Autoradiographische Untersuchung über tageszeitliche Schwankungen des H-3-Index und des Mitose-Index bei Zellarten der ausgewachsenen Maus,des Ratten-Fetus sowie bei Ascites-Tumorzellen

Zusammenfassung Für 10 Zellarten der normalen Maus, für 5 fetale Zellarten der Ratte (20. Tag der Gravidität) und für 3 Aszites-Tumoren wurde das Auftreten von tageszeitlichen Schwankungen des H-3-Index und des Mitose-Index untersucht. Die Tötung der Tiere erfolgte jeweils 40 min nach Injektion von H-3-Thymidin. Von den Organen wurden Autoradiogramme hergestellt.Bei einer Reihe von Zellarten des erwachsenen Tieres wurden neben den bekannten tageszeitlichen Schwankungen des Mitose-Index auch Schwankungen des H-3-Index gefunden.Bei allen Zellarten mit Schwankungen des Mitose-Index wurden ohne Ausnahme auch solche des H-3-Index beobachtet. Demgegenüber zeigten bei anderen Zellarten beide Indices keine Schwankungen.Bei den fetalen Zellarten und den Ascites-Tumoren wurden weder tageszeitliche Schwankungen des H-3-Index noch des Mitose-Index gefunden.Die tageszeitlichen Schwankungen des H-3-Index werden als — bei einer bestimmten Tageszeit auftretende — partielle Synchronisationen der Zellen gedeutet. Aus den gemessenen Kurven des H-3-Index wird der tageszeitliche Verlauf der Eintritts-Rate der Zellen in die S-Phase berechnet (Signalkurve).Es wird diskutiert, ob die tageszeitlichen Schwankungen des Mitose-Index als ein selbständiger Prozeß oder als eine notwendige Folge der H-3-Index-Schwankungen zu deuten sind.

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Summary Diurnal fluctuations of the H-3-index and the mitotic index were investigated in 10 different cell types of normal mice, in 5 fetal cell types (rats, 20th day of pregnancy) and in 3 ascites tumors. The animals were sacrified 40 minutes after injection of H-3-thymidine. Autoradiographs were prepared from various organs.Diurnal fluctuations of the H-3-index were observed in a number of cell types of the adult animal, aside from the diurnal fluctuations of the mitotic index known already. These H-3-index fluctuations were found without exception in all cell types in which diurnal fluctuations of the mitotic index were observed. In other tissues diurnal fluctuations could not be demonstrated with both indices. Diurnal fluctuations of the H-3- and the mitotic index were also not present in the fetal cells and in the ascites tumours.The diurnal fluctuations of the H-3-index are regarded as partial synchronisations of cells which occur at a certain time of day. The daily time course of the rate of entry of cells into S-phase is calculated from the H-3-index curves measured (signal curve).It is discussed whether the diurnal fluctuations of the mitotic index are to be regarded as an autonomous process or as a necessary consequence of the H-3-index fluctuations.

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Wir möchten Herrn Dr. W. Erb für Mithilfe bei der Auswertung der Versuche, der Fa. Dr. Madaus & Co., Köln-Merheim, für die Überlassung der Versuchstiere herzlich danken. Weiterhin danken wir Herrn Dr. L. Révész, Karolinska Institut, Stockholm, für die Überlassung des tetraploiden Ehrlich-Ascites-Tumors. Die Arbeit wurde durch Mittel der Gesellschaft zur Bekämpfung der Krebskrankheiten in Nordrhein-Westfalen und des Bundesministeriums für Wissenschaftliche Forschung unterstützt.     

Calmodulin regulates the Ca2+-dependent slow-vacuolar ion channel in the tonoplast of Chenopodium rubrum suspension cells

The patch-clamp technique was applied to vacuoles isolated from a photoautotrophic suspension cell culture of Chenopodium rubrum L. and vacuolar clamp currents, which are predominantly carried by the previously identified Ca²⁺-dependent slow vacuolar (SV) ion channels, were recorded. These currents, which were activated by 1-s voltage pulses of -100 mV (vacuolar interior negative) in the presence of 100 M Ca²⁺ (cytosolic side), could be blocked completely and reversibly by the calmodulin antagonist W-7 [N-(6-aminohexyl)-5-chloro-1-naphthalenesulfonamide] and its chlorine-deficient analogue W-5; half-maximum inhibition was found at approx. 6 M for W-7 and 70 M for W-5. Inhibition was reversed by addition of 1 g · ml^–1 calmodulin purified from Chenopodium cell suspensions; reversal by bovine brain calmodulin was scarcely appreciable. We conclude that cytosolic calmodulin mediates the Ca²⁺ dependence of the SV-channel in the Chenopodium tonoplast.Abbreviations SV-channel slowly activated, vacuolar ion channel - W-5 N-(6-aminohexyl)-1-naphthalenesulfonamide - W-7 N-(6-aminohexyl)-5-chloro-1-naphthalenesulfonamide We acknowledge support by the Deutsche Forschungsgemeinschaft and the Bundesminister für Forschung und Technologie, Bonn, and by the Justus-Liebig-Universität Giessen (to W.B.)     

Pharmacology of the SV channel in the vacuolar membrane of chenopodium rubrum suspension cells

Single channel performance and deactivation currents have been analyzed in the presence of cation channel blockers to reveal pharmacological properties of the slow-activating (SV) cation-selective ion channel in the vacuolar membrane (tonoplast) isolated from suspension cells of Chenopodium rubrum L. At a holding potential of –100 mV, the SV channel showed half-maximal inhibition with 20mm tetraethylammonium (TEA), 7 m 9amino-acridine, 6 m (+)-tubocurarine, 300nm quinacrine, and 35 m quinine, respectively. The SV channel is also blocked by charybdotoxin (20nm at –80 mV) but not by apamine. 9-Amino-acridine, (+)-tubocurarine and quinacrine act in a voltage-dependent fashion, binding to the open channel and to different sites along the transmembrane voltage profile according to Woodhull (J. Gen. Physiol. 61:687–708, 1973). No binding site could be specified for charybdotoxin, which binds to the closed channel, and for quinine. Except for quinine, all tested blockers were effective only if added to the cytoplasmic side of the tonoplast. A structural relationship between the SV channel and Maxi-K channels in animal systems is inferred.We are grateful to Prof. F. Dreyer and Dr. J. Beise from the Pharmacology Department of the Justus-Liebig-Universität Giessen for continuous interest and helpful suggestions. This work was supported by a grant from the Deutsche Forschungsgemeinschaft (Be 466/21-5) and the Bundesminister für Forschung und Technologie, Bonn.     

Grösse der RNS-Synthese in Nukleolus und Karyoplasma bei einigen Zellarten der Maus

Zusammenfassung Die Inkorporation von H-3-Uridin und H-3-Cytidin in Nukleolus, Karyoplasma und Cytoplasma einiger Zellarten der Maus wurde autoradiographisch bis bis herunter zu Versuchszeiten von wenigen Minuten ermittelt.Es wird gezeigt, daß die Berücksichtigung der Selbstabsorption der weichen - Strahlung des Tritium im Schnitt von wesentlichem Einfluß auf die Ergebnisse ist. Danach entfällt der größte Teil der H-3-Nukleosid-Inkorpotation—etwa 2/3—auf den Nukleolus und nur ein kleiner Teil — etwa 1/3 — auf das Chromatin des Karyoplasmas.Die Arbeit wurde unterstützt durch Mittel des Bundesministeriums für Wissenschaftliche Forschung und der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

The effect of endogenous and externally supplied nitrate on nitrate uptake and reduction in sugarbeet seedlings

The pericarp of the dormant sugarbeet fruit acts as a storage reservoir for nitrate, ammonium and -amino-N. These N-reserves enable an autonomous development of the seedling for 8–10 d after imbibition. The nitrate content of the seed (1% of the whole fruit) probably induces nitrate-reductase activity in the embryo enclosed in the pericarp. Nitrate that leaks out of the pericarp is reabsorbed by the emerging radicle. Seedlings germinated from seeds (pericarp was removed) without external N-supply are able to take up nitrate immediately upon exposure via a low-capacity uptake system (v_max = 0.8 mol NO ₃ ^- ·(g root FW)^–1·h^–1; K_s = 0.12 mM). We assume that this uptake system is induced by the seed nitrate (10 nmol/seed) during germination. Induction of a high-capacity nitrate-uptake system (v_max = 3.4 mol NO ₃ ^- ·(g root FW)^–1·h^–1; K_s = 0.08 mM) by externally supplied nitrate occurs after a 20-min lag and requires protein synthesis. Seedlings germinated from whole fruits absorb nitrate via a highcapacity uptake mechanism induced by the pericarp nitrate (748 nmol/pericarp) during germination. The uptake rates of the high-capacity system depend only on the actual nitrate concentration of the uptake medium and not on prior nitrate pretreatments. Nitrate deprivation results in a decline of the nitrate-uptake capacity (t_1/2 of v_max = 5 d) probably caused by the decay of carrier molecules. Small differences in K_s but significant differences in v_max indicate that the low- and high-capacity nitrate-uptake systems differ only in the number of identical carrier molecules.Abbreviations NR nitrate reductase - pFPA para-fluorophenylalanine This work was supported by a grant from Bundesministerium für Forschung und Technologie and by Kleinwanzlebener Saatzucht AG, Einbeck.     

Über die Beeinflussung der circadianen Periodik des Menschen durch schwache elektromagnetische Felder

Zusammenfassung In einem speziellen Bunker für Untersuchungen der circadianen Periodik des Menschen bei Ausschluß aller Zeitgeber ist einer der beiden Versuchsräume elektrisch und magnetisch abgeschirmt und mit Einrichtungen zur Erzeugung künstlicher elektromagnetischer Felder versehen. In diesem Raum ist der Einfluß schwacher elektrischer 10 Hz-Felder, wie sie ähnlich in der irdischen Atmosphäre vorkommen, und die nicht wahrgenommen werden können, auf den Menschen geprüft worden.In sämtlichen zehn Versuchen, in denen das künstliche Feld (in wechselnder Reihenfolge) für jeweils mindestens eine Woche ein- und ausgeschaltet gewesen ist, bewirkt das 10 Hz-Feld eine Verkürzung der circadianen Periode (im Mittel über alle Versuche um 1,27 Std). Darüber hinaus verhindert das künstliche Feld interne De-Synchronisation (=Auseinanderweichen von Aktivitäts- und vegetativen Perioden). In sechs Versuchen mit periodisch eingeschaltetem Feld zeigt sich in allen Fällen relative Koordination zwischen Feldzeitgeber und AktivitätsperiodikEin Vergleich der Ergebnisse aller bisheriger Versuche im abgeschirmten Raum mit den im nicht abgeschirmten Raum gewonnenen läßt den Einfluß der im abgeschirmten Raum fehlenden natürlichen elektromagnetischen Felder erkennen. Für die über alle Einzelversuche gemittelten Perioden ergeben sich Werte von 25,65 Std für den abgeschirmten Raum (Mittel aus 29 Versuchen) und 25,00 Std für den nicht abgeschirmten Raum (Mittel aus 24 Versuchen). Ferner ist interne De-Synchronisation ausschließlich im abgeschirmten Raum beobachtet (in neun Versuchen). Im nicht abgeschirmten Raum stehen die Perioden von Aktivität und vegetativen Funktionen dagegen stets entweder im 11- der im 21-Verhältnis zueinander (circa-bi-diane Aktivitätsperiode, in fünf Versuchen).Die schwachen künstlichen 10 Hz-Felder und die natürlichen elektromagnetischen Felder irdischen Ursprunges haben damit ähnliche Wirkungen auf die circadiane Periodik des Menschen.

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The influence of weak electromagnetic fields on the circadian rhythm in man

Summary An underground bunker, designed for examinations of human circadian rhythms, contains two living rooms one of which is shielded against electric and magnetic fields. In this room, the influence of weak artificial electric a.c. fields with 10 cps is tested; this field, simulating one of the natural fields in the earth's atmosphere, cannot be perceived.In 10 experiments lasting for 3 to 4 weeks, the artificial field was introduced for at least a week (Figs. 1, 2). In all cases, the presence of the 10-cps-field resulted in a shortening of the circadian period (for an average of 1.27 hours). It further inhibited internal de-synchronization (Fig. 4) (dissociation between period values of activity rhythm and that of vegetative functions). In 6 further experiments with the field switched on and off periodically, relative coordination between field Zeitgeber and activity rhythm has been observed (Fig. 2, 3).The results of all experiments in the shielded room as compared to those in the non-shielded room indicated that the natural electro-magnetic fields are of influence. The mean period value, averaged over 29 experiments in the shielded room, was 25.65 hours; the corresponding value, averaged over 24 experiments in the non-shielded room, was 25.00 hours. Moreover, internal de-synchronization was observed exclusively in the shielded room (in 9 experiments). In the non-shielded room, the periods of activity and of vegetative functions were synchronized either in a 11- or in a 21-ratio (circa-bi-dian activity periods, in 5 experiments).With these results, the weak artificial field of 10 cps and the natural field of earth's origin have similar effects on human circadian rhythms.

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Die in diesem Bericht mitgeteilten Forschungsarbeiten wurden mit Mitteln des Bundesministeriums für wissenschaftliche Forschung (Förderungsvorhaben WRK 56 und WRK 86) und mit Mitteln der NASA (Grant NSG 259-62) gefördert.     

Inter- and intracellular distribution of amino acids and other metabolites in maize (Zea mays L.) leaves

In illuminated maize (Zea mays L.) leaves, the distribution of triose phosphates, 3-phosphoglycerate, malate and various amino acids between the chloroplastic and the extrachloroplastic compartments of mesophyll and bundle-sheath cells, and the total vacuolar fraction of the leaves, was determined by a combination of previously published methods, for separating mesophyll from bundle-sheath material, and for nonaqueous subcellular fractionation. The results show that the triose phosphate/3-phosphoglycerate ratio in the extrachloroplastic fraction of the mesophyll cells is about 20-fold higher than in the bundle-sheath cells, which is in accordance with a triose phosphate/phosphoglycerate shuttle postulated previously. Whereas the vacuolar compartment was shown to contain most of the cellular malate, amino acids were found to be almost absent from this compartment. The amino-acid pattern in the extrachloroplastic fraction of the bundle-sheath cells largely resembled the pattern in whole leaves. These results show that for future studies the analysis of amino-acid contents in whole maize leaves can be used as a measure for the amino-acid levels in the cytosol of bundle-sheath cells.Abbreviations BS bundle sheath - Chl chlorophyll - Man -mannosidase - ME malic enzyme - MDH malate dehydrogenase - MS mesophyll - PEPCase phosphoenolpyruvate carboxylase - PGA 3-phosphoglycerate - trioseP triose phosphate This work was supported by the Bundesminister für Forschung und Technologie.     

Experimentelle Analyse des Orientierungsverhaltens der Eilarve von Aleochara curtula Goeze (Coleoptera: Staphylinidae) am Wirt

Zusammenfassung Es wurde das Orientierungsverhalten der Eilarve des raubparasitischen Staphyliniden, Aleochara curtula Goeze, an dem Wirt, dem Puparium von Calliphora erythrocephala Meig., untersucht. I. Das Phänomen des gerichteten Wirtsbefalls 1. Die A. curtula-Eilarve nagt die Eingangsöffnung unabhängig von der Körperlage des Wirtes im Boden innerhalb eines ringförmigen Vorzugsbereiches am Pupariumhinterende. 2. Die morphologische Ventralhälfte dieses Vorzugsbereiches wird häufiger mit Eingangsöffnungen belegt (Ventralattraktivität). 3. Die Schwerkraft selbst oder ein anderer in Richtung Schwerkraft wirkender Faktor hat einen Einfluß auf die Verteilung der Eingangsöffnungen innerhalb des Vorzugsbereiches. 4. Der Vorzugsbereich von A. curtula lag bei den geprüften Wirtsarten stets am Pupariumhinterende. Die verschiedene Lage der Vorzugsbereiche von A. curtula und A. bilineata am gleichen Wirt läßt auf artspezifische Unterschiede im Orientierungsverhalten schließen. 5. Die Eilarven von A. curtula vollführt am Hinterende des Pupariums Orientierungsläufe, die von Stigma-Besuchen unterbrochen werden. II. Analyse des gerichteten Wirtsbefalles 1. Das abdominale Stigmenpaar des Wirtes dient der Larve als Orientierungsmarke. Nach Verschluß dieser Stigmen werden die Eingangsöffnungen nicht mehr am Hinterende, sondern am Vorderende des Wirtes in der Nähe des prothorakalen Stigmenpaares genagt. Nach Verschluß beider Stigmenpaare streut der Befall über die gesamte Wirtsoberfläohe. 2. Die Stigmen am Wirt sind Austrittspforten eines flüchtigen, mit organischen Lösungsmitteln extrahierbaren Stoffes, von dem die Larven angelockt werden. 3. Für den experimentell verursachten ungerichteten Befall der Wirtsoberfläche sind sowohl chemische als auch mechanische Faktoren verantwortlich: a) Der Rückgang der Befallsquote auf 40% bei absolut duftlosen Puparienhülsen und das Vorkommen von unvollendeten Eingangsöffnungen ist auf Fehlen anlockender Stoffe zurückzuführen. b) Parasitierungsversuche mit verschieden geformten Paraffinattrappen zeigen, daß für den Restbefall der duftlosen Puparienhülsen die Krümmung der Oberfläche verantwortlich ist. 4. Nach Ausschalten der Krümmung orientieren sich die Larven nach einem in eine plane Membran eingelassenen, normal duftenden Hinterstigma und nagen innerhalb eines ringförmigen Vorzugsbereiches ihre Eingangsöffnungen durch die Membran. Die Auslösbarkeit dieser Handlung steigt mit dem Larvenalter vom 1. bis zum 4. Tag von 26 auf 67%. Wird den Larven außer dem Stigma noch eine gekrümmte Oberfläche geboten, erhöht sich die Befallsrate von l Tag alten Larven auf 72%. 5. Parasitierungsversuche an experimentell veränderten Puparien beweisen, daß die Krümmung der Wirtsoberfläche in die Orientierungshandlung als richtende Reize mit einbezogen werden. Damit erklärt sich die stärkere Bevorzugung der Ventralhälfte (Ventralattraktivität); denn zwischen dieser und dem dorsal liegendem abdominalen Stigmenpaar hat die Krümmung ihr Maximum. 6. Hypothesen zur Erklärung des mittleren Abstandes zwischen Duftquelle Stigma und Eingangsöffnung sind experimentell geprüft worden: a) Versuche mit Luftströmungen, künstlich erweiterten oder stufenweise verengten Abdominalstigmen ergaben keinen eindeutigen Hinweis für eine Orientierung der Larven nach einem Konzentrationsoptimum des Duftstoffes. b) Die Annahme, daß die Larven mit Hilfe ihrer Körperlänge den Abstand festlegen, konnte durch Amputation von Abdominalsegmenten der Larven widerlegt werden. c) Das Bewegungsverhalten der Larven wird durch einmaligen kurzen Kontakt mit dem Wirt umgestimmt. Das Muster dieser Suchbewegungen ändert sich charakteristisch je länger der Aufenthalt auf dem Wirt dauerte. Es wird vermutet, daß in diesen starren Bewegungsabfolgen Elemente enthalten sind, die den Abstand erklären könnten. III. Diskussion 1. Beobachtungen und experimentelle Befunde werden zu einer Vorstellung verknüpft, die den Ablauf der Orientierungshandlung der A. curtula-Eilarve am Wirt erklären kann. 2. Diskutiert werden Hinweise, die für den arterhaltenden Wert dieser Orientierungshandlung sprechen, und Möglichkeiten, einen Einblick in die Stammesgeschichte des Orientierungsverhaltens am Wirt bei der Gattung Aleochara zu erhalten.

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Experimental analysis of orientation behaviour of the Aleochara curtula goeze egg larva (Coleoptera: Staphylinidae) on the host

Summary There is an investigation of the behaviour of directed attack by the newly hatched larva of the roveparasitic beetle, Aleochara curtula Goeze, on his host, the puparium of the muscid, Calliphora erythrocephala Meig. I. The Phenomenon of Directed Host Attack 1. Independent of the host position in soil, the egg larva of Aleochara curtula gnaws the entry hole within a ringlike preference region at the posterior end of the puparium. 2. The morphological ventralhalf of this preference region is more often attacked (Ventralattractivity). 3. The force of gravity or another factor, which is effecting in direction of the gravity, has an influence on the distribution of the entry holes within the preference region. 4. In all proved host species the preference region of A. curtula lies at the posterior end of the puparium. At the same host the different positions of the preference regions of A. curtula and A. bilineata depend consequently on species-specific differences in the behaviour. 5. Orientation runs, which are interrupted by visits at a stigma, are carried out by the egg larva of A. curtula. II. Analysis of Directed Host Attack 1. The abdominal pair of the stigmata of the host serves the larva for a mark for finding the preference region. After covering these stigmata, the entry holes are gnawed no more at the posterior end of the host but at the anterior end near the prothoracal pair of stigmata. After covering both pairs of stigmata, the attack distributes all over the host surface. 2. The host stigmata are points of emergence for a volatile product. It is extractable with organic solvents and attractive for the larvae. 3. Chemical as well as mechanical factors are responsible for the experimental caused diffused attacks of the host surface. a) The diminution of the attack quote to 40% in absolutely odourless puparia pods and the appearance of unfinished entry holes are traceable missing of attractive substances. b) Experiments with differently formed host models of paraffine show, that the curvature of the surface is responsible for residual attacks to the odourless puparia pods. 4. After elimination of the curvature the larvae are able to a orientation to a normal scenting stigma, which is inserted in a plane membrane. They gnaw their entry holes into the membrane round the stigma within a ring-like preference region. Dependency to the age of the larvae from first till fourth day the response to this situation rises from 26 to 67%. Offering the larvae the curvature of the surface besides the stigma the attack quote of one day old larvae rises to 72%. 5. The distribution of the entry holes in experimentally altered puparia demonstrate, that the curvature of the host surface is a directing stimulus in the orientation behaviour. This accounts for the stronger preference of the ventralhalf (Ventralattractivity); because in normal puparia the curvature is maximal between the dorsal stigmata and the ventralhalf. 6. Hypotheses to explain the middle distance between scent mark stigma and entry hole are proved by experiments: a) Experiments with air, artificially widened or gradually narrowed abdominal stigmata don't point to orientation of the larvae by a maximal concentration of aromatic substance. b) The assumption, that the larvae would make use of their length to fix the distance could be disproved by amputation of abdominal segments. c) A change of larval locomotion is stimulated by a short contact with the host. The pattern of this searching actions changes characteristically with the duration of the contact. It is supposed, that these stereotyped actions contain elements, which could explain the distance. III. Discussion 1. Observations and experimental results are connected to an opinion, which could explain the termination of orientation behaviour of the A. curtula egg larva on its host. 2. Indications are discussed, which confirm a biological importance of this orientation action. Further are discussed prospects, which could give insight into the phylogeny of the orientation behaviour on the host in the genus Aleochara.

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Habilitationsschrift der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Würzburg.     

Genbedingte Störungen der Infloreszenz- und Blütenbildung

Zusammenfassung Mit Hilfe von Mikrotomschnitten werden die histologischen Verhältnisse in 2 Mutanten von Pisum sativum im Vergleich zur Normalform beschrieben, die durch Störungen in der Infloreszenz- bzw. Blütenbildung charakterisiert sind.Bei der Mutante 2228 unterbleibt die Ausdifferenzierung sporogener Zellen in den Antheren und Samenanlagen, während bei der Mutante 172A anstelle normaler Infloreszenzen vegetative Kurzsprosse ausgebildet werden. Vergleichende histologische Untersuchungen von Kurzsproß-, Hauptsproß- und Blütenblättern einerseits und von Kurzsproß- und Hauptsproß-Vegetationskegeln andererseits ergeben keine Anhaltspunkte für generative Restpotenzen in dieser Mutante.Zum Schluß werden die Ergebnisse im Zusammenhang mit vergleichbaren Fällen in der Literatur diskutiert, mögliche Ursachen für die Entstehung der Störungen aufgeführt und kurze Hinweise für eine experimentelle Weiterbearbeitung gegeben.

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Genetically determined abnormalities of inflorescence development and of flower formation

Summary In a histological study of two sterile mutants of Pisum sativum induced by X-rays and neutrons, respectively, the following results were obtained: Individuals of the mutant 2228 are characterized by failure to develop normal sexual organs. In the nucellus as well as in the anthers no sporogenous cells are differentiated. Instead, a homogenous mass of cells can be seen to fill the organs, it degenerates sooner or later. In the mutant 172 A no inflorescences are developed at all, so that the change from the vegetative to the generative phase of the plants is blocked. Instead of normal inflorescences so-called vegetative inflorescences are produced. Comparative histological studies showed that in this mutant there remain no residual generative potentialities in either the shoot tips or the leaves.

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Mit Unterstützung des Bundesministers für Wissenschaft und Forschung der Bundesrepublik Deutschland und der Euratom-I.T.A.L.

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Angenommen durch H. F. Linskens     

Elektronenmikroskopische Untersuchung der Zwittergonadenacini von Planorbarius corneus L. (Basommatophora)

Zusammenfassung In den Spitzenbereichen der Zwittergonadenacini fertiler Tiere der Pulmonatenspezies Planorbarius corneus sind drei Zelltypen stets gleichzeitig anzutreffen: Oocyten, Spermatiden und Begleitzellen. Die Abgrenzung der Acinusspitze gegen das interacinäre Gewebe hin bildet die Basalmembran des wandständigen Begleitzellepithels. Die Oocyten werden follikelartig von den ineinander verzahnten und durch Desmosomen verknüpften Begleitzellen umgeben. Nur in der Acinuskuppe liegen sie der hier stark verdickten Basalmembran unmittelbar auf. Die Spermatiden sitzen nur mit ihrem anterioren Zellpol den Begleitzellen apikal auf und sind durch Desmosomen mit ihnen verknüpft. Veränderungen der Ultrastruktur der Spermatiden während der Spermiohistogenese werden an drei gegeneinander abgrenzbaren Spermiohistogenesestadien aufgezeigt. Dabei finden die Kernstruktur, das Auftreten von Tubulikörpern und das Abstreifen des Restplasmas vom Mittelstück besondere Beachtung. Den recht uneinheitlich strukturierten Begleitzellen kommen für Oocyten und Spermatiden Ernährungs- und Transportfunktionen zu. Sie phagocytieren überfällige Geschlechtszellen. Es können jedoch trotz ihrer heteromorphen Struktur keine prinzipiell verschiedenen Begleitzelltypen mit jeweils nur einer spezifischen Funktion unterschieden werden. Das in früheren lichtmikroskopischen Arbeiten als Begleitzellprodukt beschriebene Kinoplasma erweist sich als kernwärts wanderndes Restplasma der Spermatiden.

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Electron microscopy of hermaphroditic gonad-acini of Planorbarius corneus L. (Basommatophora)

Summary Three species of cells always coexist in the tips of hermaphroditic gonad-acini of fertile Planorbarius corneus: oocytes, spermatids and auxiliary cells. The basement membrane of the auxiliary cell epithelium separates the acinus tips from the interacinary tissue. Like follicles the oocytes are enclosed by interlocked and desmosomically attached auxiliary cells. Only in the utmost tips of the acinus the oocytes are in direct contact with the here dilated basement membrane. The spermatids are attached to the auxiliary cells only with their anterior cell-pole and connected with these by desmosomes. Alterations of the spermatid-ultrastructure during the spermiohistogenesis can be studied in three separate stages of the spermiohistogenesis. Particular attention is given to the nuclear structure, the tubular bodies and the shedding of residual plasma from the middle-piece. The rather irregularly structured cells serve oocytes and spermatids as mediators for nutrition and transport. Occasionally occurs phagocytosis of germ-cells. Basically, even though their structures vary, auxiliary cells are not restricted to one specific function. The Kinoplasma-described in previous light microscopic studies as a product of the auxiliary cells, proves to be spermatidic residual plasma moving towards the nucleus.

Frau Prof. Dr. A. Nolte danke ich für Anregungen und ihr stetes Interesse am Fortschreiten dieser Untersuchung. Frau R. Dingerdissen, Abteilung für Elektronenmikroskopie des Physikalischen Instituts, gilt mein Dank für technische Assistenz am Elmiskop.     

Autolyse der zellwand bei den gameten von Chlamydomonas reinhardii

Zusammenfassung An der Gametenverschmelzung bei der heterothallischen, isogamen Grünalge Chlamydomonas reinhardii ist, wie an der Befruchtung bei höheren Organismen, ein lytischer Faktor beteiligt. Während des Kontaktes von und Gameten oder während einer, Isoagglutination von Gameten des einen Paarungstyps mit den isolierten Geißeln vom entgegengesetzten Paarungstyp wurde ein hitzelabiler, lytischer Faktor ins Nährmedium abgegeben. Auch Extrakte aus vegetativen und generativen Zellen von C. reinhardii enthielten lytische Aktivität. Unter der Einwirkung des extrahierten oder des sekretierten Autolysins fand eine partielle Lyse der Zellwände von Gameten und Zoosporen statt, die mit der Freisetzung von Protoplasten verbunden war. Die Präparate mit lytischer Aktivität lösten außerdem die Wände der Zoosporangien von C. reinhardii vollständig auf und setzten dabei Zoosporen frei.

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Autolysis of the cell wall from the gametes of Chlamydomonas reinhardii

Summary As in fertilization of higher organisms a lytic factor is involved in the mating reaction of the heterothallic isogamous green alga Chlamydomonas reinhardii. Lytic activity was found in the medium after copulation of and gametes, after isoaggllutination of gametes with isolated flagella, and of gametes with isolated flagella. A lytic factor could also be extracted from vegetative and generative cells of C. reinhardii. Partial lysis of cell walls from vegetative or generative cells accompanied by the release of protoplasts, and complete lysis of the walls from zoosporangia followed by the release of zoospores, were observed in the presence of the autolysin secreted by gametes under the above mentioned conditions or extracted from vegetative and generative cells.

     

Die Beziehungen der Entwicklungsphasen und des Funktionszustandes der innersekretorischen Drüsen zu den Wachstumsstufen des Hühnerembryos

Ohne ZusammenfassungXI. Mitteilung zu den Studien der Arbeitsgemeinschaft Prof. Dr. H.Wurmbach und Mitarbeiter über Steuerung von Wachstum und Formbildung durch Wirkstoffe. Reihe C: Morphogenetische Untersuchungen an Vögeln. (Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft)Meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Dr.Wurmbach, danke ich für die Überlassung des Themas und für wertvolle Unterstützung bei der Durchführung der Untersuchungen. Ferner gilt mein Dank dem Direktor des Instituts, Herrn Prof. Dr.Danneel, für die freundliche Förderung meiner Arbeit     

Quantification of rapid,transient increases in jasmonic acid in wounded plants using a monoclonal antibody

A monoclonal antibody (MAB JAH1-8-B4) for the analysis of 3R, 7R-jasmonic acid and its methyl ester is described. An IgG₁(kappa) immunoglobulin, MAB JAH1-8-B4, was used to set up a competitive enzymelinked immunoassay employing 3R, 7R-jasmonate coupled to alkaline phosphatase as tracer. The assay has a linearity range (logit/log) between 50 fmol and 50 pmol (approx. 10 pg-10 ng) of 3R, 7R-methyljasmonate, the assay standard. A procedure combining prepurification of plant extracts by solid-phase extraction, followed by high-performance liquid chromatography and quantitation has been worked out, which uses 4 g of fresh plant material and has a detection limit between 0.2 and 0.4 g of 3R, 7R-jasmonic acid (determined as its methyl ester) per kg of tissue, depending on the tissue. Internal standards of 3R, 7R-methyljasmonate, added to split samples during extraction as well as a second internal standard, 3R, 7R-methyljasmonate-[O-C³H₃], added to all samples prior to methylation, served to correct for workup losses and for the monitoring of Chromatographie separations. Using this assay, it was found that levels of jasmonic acid rise immediately and transiently in the tissues analyzed as a consequence of wounding. These data provide further and direct evidence for the hypothesis that wound-induction of the plant defense reactions is mediated by endogenous jasmonates.Abbreviations DHJA 9,10-dihydrojasmonic acid - ELISA enzyme-linked immunosorbent assay - GC-MS gas chromatography-mass spectrometry - HCy hemocyanin - HPLC high-performance liquid chromatography - JA jasmonic acid - MAB monoclonal antibody - ME methyl ester - PDA 12-oxo-phytodienoic acid This work was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft, Bonn, FRG, by the Fonds der Chemischen Industrie, Frankfurt, FRG (literature provision), and by the Ministerium fü Wissenschaft und Forschung des Landes Sachsen-Anhalt, Magdeburg, FRG. We thank Drs. M. H. Zenk and Z.-Q. Xia, Pharmazeutische Biologie, Universität München, FRG, for gifts of reference compounds. We are especially grateful to Dr. M. J. Müller from the same institute for GC-MS analyses.     

Glutamine synthetase oligomers and isoforms in sugarbeet (Beta vulgaris L.)

The -amino-N compounds that accumulate in the thickening storage root of sugarbeet (Beta vulgaris L.) were synthesized in the leaves (NO ₃ ^– nutrition) and also in the lateral roots (NH ₄ ⁺ nutrition). Ammonium stimulated glutamine synthetase (GS, EC 6.3.1.2) activity, especially in the lateral roots. With non-denaturing polyacrylamide-gel isoelectric focussing, simultaneously active charge-isomers of GS were separated in both leaves and roots. The leaf isoforms were active in an octameric and also in a tetrameric form. In the root only octameric isoforms were found. The tetramer was more active than the octamer in the leaf blade and vice versa in the leaf stem. Only the tetramer needed -mercaptoethanol for activity stabilization in vitro. A reactivation, however, of an inactive tetramer by the addition of thiol/thioredoxin was not possible. The same isoforms of GS were separated in different organs of sugarbeet but with different patterns of relative activity. The activity pattern depended also on the N-source of the plant. With increasing age of the plant the number of active GS isoforms declined in both leaves and roots although the in-vitro activity remained unchanged (NO ₃ ^– -fed plants) or even increased (NH ₄ ⁺ -fed plants).Abbreviations GS glutamine synthetase (E.C. 6.3.1.2.) - IEF isoelectric focussing - PAGE polyacrylamide gel electrophoresis This work was supported by a grant from Bundesministerium für Forschung und Technologie and by Kleinwanzlebener Saatzucht AG, Einbeck.     

Morphologische und statistische Untersuchungen an Zellkernen von Ratten und Mäusen zur Frage einer cytologischen Geschlechtsdiagnostik

Zusammenfassung An Blutausstrichen und Gewebsschnitten von männlichen und weiblichen Mäusen und Ratten wurde das Vorkommen von geschlechtsspezifischen morphologischen Kernmerkmalen untersucht. Die Kerne der neutrophilen Granulocyten weisen bei beiden Arten keine an den Kernanhängen erkennbare Geschlechtsdifferenz auf. An den Kernen der Parenchymzellen wurde für weibliche und auch für männliche Tiere ein positiver Geschlechtsnachweis auf Grund einer charakteristischen Chromatinverteilung geführt.Wir stimmen dem Vorschlag von Th. Lüers (1957) zu, die Begriffe Geschlechts-bestimmung und Geschlechtsdifferenzierung nur in ihrer ursprünglichen Bedeutung zu verwenden.     

Responses to iron deficiency in Arabidopsis thaliana: The Turbo iron reductase does not depend on the formation of root hairs and transfer cells

Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. Columbia wild type and a root hair-less mutant RM57 were grown on iron-containing and iron-deficient nutrient solutions. In both genotypes, ferric chelate reductase (FCR) of intact roots was induced upon iron deficiency and followed a Michaelis-Menten kinetic with a K _m of 45 and 54 M Fe^III-EDTA and a V _max of 42 and 33 nmol Fe²⁺·(g FW)^–1·min^–1 for the wild type and the mutant, respectively. The pH optimum for the reaction was around pH 5.5. The approximately four fold stimulation of FCR activity was independent of formation of root hairs and/or transfer cells induced by iron deficiency. Iron-deficiency-induced chlorosis and the development of a rigid root habit disappeared when ferric chelate was applied to the leaves, while FCR activity remained unchanged. The time course of the responses to iron deficiency showed that morphological and physiological responses were controlled separately.Abbreviations FCR ferric chelate reductase - FW fresh weight Thanks are due to Klaas Sjollema (Department of Electronmicroscopy, University of Groningen, The Netherlands) for help with the electron microscopy sample preparation and especially to Dr. Uwe Santore (Heinrich-Heine-University for electron microscopy. This work was supported by the SCIENCE programm of the European community; P.R.M.) and a Personal Research Grant by the Ministerium für Wissenschaft und Forschung of Nordrhein-Westfalen (P.R.M.) and last, not least by the productive discussions in ECOTRANS B.V.     

Epidermale Organe am Kopf von Morulius chrysophakedion (Cyprinidae,Ostariophysi, Pisces)

Zusammenfassung Im Kopfbereich von Morulius chrysophakedion liegen epidermale Organe in Gruppen beisammen. Im Gegensatz zu den oberflächlichen Perlorganen anderer Cyprinidae handelt es sich hierbei um voluminöse Einsenkungen der Epidermis in das darunter gelegene Bindegewebe, von dem aus gefäßführende Papillen in das Organinnere hineinziehen. Elektronenmikroskopische und histochemische Befunde sprechen für eine relativ hohe Stoffwechselaktivität der das Organ aufbauenden Polsterzellen, als deren Ergebnis eine Art Verhornung an der Organspitze vorliegt. Hinweise auf eine Funktion der epidermalen Organe von Morulius als Sinnesorgane wurden nicht gefunden; sie müssen daher von den Fahrenholzschen Organen der Dipnoi und Brachiopterygii unterschieden werden.

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Epidermal organs on the head of Morulius chrysophakedion (Cyprinidae, Ostariophysi, Pisces)Histochemical and electron microscopical study of the so called flask-shaped organs of Labeo

Summary There are groups of epidermal organs in the head region of Morulius chrysophakedion. In contrast to the superficial perlorgans of some other Cyprinidae these organs are formed by an infolding of epidermis into the connective tissue beneath. From this tissue vessels reach into the interior of the organ. Electron microscopical and histochemical data give evidence of a relatively high metabolic activity in the Polsterzellen from which the organ is built up. These cells give rise to a keratinized area at the top of the organ. There is no evidence that the epidermal organ has the function of a sense organ as in the organs of Fahrenholz in Dipnoi and Brachiopterygii.

Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.