Vermehrungsfaktors von der jeweiligen Ausgangsdichte in einem beiderseits logarithmischen Koordinatensystem dargestellt wird. Dann erscheint die Regulation als Neigung der Geraden, die Determination als ihr Schnittpunkt mit der Abszisse (=momentane Gleichgewichtsdichte).Die Frage nach den Ursachen von Regulation und Determination wird hier zurückgestellt. Grundsätzlich ist aber hervorzuheben, daß die Disposition einer Pflanze für einen Phytophagen (für die hier repräsentativ die Länge der Fichtennadeln steht) eine Führungsgröße ist — es sei denn, sie wäre ihrerseits von der Dichte der Phytophagen abhängig.

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An approach to a graphical representation of regulation and determination in population dynamics

Summary The present paper continues a line which has been marked by publications of Wilbert (1962) and Schwerdtfeger (1968) and aims at a cybernetical interpretation of the dynamics of animal (especially insect) populations. Here, the author tries to apply this conception to concrete situations in the population dynamics of two Arthropoda.On two spruce plantations, one of them being experimentally differentiated in plots, the plants of the other being classified according to their needles' length, differences in population density (infestation mosaic) of the phytophagous Arthropoda were overcompensated by density-dependent factors. This could be represented by a regression line in a diagram with — both as logarithms — the initial population density in the abscissa and the multiplication index in the ordinate. Then, regulation appears as the inclination of the regression line, determination as its intersections with the abscissa (=momentary equilibrium density).Peculiar to this method is that the analysis — unless it is repeated — deals with variations in space instead of fluctuations in time. Example 1 (see Fig. 1). Eucosma tedella (Cl.) (Microlep.). The regression lines 1962/63 and 1963/64 differ in their inclination. Regulation was 1963/64 stronger than 1962/63. In neither generation was the equilibrium density (see intersection with abscissa) attained; the population density of the insect continued to rise. Example 2 (see Fig. 2). Oligonychus ununguis (Jac.) (Acari). The four parallel regression lines range corresponding to the length of the spuce needles. Parallelism means that regulation had the same value; the different position of the lines which can be read off either on the abscissa or on the ordinate represents differences in determination.The question as to the causes of regulation and determination is, for the present, disregardable. However, it can be generalized that the disposition of a food plant (for which the needles' length may be representative) is, in the language of cybernetics, a controlling variable, except it be, itself, density dependent.

     

Die Wirkung von Actinomycin D auf die phytochromabhängigen Veränderungen des RNS-Gehaltes im Senfkeimling (Sinapis alba L.)

Summary Actinomycin D (10 g/ml) cancels completely the phytochrome-mediated RNA net synthesis in the cotyledons of the mustard seedling whereas RNA net synthesis in the cotyledons of the dark-grown seedling is only partially inhibited (Fig. 1). — In the hypocotyl Actinomycin D of the same concentration lowers the RNA contents in the light (i.e. far-red)-grown seedling as well as in the dark-grown seedling down to the same level (Fig. 2). In the presence of Actinomycin D phytochrome has no significant influence on the RNA contents neither in the cotyledons nor in the hypocotyl (Fig. 1,2).The data support the view that P₇₃₀, the active phytochrome, acts through differential gene activation in the cotyledons and predominantly through differential gene repression in the hypocotyl (cf. Mohr, 1966; Schopfer, 1967a, b). —The data further support the conception that active genes (as defined by Mohr, 1966 and Schopfer, 1967a, b) are much less sensitive towards Actinomycin D than potentially active and repressible genes (cf. Schopfer, 1967a; Mohr and Bienger, 1967).     

Deutungsversuch zur Nahrungsaufnahme eines schnabelverletzten Austernfischers(Haematopus ostralegus)

Zusammenfassung Eine MitteilungFlints über die Nahrungsaufnahme eines schnabelverletzten Austernfischers (Gefangenschaftsvogel) gab Anlaß zu einigen Gedanken darüber, welche angeborenen Verhaltensweisen dem Vogel bei der Erfindung seiner neuen Methode von Nutzen gewesen sein können. — So wird das Aufspießen von Brocken in der Futterschüssel mit dem Erbeuten von Muscheln und Krabben durch Aufspießen verglichen und das Herausschleudern des Bissens als Versuch gedeutet, einen Fremdkörper loszuwerden. Das beachtliche Hinstoßen des Brockens zu einer Rinne im Käfigboden wird als Surrogat für einen im Freileben vorkommenden zielgerichteten Nahrungstransport angesehen und im schließlichen Versenken des überstehenden Schnabelteils in der Rinne zum Fassen der Nahrung wird das normale Nahrungsstochern der Art erblickt. — Es wird eine Hypothese zur mutmaßlichen Entstehung der verblüffenden Umorientierung entwickelt.

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Summary A short note byFlint about the feeding habits of an Oystercatcher(Haematopus ostralegus) in captivity with only three quarters of his under bill gave reason for reflections which of the innate motor patterns of the species might have helped the bird in finding its new method. — At first a morsel of food in the tray is stabbed with the upper bill. This is compared with the stabbing of mussels and crabs. The morsel is then flung out of the tray in the way of getting rid of annoying matter. After this the bit is pushed along the floor towards a slit and right across it. This remarkable performance seems to be a substitute for an oriented food transport directed to a special place occurring under full scope conditions. The sinking of the beak into the cleft in order to seize the food at last may be identical with the usual probing for worms. — A conjecture is given as to how this bewildering reorganization of feeding habits might have come into being.

     

Untersuchungen über die terminale Strombahn im Bereiche der Pars subcapsularis der menschlichen Milz

Zusammenfassung Obwohl die alte Streitfrage der offenen oder geschlossenen Milzblutbahn sehr an Schärfe verloren hat, stehen auch heute noch die arteriellen Endigungen in der Milz im Brennpunkt des Interesses. Mit Injektionsversuchen allein ist dem Problem ebensowenig beizukommen wie mit der üblichen Schnittuntersuchung gespülter Milzen, da in beiden Fällen Artefakte zu befürchten sind. Einen Ausweg aus dieser Situation hat neuerdings die Perjodsäure-Schiff-Reaktion eröffnet: Sie liefert auch ohne Spülung, d. h. bei unverändertem Zellbestand der roten Pulpa, ein angioarchitektonisches Bild der Milz, das an Klarheit dem mit einer Durchspülung erzielten nicht nachsteht (Tischendorf 1956). Auf der Basis dieser methodischen Vorarbeiten untersuchte Verfasser an einem umfangreichen, operativ gewonnenen (Milzruptur, Magen-Karzinom usw.) und lebendfrisch fixierten (Bouin) Material die terminale Strombahn im Bereiche der Pars subcapsularis der menschlichen Milz. Zur Untersuchung (Paraffinschnittserien von 5 , PJS-Reaktion) gelangten nur Organpartien, die keinerlei pathologische Veränderungen aufwiesen. Um Täuschungen über den Gefäßverlauf auszuschließen, wurden die Einzelbefunde jeweils mit Hilfe photographischer Reihenaufnahmen nach dem Vorbild der graphischen Rekonstruktion zu einem Gesamtbefund vereinigt.Nach einleitenden Bemerkungen über die mikroskopische Anatomie der menschlichen Milz im Bilde der PJS-Reaktion beschreibt Verfasser an Hand von Mikrophotogrammen das Verhalten der arteriellen Kapillaren zu den Milzsinus in der Pars subcapsularis, die er (nach der Sinusdichte und Anordnung der Hülsen) in eine Innen-, Zwischen- und Außenzone unterteilt. Die arteriellen Kapillaren verzweigen sich zum Teil schon innerhalb der Hülse und machen auch danach noch bis zu vier Teilungen durch. Das Schema von Weidenreich (1901) verzeichnet nur die erste davon, und es läßt sich nachrechnen, daß Weidenreich die arteriellen Kapillaren nicht in ganzer Länge zu Gesicht bekommen hat. Da die letzten Kapillargabeln in Höhe der Endigungen von Herrlingers Rekonstruktion (1949) liegen, ist die Gesamtzahl der Äste eines Penicillus erheblich größer als bisher angenommen. Bei den in der Literatur als Ampullen, Endkämmerchen oder -kölbchen bezeichneten blinden Kapillarendigungen handelt es sich um Durchspülungsartefakte. Sie treten in der ungespülten Milz nicht auf, sind aber durch eine Spülung willkürlich hervorzurufen. Auch die trichterförmigen freien Kapillarendigungen sind auf die Milzspülung bzw. auf spontane postmortale Veränderungen zurückzuführen. Das Problem der offenen oder geschlossenen Milzblutbahn ist, wie auch die Vitalbeobachtung sinusreicher Nagermilzen (Knisely 1934, 1936 u. a.) zeigt, nicht zuletzt eine Fixierungsfrage.Im PJS-Präparat der ungespülten, lebendfrisch fixierten menschlichen Milz münden die letzten arteriellen Kapillaren unmittelbar ins Sinusnetz. Die Vereinigung mit den Sinus erfolgt meist End zu End, seltener schräg-seitlich. Die Kapillarwand geht im Bereiche des perisinuösen Maschenmantels kontinuierlich und allmählich in die Sinuswand über. Es ist nicht ausgeschlossen, daß in der äußeren Subcapsularis ein Teil der schräg-seitlich in einen Sinus mündenden Kapillaren im Zustand erhöhter Permeabilität vorübergehend auch mit dem Maschengangsystem kommuniziert. Das Pulparetikulum zerfällt anatomisch und funktionell in einen intersinuösen und einen perisinuösen Anteil. Der intersinuöse wird erst agonal oder postmortal durch Auflösung der Kapillarwand zur roten Pulpa, der perisinuöse steht schon intravital zeitweise mit der Sinuslichtung — in Kapselnähe möglicherweise auch mit der Kapillarlichtung — in Verbindung. Zu einer wirklichen freien Endigung arterieller Kapillaren im intersinuösen Pulparetikulum kommt es niemals, auch nicht vorübergehend. Die These, der Milzkreislauf sei strukturell stets offen (funktionell bald offen, bald geschlossen), ist also für die menschliche Milz — und den Sinustyp schlechthin (vgl. Knisely; Peck und Hoerr) — nicht länger aufrechtzuerhalten. Der Normalzustand der menschlichen Milz ist vielmehr die strukturell geschlossene Blutbahn. Die Sinus stellen demgemäß auch nicht den Beginn des Venensystems, sondern das neutrale Bindeglied (vgl. Weidenreich, Herrlinger) zwischen arteriellem und venösem System dar.Ein besonderer Regulationsapparat steuert zugleich mit dem Sinusrhythmus (v. Herrath, Knisely) die Blutverteilung innerhalb der roten Pulpa. Als alternierende Zuflußsperren füngierende Engpässe finden sich vor den Teilungsstellen der Kapillaren, auf dem Wege zum Sinus und gelegentlich auch am Übergang in den Sinus. Die ihnen zugrunde liegende zeitweilige Kapillarverengerung beruht offensichtlich auf Endothelschwellung. Eine direkte Verbindung arterieller Kapillaren mit Pulpavenen im Sinne der capillary shunts von Knisely, Peck und Hoerr konnte Verfasser nicht nachweisen; auch sind die Kapillarhülsen nicht als arteriovenöse Anastomosen aufzufassen. Einen Umgehungskreislauf, durch den Pulpaarterien und -venen vorübergehend kurz geschlossen werden, bringen jedoch die Sinus von Zeit zu Zeit durch den Übergang von der Speicherzur Stromphase zustande. — Die abschließend in einem Schema zusammengefaßten Untersuchungsergebnisse beziehen sich zunächst nur auf die Pars subcapsularis der menschlichen Milz, gelten mit gewissen Abweichungen indessen auch für die Pars interfollicularis. Das Verhalten der Pars perifollicularis bleibt abzuwarten, sehr wahrscheinlich findet sich aber auch hier das Prinzip der strukturell geschlossenen Blutbahn verwirklicht.Herrn Prof. Dr. O. Veit zum 75. Geburtstag gewidmet.Durchgeführt mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Die Regulation der RNS-Synthese in Farngametophyten Durch Licht

Zusammenfassung In einer früheren Arbeit wurde gezeigt (Ohlenroth und Mohr, 1963), daß sich die Vorkeime von Dryopteris filix-mas im Blaulicht zu normalen zweidimensionalen Prothallien mit einem relativ hohen Proteingehalt entwickeln. Im Hellrot hingegen bilden sich Zellfäden (= Protonemen) aus, deren Proteingehalt bei gleicher Photosyntheseleistung wesentlich geringer ist.In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, daß auch der RNS-Gehalt im Blaulicht stets größer als im Hellrot ist. Die blaulichtabhängige RNS-Zunahme setzt zeitlich früher ein als die Proteinzunahme.In Umsetzexperimenten von Hellrot nach Blau manifestiert sich die morphogenetische Umsteuerung der Protonemen zeitlich eher als die blaulichtabhängige Steigerung des Proteingehalts. Kasemir und Mohr (1965) konnten zeigen, daß es sich bei dem Blaulichtprotein in erster Linie um eine Vermehrung des Strukturproteins der Chloroplasten hanhandelt. Die blaulichtabhängige RNS-Zunahme dagegen ist spätestens zum Zeitpunkt der morphologischen Umsteuerung faßbar. Dieses Ergebnis wird dadurch gestützt, daß Blaulicht im Vergleich zu Hellrot rasch einen gesteigerten Einbau von ¹⁴C, als ¹⁴C-Uridin (U) geboten, in die RNS-Fraktion verursacht. Das Blaulicht scheint in den Farnvorkeimen zwei verschiedene Vorgänge zu verursachen. 1. Steigerung einer autonomen Proteinsynthese in den Chloroplasten. 2. Auslösung oder Steigerung einer spezifischen Enzymsynthese im Cytoplasma. Die blaulichtabhängige Steigerung der RNS-Synthese scheint damit in Zusammenhang zu stehen. Die Daten der vorliegenden Arbeit werden als Indizien dafür angesehen, daß das Blaulicht seine morphogenetische Wirkung über eine differentielle Genaktivierung ausübt.

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The regulation of RNA synthesis in fern gametophytes by light

Summary Morphogenesis and metabolism of the gametophytes (= sporelings) of the common male fern Dryopteris filix-mas are controlled by visible radiation. Short wavelengths visible radiation (= blue light) leads to an increase in protein synthesis and makes possible the formation of normal two-dimensional prothallia. Under long wavelengths visible radiation (= red light) the sporelings grow as cellular filaments the protein contents of which are markedly lower than under blue irradiation even under conditions of equal rate of dry matter accumulation in red and blue (Ohlenroth and Mohr, 1963). — It is shown in the present paper that the RNA content of sporelings of the same age is always higher in blue light than in red light (Figs. 1, 3). The blue-dependent increase of RNA occurs faster than the blue-dependent increase of protein (Fig. 2). Furthermore the increase of protein per sporeling is much larger than the increase of RNA (Fig. 4). These facts are in agreement with the hypothesis that in some way or another blue light initiates differential gene activation.The blue light-dependent morphological changes which occur if we put red grown filamentous sporelings under blue light can be measured much faster than the blue light-dependent increase of the bulk protein (Figs. 5, 6). We have to conclude as we did in a previous paper (Kasemir and Mohr, 1965) that the blue light-dependent increase in the protein content of the sporelings might be mainly due to an increase of chloroplast protein. — The blue light-dependent increase of the RNA content occurs at least as fast as the morphological changes (Figs. 5, 6). This finding is supplemented by the observation (Fig. 8) that blue light markedly and rapidly stimulates the incorporation of ¹⁴C into RNA. The ¹⁴C was applied as ¹⁴C-uridine (U). — It seems that blue light causes an increase of protein synthesis in the chloroplasts as well as in the cytoplasm. Blue light-dependent RNA synthesis seems to be involved in this response. These data support the view that blue light might exert its morphogenetic control through differential gene activation.

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Die Arbeit wurde durch Sachbeihilfen der Deutschen Forschunggemeinschaft und der Stiftung Volkswagenwerk gefördert.     

Pflanzenfunde aus Lerna/Argolis

Zusammenfassung Die vorgelegten Funde von Früchten und Samen aus Lerna zeugen für eine — mehr oder weniger weitgehende — pflanzliche Ernährungsweise der Bewohner in allen Siedlungsphasen und einen frühen Beginn des Anbaues von Nutzpflanzen. Dieser kann anfänglich — z. B. beiVicia Faba — im Hackbau erfolgt sein. Doch die ursprünglich aus Asien stammenden Gersten, deren älteste Funde — vom Neolithikum oder erst aus der Bronzezeit — bereits große, volle Körner aufwiesen, dürften auf eine fortschrittlichere Feldbearbeitung deuten, welche wohl mit dem Getreide selbst — vielleicht von einer neuen Bevölkerungsschicht — eingeführt wurde, ohne die ortsständigen Leguminosen zu verdrängen. — Die Speisekarte wurde dann weiter bereichert durch Spelzweizen, die im Fundmaterial zwar nur spärlich vertreten sind, doch durch den Emmer wiederum auf Beziehungen nach Vorderasien schließen lassen, wo die wilde Ausgangsform:Triticum dicoccoides beheimatet ist (Schiemann (12)).Ein gewisser Bruch in der Fundzusammensetzung zeigt sich nur zwischen den beiden frühhelladischen Schichten II und III, als die Feige vom Wein abgelöst wird. Vielleicht kann die Geschichte der Besiedlung von Lerna eine Erklärung für diesen auffallenden Befund erbringen.Neben den Eiweiß- und Stärkelieferanten — Leguminosen und Gramineen — war aber auch die Nutzung von pflanzlichen Ölen bekannt und geübt, wie die Funde vonLinum, Onopordon undOlea beweisen. Und an Früchten —Arbutus, Ficus, Vitis — fehlte es zu keiner Zeit in Lerna.Mit 14 AbbildungenFrau Prof. Dr.E. Schiemann zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Phytochrom-induzierte Enzymbildung (Phenylalanindesaminase), ein schnell ablaufender Prozeß

Zusammenfassung Bei Erstbelichtung des Senfkeimlings mit Dauer-Dunkelrot tritt der P₇₃₀-abhängige Anstieg der Phenylalanindesaminase-Aktivität erst mit einer lag-Phase von 1,5 Std ein (Abb. 3, 4 unten). Bei einer Zweitbelichtung (Programm: Erstbelichtung — längere Dunkelperiode — Zweitbelichtung) fehlt die lag-Phase (Abb. 4, oben). Die Enzymaktivität steigt sofort linear an. Da der Anstieg der Enzymaktivität wahrscheinlich auf eine de novo Synthese von RNS und Enzymprotein zurückzuführen ist (Tabelle), so erscheint der Schluß berechtigt, daß P₇₃₀ sehr rasch eine differentielle Genaktivierung mit anschließender Enzymsynthese bewirken kann, falls die Gene der Aktivierung durch P₇₃₀ zugänglich sind. Die relativ lange lag-Phase nach Einsetzen der Erstbelichtung benötigt das P₇₃₀ offenbar dazu, die potentiell aktiven Gene (P₇₃₀) für das P₇₃₀ zugänglich zu machen. Das Problem der primären lag-Phase ist in einer vorangegangenen Arbeit zur P₇₃₀-abhängigen Anthocyansynthese ausführlich diskutiert worden (vgl. Lange, Bienger und Mohr, 1967).

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Phytochrome-mediated enzyme formation (Phenylalanine deaminase) as a rapid process

Summary In previous papers we have reported (Mohr and Durst, 1966a, b) that synthesis of phenylalanine deaminase (EC 4.3.1.5), an important enzyme of phenolic metabolism, can be stimulated by the physiologically active phytochrome (=P₇₃₀) in the mustard seedling. The data of the present paper suggest that induction of this enzyme is a rapid process if the gene in question is easily accessible for the activating action of P₇₃₀.The seedlings were irradiated with continuous standard far-red light. Longtime irradiation with far-red will maintain a low but virtually constant level of P₇₃₀ in the seedling over an extended period of time. At the moment when the far-red light is turned off the action of P₇₃₀ will virtually cease. — Fig. 3 and Fig. 4, lower part, show the kinetics of enzyme induction by P₇₃₀ in an etiolated seedling. The initial (or primary) lag-phase after the onset of far-red is 1.5 hours. If, however, a seedling which has been pre-irradiated with 12 hours of far-red is kept in darkness for 6 hours and is then re-irradiated with far-red no lag-phase for the action of the second irradiation can be found. Enzyme activity increases immediately after the onset of far-red. Since the action of the second irradiation as measured by increase of enzyme activity can be inhibited by relatively low doses of Puromycin and Cycloheximide (table) we conclude that the re-appearance of P₇₃₀ leads to de novo synthesis of enzyme protein. — Application of Actinomycin D (10 g/ml) only partially inhibits the action of the second irradiation as measured by increase of enzyme activity. This finding was to be expected. In preceding papers (e.g. Mohr and Bienger, 1967) it has been concluded that genes which have once been activated by P₇₃₀ remain less sensitive towards Actinomycin D even when P₇₃₀ has disappeared. Taking into account all available data the conclusion seems to be justified that the induction of enzyme synthesis by P₇₃₀ (i.e. differential gene activation followed by enzyme synthesis) is a rapid process if the genes are accessible for the action of P₇₃₀. The relatively long initial lag-phase (1.5 hours) is needed to make the potentially active genes (P₇₃₀) accessible for the action of P₇₃₀. The problem of how the initial lag-phase can be understood has been dealt with more in detail in a previous paper on phytochrome-mediated anthocyanin synthesis (Lange, Bienger and Mohr, 1967).

     

Zur Frage der Wirkung von Morphiumsulfat auf das neurosekretorische System

Zusammenfassung Eine Belastung mit Morphium löst eine ADH- und Oxytocinmobilisierung aus. Durch Versuche an 38 mit Morphiumsulfatinjektionen behandelten Ratten wurde erwiesen, daß in gleicher Weise auch eine Neurosekretabnahme eintritt. Davon ist insbesondere die Neurohypophyse, das Abgabeorgan von Hypophysenhinterlappenhormonen und Neurosekret, betroffen. Bei Fortdauer der Stress-Situation, d. h. bei Fortsetzen der täglichen Morphiumsulfatinjektionen stellt sich eine Gewöhnung des neurosekretorischen Systems ein, die Neurosekreteinlagerung wird wieder auf den vorherigen Stand gebracht. Die Gewöhnung geht in der Regel so weit, daß vorbehandelte Tiere auch bei einer erheblichen Steigerung der Morphiumsulfatdosis keine Reaktion ihres neurosekretorischen Systems, d. h. keine Neurosekretabnahme, zeigen. Auch die fortgesetzte Belastung mit Morphiumsulfat führt demnach — wiedie Belastung mit Nikotinsäure — zur Ausbildung eines general adaptation syndrome im Sinne Selyes.

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Summary The administration of morphine to rats engenders a release of ADH and oxytocin. The injection of morphine sulfate to 38 rats shows that neurosecretory material depletion takes place in a similar manner, particularly in the posterior pituitary. After daily injections, the system adapts to the stress by redeposition of neurosecretory substances. The adaptation reaches the point where pretreated animals show no depletion after a much increased test dosis of morphine sulfate, similar to the prolonged stress with nicotinic acid. This is interpreted to represent adaptation in the sense used by Selye.

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Durchgeführt mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Die Vorversuche zu dieser Arbeit konnte der eine von uns (Rodeck) während seiner Gastassistentenzeit (1959) im Institut de Médecine et de Chirurgie expérimentales de l'Université de Montréal, Kanada (Direktor Prof. Dr. H. Selye) durchführen, wofür an dieser Stelle gedankt sei.     

Zur Cytotaxonomie vonArabis hirsuta agg. (Cruciferae). II. Morphologische Analyse österreichischer Populationen und die Abgrenzung der Sippen

Zusammenfassung Arabis hirsuta agg. (insbesondere die häufig verwechselteA. hirsuta s. str.) unterscheidet sich von der ähnlichenA. corymbiflora Vest vor allem durch Frucht-, aber auch durch Blüten- und Blattmerkmale (Tabelle 1).InnerhalbArabis hirsuta agg. gibt es nur wenige gute Merkmale zur Unterscheidung der vier Arten (die in Österreich nicht weiter aufgeteilt werden können).A. allionii DC. (2x) undA. planisiliqua (Pers.)Reichenb. (2x) sind im wesentlichen auf Grund qualitativer Merkmale der Behaarung, der Basis der Stengelblätter und der Früchte differenziert. —A. sagittata (Bertol.) DC. (2x) undA. hirsuta (L.)Scop. s. str. (4x), die offensichtlich miteinander näher verwandt sind als mit den anderen beiden Arten, sind hingegen außer durch die Chromosomenzahl vorwiegend durch quantitative morphologische Merkmale bzw. deren Kombination unterschieden. Sie sind am besten durch Fruchtmerkmale auseinanderzuhalten (Stellung und Länge der Schoten im Fruchtstand, Länge des Mittelnervs). Die Identifikation blühender Pflanzen ist viel schwieriger, es muß eine große Zahl von Merkmalen analysiert werden (Internodienlänge, Zahl und relative Länge der Stengelblätter, Stellung des längsten Stengelblattes, Basis und Rand der Stengelblätter, Behaarung der oberen Stengelinternodien, Verzweigung); es wird vorgeschlagen, für diesen Zweck einen Sammelindex zu verwenden.Die genetisch bedingte Variation insbesondere der vegetativen Merkmale aller Arten ist — öfters selbst innerhalb der Populationen — groß, aber zumindest in Österreich nicht geographisch differenziert. Auch die Modifikabilität der vegetativen Merkmale ist beträchtlich. Die Differentialmerkmale gehen im Kulturversuch nicht verloren, sie bleiben konstant oder werden bei allen Arten modifikativ in gleicher Weise und Richtung gering verschoben.Schlüssel und Charakteristik für alle vier Arten siehe Abschnitte E und F.     

Die mechanische Reaktion der Haversschen Systeme und ihrer Lamellen auf experimentelle Belastung (nebst Bemerkungen zur Histogenese des lamellären Knochengewebes)

Zusammenfassung Aufgabe der vorliegenden experimentellen Untersuchungen war es, die früheren Mitteilungen des Verfassers (1951 a, b; 1952a, b) über das Verhalten derHaversschen Systeme bei Belastung zu vervollständigen und insbesondere die Beziehungen zwischen der Reaktion der Lamellen und ihrer Stellung im System zu analysieren, um so einen Einblick in die Mechanik und das funktionelle Zusammenwirken derHaversschen Systeme zu gewinnen.Die am Längsschliff biegungsbelasteter frischer Corticalisstäbchen aus der menschlichen Tibia mit dem Okularschraubenmikrometer sowie einer eigens entwickelten photographischen Vergleichsmethode (Achsenkreuzvergleich mit wandernder Querachse) durchgeführten Auflichtuntersuchungen erbrachten ergänzende Beobachtungen über die wechselweise gegenseitige Beeinflussung der Speziallamellen, die Deformation derHaversschen Kanäle unter höherer Belastung und das mikroskopische Bruchgeschehen. Die tabellarische Auswertung der Befunde beweist erneut, daß zwischen den unter Belastung auftretenden Breitenänderungen derHaversschen Lamellen und ihrer Zugehörigkeit zu einem auf der Druck- oder Zugseite des Knochenprobestäbchens angeordneten System keine konkrete Beziehung besteht.Die Verteilung der Lamellenbreitenänderungen über den Osteonquerschnitt zeigt, daß sich die interlamellären Federungen, die als adäquater Reiz für das Perzeptionssystem der Knochenzellen den Auf- und Wiederabbau derHaversschen Systeme steuern, zwischen den relativ in Ruhe befindlichen Gefäßachsen und Kittflächen mit dem Maximum im mittleren Querschnittsdrittel abspielen; der Ausgleich von Restspannungen erfolgt vornehmlich über die brückenartigen Verbindungen der Osteone.Petersens kryptinhomogenes Medium wird daher nicht erst durch den Breccienbau des Gesamtknochens, sondern im Prinzip bereits an der oberen Grenze der Strukturen 2. Ordnung hergestellt. Dementsprechend sind auchGebhardts Modellversuche zu bewerten.Die aus den Belastungsversuchen für den Knochenfeinbau resultierenden allgemeinen funktionellen und histogenetischen Folgerungen werden an Hand der Literatur eingehend besprochen, wobei den Knochengefäßen — auch im Zusammenhang mit der Stoffwechselleistung des Knochens — besondere Beachtung zuteil wird. Verfasser kommt zu dem Ergebnis, daß der ständige Strukturwandel des menschlichen Röhrenknochens zwar von der mechanischen Beanspruchung mittelbar beeinflußt wird, für die Anpassungsvorgänge als solche aber letztlich nicht exogene sondern endogene Faktoren verantwortlich sind.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Elektronenmikroskopisch-cytochemischer Nachweis von Glykogen beiEimeria perforans

Zusammenfassung An Entwicklungsstadien des KaninchencoccidsEimeria perforans wurden elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Darstellung, den Syntheseort und die Lokalisation des Glykogens durchgeführt.Das Glykogen läßt sich nach den bekannten Verfahren der Schnittkontrastierung mit Bleihydroxyd und Kaliumpermanganat elektronenmikroskopisch darstellen. Außerdem gelingen Kontrastierungen des Coccidienglykogens mit Kaliumbichromat, Chromsäure und Rutheniumrot. Nach Einwirkung von -Amylase auf die Schnittpräparate verläuft die Pb(OH)₂-Kontrastierung negativ.Das Glykogen der Makrogamonten und Makrogameten vonE. perforans ist in Cytoplasmaeinschlüssen lokalisiert, die sich mit Osmiumtetroxyd, Phosphor-Wolframsäure und mit Uranylacetat nicht kontrastieren lassen. Die Einschlüsse erscheinen vielmehr nach Behandlung mit diesen Substanzen leuchtend weiß in ihrer elektronendichteren Umgebung. Die Größenausdehnung der Glykogeneinschlüsse hängt von der Darstellungsmethode ab. Die nicht kontrastierten Einschlüsse (nach Osmiumtetroxyd-Fixierung und Nachkontrastierung mit Phosphor-Wolframsäure und Uranylacetat) sind im Durchschnitt 620 m lang und 500 m breit.Der vom Glykogen der Metazoen her bekannte Aufbau aus kugeligen Granula von 20–30 m Größe wird beim Coccidienglykogen nicht beobachtet. Die Glykogeneinschlüsse der Makrogameten enthalten nach der Pb(OH)₂-Kontrastierung längliche Gebilde, die kettenartig miteinander verbunden sind. Da nach den übrigen Darstellungsverfahren andere Strukturen auftreten, ist zu vermuten, daß jeweils andere Komponenten des Coccidienglykogens mit den Kontrastierungsmitteln reagieren. Demnach unterscheidet sich das Glykogen der Coccidien in seinem Aufbau vom Glykogen der Metazoen.Das erste Auftreten des Glykogens wird in jungen Makrogamonten in engem Kontakt mit dem lamellären endoplasmatischen Reticulum beobachtet. Anhäufungen der Kanälchen des endoplasmatischen Reticulum finden sich sowohl in Kernnähe als auch in peripheren Zellbereichen. Die Frage, ob das Glykogen in Kernnähe oder in der Randzone des Makrogamonten synthetisiert wird, ist daher bedeutungslos geworden.Außer in weiblichen Stadien (Makrogamonten, Makrogameten, Zygoten, Oocysten) werden die hellen Glykogeneinschlüsse auch in den Restkörpern der Mikrogamonten angetroffen, bei denen sie auch schon lichtmikroskopisch nachgewiesen worden sind.Über einen Teil der Ergebnisse wurde auf dem I. Internationalen Kongreß für Parasitologie in Rom (21. — 26. 9. 1964) berichtet.Herrn Prof. Dr.R. Danneel, Herrn Prof. Dr.G. Piekarski (Institut für Medizinische Parasitologie der Universität Bonn) und Herrn Prof. Dr.K. E. Wohlfarth-Bottermann danke ich für manche Anregung und Unterstützung. Die Mittel für die Untersuchungen stellte mir die Deutsche Forschungsgemeinschaft zur Verfügung.     

Untersuchungen über die Wuchs- und Hemmstoffe der Wurzelspitze und der Plumula vonVicia faba

Zusammenfassung Wurzelspitzen und Plumulastückchen vonVicia faba-Keimlingen wurden auf ihren Wuchs- und Hemmstoffgehalt untersucht. Durch die Wuchsstoff-Präparate, die mittels der Agar-Abfangmethode aus Wurzelspitzen gewonnen worden waren, konnte im Haferkrümmungstest (mit unter- und überoptimaler IES-Zugabe zu den Präparaten) neben Wuchsstoff ein Hemmstoff nachgewiesen werden, der vermutlich nicht durch Wuchsstoffverdrängung von den plasmatischen Wirkorten angreift.Die Ergebnisse der Abfangversuche an Plumulastückchen zeigen diesen Hemmstoff nicht, lassen aber auf die Anwesenheit eines von IES verschiedenen Wuchsstoffes schließen.Die in Wurzelspitzen und Plumulae vonVicia faba-Keimlingen vorliegenden Wuchs- und Hemmstoffe wurden papierchromatographisch untersucht. Zur Auswertung der Ergebnisse wurden der Haferkrümmungstest, der Zylinder-Zuwachstest und der Wurzelspitzen-Zuwachstest herangezogen.Übereinstimmend konnte sowohl in Wurzelspitzen als auch in Plumulastückchen bei Chromatographie mit n-Butanol—Aqua bidest.—Ammoniak außer IES ein weiterer Wuchsstoff mit demR _f von 0,65 bis 0,75 nachgewiesen werden. Außerdem ist die Anwesenheit eines Wuchsstoffes mit einemR _f von 0,85–0,9 in beiden Organen zu vermuten. In Wurzelspitzen liegt bei einemRf von 0,1 ein weiterer Wuchsstoff vor, der als accelerator (nachBennet-Clark undKefford 1953) gedeutet wurde und der, im Gegensatz zur IES, eine stark wachstumsfördernde Wirkung auf Wurzelspitzen ausübt.Deutliche Hemmwirkungen auf Koleoptilzylinder wurden bei Plumula-und Wurzelspitzen-Extrakten durch Zonen mit demR _f von 0,45 erzielt. Es dürfte sich hierbei um den vonBennet-Clark undKefford (1953) beschriebenen inhibitor handeln. AufFaba-Wurzelspitzen wirkt dieser Stoff jedoch nicht hemmend.Als weiterer in Wurzelspitzen gebildeter Hemmstoff war eine Substanz mit demR _f von 0,65–0,75 zu vermuten.Mit 8 TextabbildungenTeil einer Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Hamburg.     

Der Einfluss von Phytochrom auf die Stationären Konzentrationen von Ascorbinsäure und Dehydroascorbinsäure beim Senfkeimling (Sinapis alba L.)

Zusammenfassung Der Senfkeimling (Sinapis alba L.) synthetisiert auch im Dunkeln beträchtliche Mengen an Ascorbinsäure. Durch Licht kann der Ascorbinsäure-Gehalt der Keimlinge stark erhöht werden. Dieser Lichteinfluß ist auf die Funktion von Phytochrom zurückzuführen. Die Photosynthese hat keinen wesentlichen Anteil an der Lichtwirkung. Die Konzentration an Dehydroascorbinsäure ist im Verhältnis zur Ascorbinsäurekonzentration stets sehr gering (5–8% der Konzentration an Totalascorbat) und wird vom Phytochrom nicht beeinflußt.Wenn die Funktion von Phytochrom bei den positiven Photomorphosen unter dem Aspekt der differentiellen Genaktivierung (vgl. Mohr, 1966) betrachtet wird, kann die folgende Arbeitshypothese aufgestellt werden: Die durch Phytochrom 730 induzierte Ascorbinsäureakkumulation führt im Bereich von potentiell aktiven Genen zu einer Spaltung gewisser DNS-Histon-Komplexe. Dadurch wird die Synthese von m-RNS an diesen Genen ermöglicht, was schließlich zur Ausbildung der positiven Photomorphosen führt. Die Argumente, welche zur Zeit für eine Funktion der Ascorbinsäure bei der Regulation der Genaktivität sprechen, werden kurz diskutiert.

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The control by phytochrome of the contents of ascorbic acid and dehydroascorbic acid in the mustard seedling (Sinapis alba L.)

Summary A dark grown seedling of white seeded mustard (Sinapis alba L.) contains an appreciable amount of ascorbic acid. The content of ascorbic acid, however, will strongly increase under the influence of light. This effect is due to phytochrome. Photosynthesis is not involved under our experimental conditions.The content of dehydroascorbic acid is always very low compared to ascorbic acid (5–8% of total ascorbate). Phytochrome does not influence this relation.The lag-phase of the phytochrome induced increase in ascorbic acid accumulation is remarkably short, about 1 hour after the onset of light compared to about 4 hours for phytochrome induced anthocyanin synthesis under our conditions.This is the shortest lag-phase we have observed hitherto in the case of positive photoresponses (Mohr, 1966).If we assume that the function of phytochrome in the case of positive photoresponses involves a differential gene activation of potentially active genes (Mohr, 1966) the following working hypothesis can be advanced: phytochrome induced accumulation of ascorbic acid will lead to a separation of DNA-histone complexes in the range of potentially active genes. This makes possible the DNA-dependent synthesis of m-RNAs at those sites which are lastly responsible for the initiation of positive photoresponses. — Arguments are briefly considered which support the view that ascorbic acid exerts a function in connection with the regulation of gene activity.