Role of environment during diapause on the phenology of Chrysoteuchia topiaria (Lepidoptera: Pyralidae)

The time prepupae of Chrysoteuchia topiaria (Zeller) collected from the field required to complete diapause development, pupate and emerge as adults decreased progressively during winter. Short daylengths (12 hr light, 12 hr dark) retarded development during diapause and the subsequent adults emerged later than those insects exposed to long days (16 hr light, 8 hr dark). Also, the time required for adults to emerge decreased as temperature increased. Diapausing insects remained sensitive to short photoperiods through the winter and beyond the transition from short to long days in spring. However, the phenological emergence of adults does not occur solely because a particular threshold of photoperiod or temperature was exceeded whereby development resumed, but rather, because of the cumulative effects of time, temperature and daylength during diapause.

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Zusammenfassung Chrysoteuchia topiaria (Zeller) überwintert als Präpuppe, verpuppt sich im Frühjahr und schlüpft dann als Imago Ende Mai und im Juni. Die Falter legen Eier, die innerhalb 10–14 Tagen schlüpfen, und die entstehenden Raupen sind im Oktober erwachsen und diapausieren als Präpuppen. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Wirkungen von Temperatur und Photoperiode während der Diapause-Entwicklung auf die nachfolgende Phänologie dieses univoltinen Rasenzünslers.Die Zeit, welche im Freien gesammelte Präpuppen benötigten, um die Diapause-Entwicklung zu vollenden, sich zu verpuppen und als Falter zu schlüpfen, nahm während des Winters fortschreitend ab. Kurztag (12 Std Licht, 12 Std Dunkelheit) verzögerte die Entwicklung während der Diapause und die folgenden Erwachsenen schlüpften später als diejenigen, die Langtag (16 Std Licht, 8 Std Dunkelheit) ausgesetzt waren. Ebenso verringerte sich die Zeit, die bis zum Schlupf der Falter gebraucht wurde in dem Maße, wie die Temperatur anstieg. Die diapausierenden Insekten blieben während des Winters und auch nach dem Übergang von Kurzzu Langtag im Frühling für Kurztag sensibel. Jedoch phänologisch tritt der Schlupf der Falter nicht allein deshalb ein, weil die entsprechenden Schwellenwerte für Tageslänge und Temperatur überschritten wurden und damit die Entwicklung wieder aufgenommen werden konnte, sondern vielmehr infolge der kumulativen Wirkung von Zeit, Temperatur und Tageslänge während der Diapause.

     

Versuche über Photoperiodismus III

Zusammenfassung An den Lupinenartenluteus, angustifolius, albus undmutabilis wurden 1934 und 1935 Tageslängenversuche durchgeführt.Blüte, Ansatz und Reife vonL. angustifolius undL. luteus erfuhren bei 12-Stundentag eine starke Verzögerung gegenüber dem Normaltag.Im übrigen zeigten die beiden Arten bei den Tageslängenversuchen selbst sowie auch beim Vergleich mit den Ergebnissen von Saatzeitversuchen ein so widerspruchvolles Verhalten, daß die Frage nach ihrer photoperiodischen Reaktionsweise als nicht geklärt angesehen werden muß.Es wird vermutet, daß bei den vorgenannten Arten neben der Tageslänge auch Temperatur und Feuchtigkeit einen großen Einfluß auf den Entwicklungsrhythmus ausüben. L. albus erwies sich bis auf kleine Abweichungen als ziemlich unempfindlich gegen Veränderungen der Tageslänge. L. mutabilis ist ebenfalls als tagneutral zu bezeichnen.Die Versuche werden in Vergleich gesetzt zu denen anderer Autoren und die Ergebnisse im Hinblick auf den Anbau und die Züchtung der Lupinenarten besprochen.     

Über den Einfluss der Tageslänge nach der photoperiodischen Induktion auf die Infloreszenzen vonKalanchoë Blossfeldiana

Zusammenfassung Den Pflanzen wurde ein Blühimpuls durch verschieden lange Behandlung mit 9stündigem Kurztag (während 2, 8 und 16 Tagen) gegeben und die Entwicklung der Infloreszenzen im anschließenden 12-, 18- und 24stündigen Tag beobachtet. Sie war je nach der Tageslänge sehr verschieden. Die Belichtungsdauer während der Entwicklung der Blüten übt also einen starken Einfluß auf das Blühergebnis aus. Zwischen 18- und 24stündigem Langtag war aber kein statistisch zu sichernder Einfluß feststellbar; beide wirkten gleich stark verzögernd gegenüber 12stündigem Tag, wobei die für das Blühen sehr viel günstigere Wirkung des 12-Std-Tages aber daher kommt, daß er fürKalanchoë Bloßfeldiana noch blühfördernde Kurztagswirkung hat.Mit 6 Textabbildungen. Wilhelm Ruhland zum 75. Geburtstag.     

Über die Wirkung der Tageslänge vor der Kurztaginduktion auf die Blütenbildung von Kalanchoë Blossfeldiana

Zusammenfassung Kalanchoöe Bloßfeldiana-Pflanzen wurdenvor der Kurztaginduktion während 4 Wochen dem Langtag ausgesetzt.Dadurch entstand eine Hemmung in der Blütenbildung. Sie äußerte sich sowohl im Zeitpunkt des Erscheinens der Infloreszenzen wie in der Anzahl der Blüten und in der Stärke der Verlaubung der Brakteen.Die Hemmung war um so stärker, je größer die Tageslänge (oberhalb der kritischen Tageslänge) während der Langtagbehandlung war. Ohne Langtagvorbehandlung entstanden an den Pflanzen 500–600 Blüten, durch die Vorbehandlung konnte ihre Zahl auf weniger als 1 je Individuum herabgedrückt werden.Die bekannte Hemmung der Kurztagpflanzen durch den Langtag greift also nicht (oder nicht nur) an dem bereits an der Pflanze vorhandenen oder gleichzeitig während des Langtageinflusses in Bildung begriffenen blütenbildenden Prinzip (Blühhormon) an, sondern es muß sich um einen unabhängig davon entstehenden Komplex handeln, der in der Pflanze auch dann gebildet wird, wenn überhaupt noch keine Blühinduktion vorhanden ist.Mit 5 Textabbildungen.     

Diapause and its termination in the psychid moth, Thyridopteryx ephemeraeformis

The embryo of Thyridopteryx ephemeraeformis (Lepidoptera: Psychidae) diapauses in an early stage of blastokinesis. The diapause is probably obligatory since the parents cannot be induced to lay non-diapausing eggs by rearing them from egg to adult at various combinations of two constant temperatures and long and short days of constant duration. The length of the photophase has no affect on the termination of diapause. Eggs exposed to fluctuating outdoor temperatures terminated diapause sooner, much more synchronously, and with far less mortality than did eggs exposed to similar photoperiods and a constant temperature of 4°. Diapause termination did not proceed any better at constant temperatures of -1°, 10° or 15°.

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Zusammenfassung Der Embryo von Thyridopteryx ephemeraeformis befindet sich in einem frühen Stadium der Blastokinesis in Diapause. Die Diapause ist offenbar obligatorisch. Auch wenn die Zucht vom Ei zum Adulten bei verschiedenen Kombinationen zweier Temperaturen und von Langtag und Kurztag erfolgt, können die Eltern nicht zum Legen von Nichtdiapauseeiern veranlasst werden. Die Tageslänge hat keine Wirkung auf die Beendigung der Diapause. Eier, die schwandenden Freilandtemperaturen ausgesetzt werden, beendeten die Diapause schneller, viel besser synchronisiert und mit viel weniger Mortalität als Eier, die bei ähnlichen Tageslängen und einer konstanten Temperaturen von 4° ausgesetzt waren. Die Diapause wurde auch nicht besser beendet bei konstanten Temperaturen von -1°, 10° oder 15°. Der Umstand, dass schwankende Temperaturen die Diapause besser beenden als konstante Temperaturen zeigt an, dass die Diapausebeendigung auf mindestens zwei Prozessen mit verschiedenen Temperaturoptima beruht.

     

Züchtung auf zwei Samen pro Hülse bei Rotklee (Trifolium pratense L.)

Zusammenfassung Rotklee bildet in der Regel nur einen Samen pro Hülse aus, obgleich der Fruchtknoten mindestens zwei Samenanlagen besitzt und beide Samenanlagen in den allermeisten Fällen befruchtet werden. Eine gewisse Zeit nach der Befruchtung stirbt ein Embryo ab. Die Rotkleesamenerzeugung könnte verbessert und sicherer gestaltet werden, wenn es gelänge, Formen zu züchten, die anstatt eines Samens pro Hülse zwei Samen ausbilden. In einem aus mehreren Sorten und Herkünften bestehenden sehr heterogenen Material konnte mit Hilfe einfacher Selektion der Anteil Hülsen mit zwei Samen pro Hülse innerhalb von 5 Generationen von durchschnittlich 0,6% auf 30,0% erhöht werden; die Höchstwerte zweisamiger Hülsen pro Pflanze stiegen innerhalb der gleichen Zeit von 7,1 auf 73,5%. Werden von Pflanzen mit einem hohen Anteil doppelsamiger Hülsen die Samen aus einsamigen Hülsen einerseits und die aus zweisamigen Hülsen andererseits getrennt ausgesät und untersucht, so ist der Anteil Hülsen mit 2 Samen in beiden Nachkommenschaftsgruppen etwa gleich hoch. Aus diesen Ergebnissen kann gefolgert werden, daß die Ausbildung von 2 Samen pro Hülse bei Rotklee genetisch bedingt ist. Morphologisch gesehen hängt nachPandey (1955) die Ausbildung des zweiten Samens pro Hülse von der Lage der Samenanlagen im Fruchtknoten zueinander ab. Es wird vermutet, daß hier ein lagemäßig bedingter Ernährungseffekt wirksam ist.Die Untersuchungsergebnisse über das Auftreten von zwei Samen pro Hülse an 42 gleichen Pflanzen einmal in einem guten (1959) und ein anderes Mal in einem schlechten (1960) Rotkleesamenjahr lassen erkennen, daß neben der genkontrollierten Wirkung die Umweltverhältnisse, insbesondere die Witterung, einen nicht zu unterschätzenden Einfluß auf die Ausbildung von 2 Samen pro Hülse ausüben.Die Samen aus doppelsamigen Hülse wiesen gegenüber den aus einsamigen im Durchschnitt ein um 9,8% niedrigeres Tausendkorngewicht auf.Mit 5 AbbildungenHerrn Professor Dr.Oberdorf zum 65. Geburtstag gewidmet     

Diapause of the southwestern corn borer, Diatraea grandiosella: Utilization of fat body and haemolymph reserves

The utilization of metabolic reserves of mature southwestern corn borers held in two regimes (23° 12L:12D and 30° 24L:0D) which permitted different rates of diapause development was studied. Diapause larvae which had been reared on a meridic diet or host-plant tissue were compared. Data were obtained on the fate of lipid, glycogen, protein and amino acid reserves of the fat body and haemolymph during diapause. The major results showed that lipids comprised ca. 80% of the fat body dry weight and formed the principal reserve of diapause larvae. Thin layer chromatographic analyses showed that triglycerides made up >90% of the fat body lipids. Protein, amino acids and glycogen were found to be of secondary importance during diapause since they made up <15% of the fat body dry weight. In contrast, the haemolymph had a high protein and low amino acid, lipid, and glycogen content. Haemolymph proteins supplemented the fat body lipid reserves and were drawn upon during the later stages of diapause.

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Zusammenfassung Die Art und das Schicksal der Stoffwechselreserven des Fettkörpers und der Haemolymphe diapausierender Südwest-Maiszünsler, Diatraea grandiosella, wurden untersucht. Im Labor herangezogene und im Freien gesammelte junge Diapause-Raupen wurden zwei verschiedenen Regimen unterworfen, welche signifikant verschiedene Diapause-Entwicklungsraten gewährleisteten: 23° 12L:12D und 30° 24L:0D. Als Daten wurden festgestellt: Verpuppungsraten, Gesamtkörpergewicht und der Verbrauch der Fett-, Glykogen-, Protein- und Aminosäure-Reserven des Fettkörpers und der Haemolymphe während der Diapause unter beiden Bedingungen. Obwohl die Freilandraupen im allgemeinen größer als die Labortiere waren, wurden doch wenig qualitative Unterschiede zwischen beiden Gruppen gefunden. Als Hauptergebnis zeigte sich, daß die Fette, die 80% des Fettkörper-Trockengewichts ausmachen, die hauptsächliche Stoffwechsel-Reserve darstellen. Sie bestehen überwiegend (>90%) aus Triglyceriden und wurden während der Diapause allmählich verbraucht. Eiweiß, Aminosäuren und Glykogen machen nur weniger als 15% des Fettkörper-Trockengewichts aus. Im Gegensatz dazu wies die Haemolymphe der diapausierenden Raupen einen relativ hohen Eiweiß- und geringen Aminosäure-, Fett- und Glykogen-Gehalt auf. Haemolymphe-Proteine ergänzten die Fettreserven des Fettkörpers und wurden während der späteren Stadien der Diapause abgebaut.

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Contribution from the Missouri Agricultural Experiment Station, Columbia, as journal series no. 6546.     

Über den Zusammenhang zwischen Membranbau,Wuchsstoffwirkung und der Sukkulenzzunahme von Kalanchoe Blossfeldiana im Kurztag

Zusammenfassung Es wurden im Lang- sowie im Kurztag gewachsene Pflanzen vonKalanchoe Bloßfeldiana auf den Feinbau und die Dehnbarkeit ihrer Zellwände, auf ihren Wuchsstoffgehalt sowie ihre osmotischen Werte hin geprüft. Außerdem wurden auch im Langtag herangewachsene, aber später in den Kurztag übertragene Lang-Kurztagspflanzen in den Kreis dieser Untersuchungen gezogen.Im Mesophyll des im Langtag gewachsenen, nicht sukkulenten Blattes besitzen alle Zellen trotz ihrer annähernd isodiametrischen oder sogar etwas quergestreckten Gestalt deutliche Röhrenstruktur in bezug auf den Dickendurchmesser des Blattes. Die Zellen sind also in ihrem Membranfeinbau so ausgestaltet, daß sie für die bei Kurztagseinwirkung auftretende starke Streckung der Zellen, welche zum Sukkulentwerden der Kurztagsblätter führt, auch vom physikalischen Gesichtspunkte aus gesehen besonders geeignet erscheinen.Die Wanddehnbarkeit sowie vor allem die im lebenden Blatt herrschende Turgorspannung ist im Kurztagsblatt wesentlich größer als im Langtagsblatt.Diese Unterschiede können nicht auf verschieden großen Wuchsstoffgehalt oder auf verschieden große Empfindlichkeit auf den vorhandenen Wuchsstoff zurückgeführt werden; denn der Auxingehalt der Kurztagspflanzen ist wesentlich geringer als der von im langen Tage gewachsenen, und auch durch Zufuhr von zusätzlichem Wuchsstoff können keine Sukkulenzsteigerung und keine Beeinflussung der Zellwanddehnbarkeit erzielt werden.Die osmotischen Werte der Kurztagsblätter sind wesentlich niedriger als die von Langtagsblättern. Sukkulente Exemplare vonKalanchoe Bloßfeldiana gleichen auch in dieser Beziehung nicht nur morphologisch, sondern auch physiologisch dem Typus reiner Sukkulenten.Die Lang-Kurztagspflanzen standen in jeder Beziehung zwischen den nur im langen oder kurzen Tag erwachsenen Pflanzen; der im langen Tag angelegte morphologisch-physiologische Typus wurde durch den mehrwöchigen Aufenthalt im Kurztag auch in bezug auf die hier untersuchten Größen noch stark umgeprägt.Mit 4 Textabbildungen (7 Einzelbildern).     

Über die induktion der diapause und der ausbildung der saisonformen bei Aleurochiton Complanatus (Baerensprung) (Homoptera aleyrodidae)

Zusammenfassung der Ergebnisse Der Saisondimorphismus der Puparien der auf Spitzahorn (Acer platanoides) lebenden, normalerweise bivoltinen Aleyrodide Aleurochiton complanatus (Baerensprung) wird in erster Linie von der Tageslänge induziert, die während der Embryonal- und frühen Larvalentwicklung herrscht.Bei Photoperioden unter 17–18 Std Licht pro Tag entstehen stärker sklerotisierte und pigmentierte Winterpuparien, die ein weißles Wachsmuster tragen. Die zarteren, fast pigmentfreien, kleinen Sommerpupa rien, die keine zusätzliche Wachsbedeckung aufweisen, entwickeln rich bei Langtag jenseits dieser kritischen Photoperioden jedoch nur, wenn sich gleichzeitig das Ahornlaub im Zustand der Reife befindet und vorwiegend assimilatorisch tätig ist. Solange es noch wächst, vor allem aber wenn es altert, vergilbt und trockener wird, entsteht trotz Langtag ein mehr oder weniger hoher Prozentsatz Winterpuparien.Im Sinne der Kennedyschen Vorstellungen über den Einfluß des Blattalters auf die Entwicklung der Aphiden wird angenommen, daß die Sommerpuparienbildung durch N-arme Nahrung begiinstigt wird, wäh rend aminosäurereiehe Phloemsäfte die Winterpuparienbildung fördern.Neben den morphologischen Unterschieden weisen die saisondimorphen Aleurochiton-Puparien auch eine physiologische Verschiedenheit hinsichtlieh ihrer Weiterentwicklung auf, nämlich in der Ausprägung der Dormanz bis zum Schlüpfen. Die Sommerpuparien sind stets nach wenigen Tagen schlupffähig (Subitanpuparien), die Winterpuparien können dagegen erst nach einer mehr oder weniger langen Latenzzeit, vielfach nur nach Absolvierung einer typischen Diapauseentwicklung unter niederer Temperatur, schlüpfen.Da die kritische Tageslange für die volle Diapauseinduktion erst bei 16 Std Licht pro Tag liegt und ihre Wirkung sich erst mit zunehmender Larvalentwicklung voll entfaltet, bilden sich diapausierende Winter puparien nur, wenn wenigstens in den letzten Larvenstadien Photoperioden unter 16/8 herrschen.In dem Bereich zwischen 16/8 und 18/6 Bowie bei Kurztag zu Beginn und Langtag am Ende der Larvalentwicklung entstehen dagegen physiologische Übergangsformen, die eine mehr oder weniger verzogerte Entwicklung bis zum Schlüpfen (Prolongation), morphologisch zugleich aber Winterpupariencharakter aufweisen (Bog. Prolongationspuparien).Morphologische Übergangsformen treten viel seltener auf, da die morphologische Induktion (Änderung der Wachstumsrate) eine wesentlich steilere Gradation aufweist als die Dormanzprägung. Solche Intermediärpuparien stehen hinsichtlich ihrer Weiterentwicklung bis zum Schlup fzwischen den Subitan-(Sommer-)Puparien und den Prolongationspuparien.Übergangs-(Intermediar- und Prolongations-)Puparien entstehen auch, wenn ungeeignete Zustände des Substrats (s. oben) die Auswirkung von Langtagbedingungen unterdrücken.Trotz der durch verschiedene Lage der photoperiodischen Schwellen bedingten Verschiebung in der Koppelung von Saisonform und Dormanzgrad wird angenommen, daß beide Erscheinungen Auswirkungen des gleichen Ursachenkomplexes sind, veil nicht nur beide photoperiodisch induziert werden, sondern im Langtagbereich auch der gleichen Beeinflussung durch den physiologischen Zustand des Wirtes unterliegen.Neben dem physiologischen Zustand des Blattes scheint die Wüchsigkeit der Wirtspflanze im ganzen von Bedeutung zu sein.Andere Umweltfaktoren, wie die Lichtintensität und die Lichtqualität im physiologischen Normalbereich Bowie die Temperatur, haben dagegen offensichtlich keinen direkten Einfluß auf die Saisonformenbildung.Diese Laborergebnisse vermögen sowohl systematische Beobachtungen an Wildpopulationen (1961) wie Befunde mehrerer Freiland-Beutelzuchten der Jahre 1959–1961 zwanglos zu erklären: vor allem die Tatsache, daß in der ersten Generation neben Sommerpuparien mehr oder weniger zahlreiche, gegebenenfalls bis zu 100% Winterpuparien auftreten können, d. h. der Saisondimorphismus nicht rein alternativ und unabdingbar auftritt. Schon infolge der in unseren Breiten relativ beschränkten Herrschaft optimaler Langtage von >17 Std Licht, die unter Einrechnung der photoperiodisch wirksamen Dämmerung etwa vom 1. Juni bis 10. Juli dauert, kann bei der natürlichen zeitlichen Streuung der individuellen Entwicklungsabläufe gar nicht erwartet werden, daß sich die sensible Phase aller Populationsglieder genau mit dieser Zeit deckt und somit in der ersten Generation ausschließlich Sommerpuparien entstehen. Vor allem fällt aber die dafür außerdem notwendige Phase der Wirtsentwicklung nicht überall und nicht in jedem Jahr in diese Periode, so daß unter Umständen, etwa wenn infolge von Dürre die Alterung der Blatter Schon frühzeitig eingesetzt hat, selbst bei Langtag überhaupt keine Sommerpuparien gebildet werden können.Bei dem an Feldahorn (Acer campestre) lebenden Aleurochiton acerina Hpt. und bei Nealeurochiton pseudoplatani (Visnya) auf Bergahorn (Acer pseudoplatanus) scheinen prinzipiell ähnliche Verhältnisse vor zuliegen, allerdings mit der Tendenz; die Entwicklung bei ersterem mehr zur bivoltinen, bei letzterem mehr zur monovoltinen Seite zu verschieben.Da es sich in allen Fallen um eine fakultative Diapause handelt, kann sich in der Zucht eine ununterbrochene Folge von Sommerpuparien-Generationen entwickeln, wenn bei Langtag von 18/6 turgeszentes reifes Ahornlaub zur Verfügung stellt. Aber auch auf Ahornblättern anderer Kondition ließen rich über Prolongationspuparien drei vollständige Generationen von Aleurochiton complanatus pro Jahr erzeugen.So stellt die Entwicklung von Aleurochiton ein weiteres Beispiel für die Verknüpfung von Diapause-Nondiapause-Prozessen m it Saisonformenbildung dar, freilich mit merkwürdigen Divergenzen der Erschei nungsformen im einzelnen, die vor allem auf dem Einfluß der Wirtspflanze sowie auf der außerordentlichen Varianzbreite der Dormanz beruhen.

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Summary The seasonal dimorphism of the puparia of the normally bivoltin Aleurodide Aleurochiton complanatus inhabitating norway maple (Acer platanoides) is induced in first line by the day length during embryonal and early larval development.With photoperiods below 17–18 hours light per day strongly sklerotizised and pigmentated winter-puparia arise, additional bearing a white wax pattern. The more tender, nearly pigmentless, smaller summer-puparia develop in long days beyond this critical photoperiod, provided indeed the maple leaves being in a mature condition, that means in a mainly assimilating state. As long as they are growing, but above all as they become older, yellow and withered, a more or less high percentage of winter-puparia develops in spite of a long day regime.Corresponding to the conceptions of KENNEDY about the effects of leaf age on the development of aphids the formation of summer-puparia is suggested to be favoured by N-poor nutrition, that of winter-puparia in contrast by phloem sap rich of amino-acids.Besides the morphological differences the seasonal-dimorph Aleurochiton-puparia also exhibit a physiological divergence of their further development up to the moult. The summer-puparia are ready to moult always after a few days (subitan-puparia), the winter-puparia in contrast only after a more or less enlarged latence period, frequently only after termination of a typical diapause development in a lowered temperature.As the critical day length for a complete induction of diapause lies near 16 hours light per day, unfolding its effect only with the advancing larval development, diapausing winter-puparia (diapause-puparia) are formed only if there are photoperiods below 16L 8D during the last larval instars.Contrary between the photoperiods of 16L 8D and 18L 6D as well as with short days at the beginning and long days at the end of the larval development physiological intermediates arise, which experience a more or less prolonged development up to the moult (prolongation-puparia) but simultaneously show the characters of winter-puparia.Morphological intermediate stages are found more rarely, as the morphological induction (change of growing rate) exhibits a steeper gradient than the induction of dormancy. In regard of their further development these intermediate puparia range between the nondia-pausing subitan-puparia and the prolongation-puparia.Intermediate and prolongation-puparia as well develop also if unsuitable conditions of the host plant (young or old leaves) suppress the effects of long day.In spite of the shifting of the relation between seasonal form and dormancy graduation due to the difference of their critical photoperiods and sensibility periods both phaenomena are considered to be results of the same causal connection, as both not only are induced by the photoperiod but also influenced by the physiological stage of the host plant ander long day conditions.Other environmental factors as light intensity and light quality (within normal physiological limits) as well as temperature do not appear to have any direct effect on the seasonal dimorphism.These findings explain observations on a free living population 1961 and the results of Aleurochiton-breedings in nylon bags on maple twigs in the field (1959–1961) as well.. specially the fact that in the first generation besides summer-puparia there may be winter-puparia in a more or less great number, eventual up to 100 %, and that therefore the seasonal dimorphism is scarcely realized in a purely alternative and absolute form. Owing to the limited regime of long days of more than 17 hours light in temperate latitudes, inclusive of the photoperiodically effective dusk and dawn lasting only from June 1 to July 10, an absolute congruence of the sensible stage of all population members with this period is not to be expected, the more as there is a broad variation in the dates of individual development. Therefore the exclusive formation of summer-puparia in the first generation is nearly impossible, especially as the necessary assimilatory stage of the maple leaves too may not fall together precisely with this period in any case.With Aleurochiton acerina Hpt. inhabitating the field maple (Acer campestre) and with Nealeurochiton pseudoplatani (Visnya) on sycamore (Acer pseudoplatanus) similar reactions seem to be realized.As the diapause is a facultative one in all cases an uninterrupted sequence of summer-puparia generations develops in the greenhouse, if long day of 18 hours light or more and mature turgescent maple leaves are always present. On maple leaves of other conditions three full generations of prolongation -puparia could be reared within one year.

     

Wing polymorphism in Aphids IV. the effect of temperature and photoperiod

High temperatures and long days favour apterous development in Aphis craccivora Koch. Temperature was found to influence both prenatal and postnatal control of form while photoperiod was only found to influence prenatal control. It is suggested that when temperature and daylength are high and long enough to suppress sexual development in aphids, they also suppress alate development, but alate development can proceed in the presence of other factors such as crowding and poor host plant. The threshold of response of aphids to these stimuli is influenced by the temperature and photoperiod which they have experienced. There is some evidence which suggests that in prenatal form control temperature and photoperiod can act directly on the embryos.

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Zusammenfassung In temperaturkonstanten Räumen wurden unter kontrollierten Bedingungen Versuche über die Auslösung des Flügelpolymorphismus bei Aphis craccivora Koch und Aphis fabae Scop. durchgeführt. Die Blattläuse wurden bei verschiedenen Temperaturen und Tageslängen isoliert auf Blattscheiben gehalten, die aus Blättern ihrer Wirtspflanzen ausgeschnitten waren. Es ließ sich zeigen, daß bei Aphis craccivora sowohl Temperatur wie Photoperiode die praenatale Formdetermination beeinflussen können und daß die Temperatur, aber nicht die Photoperiode, die postnatale Formbildung beeinflussen kann. Niedere Temperaturen und kurze Tageslängen begünstigen die Entwicklung von Geflügelten, hohe Temperaturen und lange Tage dagegen die der Ungeflügelten. Bei Aphis fabae wurde nachgewiesen, daß Larve, die sich normalerweise zu Gynoparen entwickelt hätten, durch Aufzucht bei hohen Temperaturen zur Entwicklung in ungeflügelte Virginopare veranlaßt werden konnten und daß Dekapitation von ungeflügelten Aphis fabae, die geflügelte Virginopare produzierten, diese zur Produktion ungeflügelter Virginoparer umstimmte, daß aber die Dekapitation von Läusen, die geflügelte Gynopare hervorbrachten, keinen Einfluß auf die Form der Nachkommen ausübte, die sie daraufhin lieferten. Es wird vermutet, daß bei der praenatalen Formdetermination Temperatur und Photoperiode einen direkten Einfluß auf den Embryo haben. Wenn sie genügend hoch bzw. lang genug sind, um die Entwicklung von Sexuales zu verhindern, unterdrücken sie auch die Geflügeltenbildung, aber die Geflügeltenentwicklung kann trotzdem fortschreiten, wenn Reize vorhanden sind, die wie Zusammenpferchung mit anderen Läusen oder ungünstige Wirtspflanzen zusätzlich die Geflügeltenbildung begünstigen.

     

Larval diet with a starter phase for mass-rearing Ceratitis capitata: substitution and refinement in the use of yeasts and sugars

Replacing commercial granular sucrose by inexpensive sugar-cane molasses in the finisher bulk phase of the Seibersdorf standard larval diet with starter (SLDS) for Ceratitis capitata (Wiedemann) (Diptera: Tephritidae) had no detrimental effect on larval stage duration, pupal size, pupal recovery from hatched eggs, adult emergence, and adult flight ability. When a low-cost yeast from Cairo replaced Schwechat brewer's yeast in the Seibersdorf standard larval diet without the starter (SLD), all quality measurements except the larval stage duration were improved by 5–10%, the increase found significant for adult emergence and flight ability. When sugar and Schwechat yeast were replaced by molasses and Cairo yeast, respectively, in both starter and finisher phases of the SLDS, all quality measurements except the pupal size were affected negatively, the difference from control found almost always significant for larval stage duration and pupal recovery. When the SLDS diet contained molasses and Cairo yeast, molasses could be reduced in the finisher by 50% with no significant reduction on any of the quality measurements except the pupal size which was reduced by 6%. A similar reduction of Cairo yeast resulted in a significant reduction of both pupal recovery (by 26%) and adult emergence (by 18%). Yeast could be reduced by 50% only when molasses was simultaneously increased by 25%. Finally, in the starter phase of SLDS sodium benzoate or citric acid could be reduced considerably without a significant effect on any of the quality measurements.

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Zusammenfassung Der Ersatz von kommerziell verfügbarem, granuliertem Rübenzucker durch billige Zuckerrohrmelasse in der Endkomponente der in Seibersdorf für die Massenaufzucht von Ceratitis capitata (Wiedemann) (Diptera: Tephritidae) verwendeten Standard-Larven-Diät mit Starter (SLDS) hatte keine negativen Auswirkungen auf (i) die Dauer des Larvenstadiums (ii) die Größe der Puppen (iii) die Entwicklung der Puppen nach dem Schlüpfen sowie auf (iv) die Entwicklung und (v) die Flugfähigkeit erwachsener Fruchtfliegen. Desgleichen führte ein Ersatz von Schwechater Brauhefe durch billige Hefe aus Kairo in der standardisierten Seibersdorfer Larvendiät ohne Starter (SLD) zu einer 5–10% igen Verbesserung der bewerteten Qualitätsparameter mit Ausnahme der Dauer des Larvenstadiums; die Entwicklung und Flugfähigkeit erwachsener Fliegen war zudem signifikant verbessert.Bei Ersatz von Zucker und Schwechater Brauhefe durch Melasse bzw. Hefe aus Kairo sowohl in der Starterphase als auch in der Endkomponente der SLDS wurden alle bewerteten Qualitätskriterien mit Ausnahme der Größe der Puppen negativ beeinflußt; signifikant verschlechterte Werte zu den Kontrollen traten insbesonders bei der Dauer des Larvenstadiums und der Entwicklung der Puppen auf. Enthielt dagegen die SLDS-Diät Melasse und Hefe aus Kairo, so konnte der Melasseanteil in der Endkomponente der Diät ohne signifikante negative Auswirkungen auf die Qualitätskontrollmerkmale um 50% verringert werden; nur die Größe der Puppen war um 6% reduziert. Eine gleich große Verringerung des Anteils an Kairohefe führte zu einer signifikanten Reduktion der Entwicklung der Puppen (um 26%) und der Entwicklung erwachsener Fliegen (um 18%). Hefe aus Kairo konnte nur dann um 50% vermindert werden, wenn der Melasseanteil gleichzeitig um 25% erhöht wurde.Letztendlich konnte Natriumbenzoat oder Zitronensäure in der Starterphase der SLDS ohne significante Auswirkungen auf die bewerteten Qualitätskriterien wesentlich reduziert werden.

     

Untersuchungen zur Aufnahme und Umwandlung C14-markierter Phenole durch die Pflanze

Zusammenfassung Die Aufnahme durch die Wurzeln und die Verteilung der Aktivität von Carboxyl-C¹⁴-markierter p-Hydroxybenzoesäure, Vanillinsäure sowie Syringasäure wird bei Weizenkeimpflanzen unter sterilen Bedingungen untersucht. Die Versuchsanordnung zur Sterilisation der Samenkörner und sterilen Anzucht wird beschrieben.Die applizierten Phenolcarbonsäuren werden von den Pflanzen aufgenommen, und die Aktivität verteilt sich über die gesamte Pflanze. Aus den Autoradiogrammen der Pflanzen und der Aktivitätsverteilung ist zu sehen, dass die markierten Verbindungen im Sproß besonders in den während der Inkubationszeit gebildeten Organen angereichert sind. Eine Verlängerung der Inkubationszeit führt zu einer vermehrten Aufnahme der markierten Phenolcarbonsäuren in die Pflanze. Die Aufnahme in die Wurzel und die Verlagerung in den Sproß erfolgt maximal bei einem pH-Wert der Nährlösung, der dem pK-Wert der applizierten Substanz entspricht. Aus den Carboxyl-C¹⁴-markierten Phenolcarbonsäuren wird von den Pflanzen ein relativ hoher Anteil an markiertem Kohlendioxid freigesetzt, wobei zwischen dem in die Pflanze aufgenommenen Anteil und dem freigesetzten markierten CO₂ eine Relation besteht. Mit zunehmender Zahl der Sauerstoff-funktionen am aromatischen Ring läuft eine erhöhte Abspaltung der Carboxylgruppe parallel. Eine Erhöhung der Lichtintensität führt zu einer höheren Aufnahme in den Sproß und zu einer erhöhten Abspaltung der Carboxylgruppe.     

Über den Einfluß des Entfernens der Keimblätter auf die Entwicklung und den Ertrag von diploidem und autotetraploidem gelbem Senf

Zusammenfassung Das 1000-Korngewicht tetraploider Samen vonSinapis alba ist etwa doppelt so groß wie das 1000-Korngewicht diploider Samen. Dieses größere Gewicht der tetraploiden Samen wirkt sich in der Jugendentwicklung der Pflanzen fördernd aus, auf die späteren Entwicklungsstadien hat es keinen Einfluß. Ähnlich wirkt sich das Entfernen der Keimblätter aus: Die anfängliche Hemmung wird im Laufe der späteren Entwicklung aufgehoben. Der Gesamtertrag der Tetraploiden ist in den ersten Entwicklungsstadien größer, später merklich kleiner als der Ertrag der Diploiden. Besonders der Kornertrag und noch wesentlich mehr die Zahl der geernteten Samen ist bei den Tetraploiden wesentlich kleiner als bei den Diploiden. Im Einzelblattgewicht, in der Sproßlänge und Sproßdicke übertreffen die Tetraploiden deutlich die Diploiden, während diese eine erheblich höhere Blattzahl je Pflanze besitzen. Am Gesamtertrage haben bei den Tetraploiden Sprosse und Blätter einen größeren Anteil, während die Diploiden sich durch einen erheblich größeren Anteil an Blütensprossen auszeichnen. Die geringere Ausbildung der Blütensprosse bei den 4n-Pflanzen läßt auf eine Abschwächung der Sexualität schließen.     

Prevention and artificial induction of imaginal diapause in Coccinella septempunctata L. (Col.: Coccinellidae)

Excess food, long photoperiod, and high temperature prevents diapause in Coccinella septempunctata L. after the beetles had been reared through several generations under these conditions. These is an interaction between photoperiod and temperature in induction of diapause, photoperiod being the more important factor. A long photoperiod inhibits diapause even at a low temperature. The proportion of diapausing females in later generations varies inversely with the temperature if the photoperiod is short. Which factor induces diapause in adults of the first generation is not yet known.The physiological condition of beetles artificially induced to enter diapause is apparently similar to that of beetles in diapause in the field.

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Zusammenfassung Die Aufzucht des Marienkäfers Coccinella septempunctata L. unter optimalen Laborbedingungen (Langtag, erhöhte Temperatur, Futterüberfluss) bewirkte eine stufenweise Unterdrückung der Diapause. Demzufolge konnten dann diapausefreie Generationen in lückenloser Folge herangezogen werden. Wenn es aber zu irgendeiner Abweichung von den optimalen Bedingungen kommt (z.B. vom Futterüberfluss), entwickelt sich auch in den nachfolgenden Generationen ein gewisser Anteil inaktiver Käfer.Nach einer mehr als einjährigen Zucht (etwa in der elften oder zwölften Generation) wurde eine erhöhte Mortalität beobachtet. Die Zuchten würden deshalb in jedem Frühjahr durch im Freien gesammelten Imagines erneuert.Versuche mit künstlich aufgezogenen Marienkäfern der späteren Generationen zeigten, dass bei der Diapause-Auslösung die Tageslänge eine entscheidende Rolle spielt. Diesem Befund zufolge verhindern Langtagbedingungen die Auslösung der Diapause sogar bei relativ niedrigen Temperaturen. Durch Kurztagbedingungen wird die Diapause ausgelöst, aber der Anteil der diapausierenden Weibchen steht in direkter Abhängigkeit von der Temperatur, indem dieser bei niedriger Temperatur erhöht, bei höherer Temperatur herabgesetzt ist.Auf Grund vergleichender Sektionen und insbesondere biochemischer Analysen kann man vermuten, dass die physiologischen Verhältnisse bei den künstlich diapausierenden Marienkäfern denen der natürlich überwinternden ähneln.Es fällt auf, dass im Freien bei dem überwiegenden Teile der ersten Generation die Diapause unter allen Bedingungen ausgelöst wird, die sich experimentell als optimal diapausehemmend erwiesen haben. Analoge Resultate haben wir auch in unseren Labor-Versuchen bei den ersten Generationen erhalten. Es ist bisher nicht klar, ob dieser Unterschied durch variable Sensibilität zu den Aussenbedingungen oder eher durch innere genetische Unterschiedlichkeit verursacht ist. Bei der letztgenannten Möglichkeit könnte eine Erklärung darin gesucht werden, dass man für die zentraleuropäischen Populationen von Coccinella septempunctata L. eine heterogene Zusammensetzung annimmt, die zum überwiegenden Teil von Monovoltinen und nur zu einem kleineren von Polyvoltinen gebildet wird.Es zeigt sich, dass man durch präzise experimentelle Zuchten monovoltiner Insekten des gemässigten Klimas unter eindeutig optimalen Bedingungen latente Voltinismus-Tendenzen — wie z.B. potentiellen Polyvoltinismus, obligatorischen Monovoltinismus (verschiedenartig fixiert), bzw. ein Gemisch beider Typen —, welche in der Natur durch die Uniformität des Monovoltinismus verdeckt sind, aufklären könnte.

     

Termination of adult diapause in Pyrrhocoris apterus (Heteroptera: Pyrrhocoridae) in the field

The time when diapause ends in the Czech population of Pyrrhocoris apterus was studied by the transfer of the overwintering bugs to laboratory conditions of 25°C and long day (L 18, D 6) or short day (L 12, D 12).Both the incidence of oviposition after the transfer to short-day conditions and the duration of the pre-oviposition period after the transfer to long-day conditions indicate that the diapause ends in the period of December–January. Development is then inhibited environmentally, by low temperatures.Thus the diapause of P. apterus is terminated before the advent of hard frosts. The resistance to frost is not bound to the condition of the intrinsic inhibition of the maturation of gonads.

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Zusammenfassung Die Termination der Diapause kann nicht — wie vielfach angenommen wird — mit der Wiederaufnahme der Entwicklung gleichgesetzt werden, da in der Natur die Entwicklung nach dem Ende der Diapause meist durch niedrige Temperaturen noch weiterhin inhibiert bleibt (Quieszenz). Um das wahre Ende der Diapause bei Pyrrhocoris apterus zu ermitteln, wurden Wanzen im Verlaufe der Überwinterung (Hiberntion) (August–März) in abgestuften Intervallen aus dem Freien ins Laboratorium übertragen, wo 25° und 24-stündige Photoperioden mit Photophasen von 12 oder 18 std herrschten.Die Versuche wurden während drei Winterperioden durchgeführt (1964–65, 1966–67, 1967–68) und dabei Wanzen aus drei klimatisch unterschiedlichen Lokalitäten: Smolenice, Slaný und Jankovice (Seehöhe 240, 280 bzw. 430 m) verglichen, deren mittlere Jahres-temperatur 9,0, 8,2 bzw. 7.5° beträgt. Die Wanzen wurden paarweise bei Lindensamen und Wasser gehalten. In allen Versuchen wurde Eiablage, bei manchen auch Kopulation, Eianzahl und Schlüpfrate, täglich ermittelt.Im Langtag (L 18, D 6) begannen die Weibchen stets Eier zu legen, doch verkürzte sich im Verlaufe der Überwinterung schrittweise die Länge der Präovipositionsperiode. Zwischen August und Anfang Oktober begannen die Eiablagen in der Regel nach 26–34 Tagen. Nach Mitte Januar (manchmal auch schon ab Dezember) verkúrzte sich die Präovipositionsperiode auf nur 8–9 Tage, was dem Wert der Präovipositionszeit bei Nondiapause-Tieren entspricht.Im Kurztag (L 12, D 12) blieben die diapausierenden Wanzen unfruchtbar. Die Weibchen der August- und September-Proben legten überhaupt keine Eier (obwohl sie zwei über drei Monate lang gehalten wurden. Die Weibchen der im Oktober und November eingeholten Proben legten nur zu einem geringen Prozentsatz (14 bzw. 32%) und nach längerer Präovipositionsperiode ab. Bereits ab Mitte Dezember legten jedoch alle Weibchen nach einer Präovipositionsperiode von nur 8–11 Tagen ab.In der Natur endet also die imaginale Diapause bei tschechischen Populationen von P. apterus schon im Dezember, gegebenenfalls im Januar, d.h. noch vor Eintritt strengerer Fröste. Der Adaptationswert der Diapause beruht daher nicht auf einer direkten Erhöhung der Frostresistenz, sondern auf der Synchronisation des Lebenszyklus der Insekten mit der Jahreszeit.Die photoperiodische Termination der imaginalen Diapause bei P. apterus wird mit ähn-lichen Erscheinungen bei anderen Insektenarten verglichen.

     

Der Einfluss endo- und exogener Faktoren auf die Mauser gekäfigter Vögel

Zusammenfassung Jahresrhythmus und Ablauf der Mauser unter natürlichen Bedingungen wie im Käfig wurden aufgezeichnet, die Zeitgeber dieser Periodik im Experiment aufzudecken versucht. Zwischen Fortpflanzung, Mauser und Zug besteht ein mehr oder weniger enges Zusammenspiel.Allgemein schließen Mauser und Brutzeit einander aus. Zu den Ausnahmen zählen einige Tauben, Tyrannen und Kolibris. Die Weibchen einer in allen Jahreszeiten brütenden Kolibriart wechseln örtlich verschieden das Gefieder, sobald die Wetterverhältnisse den Nestbau nicht zulassen.Einige Greifvögel, Stare und Kolibriarten können auf dem Zuge Groß- und Kleingefieder erneuern.Bei gekäfigten Vögeln setzt der Gefiederwechsel allgemein verfrüht ein; der Ablauf erfolgt meist in mehreren Schüben.Die Beeinflussung der Mauser durch Geschlechtshormone erbrachte folgendes: Testosteron, Cyren und Prolactin unterdrückten bei den untersuchten Arten fast stets den Federausfall. Arteigen war nach 3–8 Tagen der Ausfall für einige Tage gehemmt bzw. blockiert. Die Wirkung einer zweiten Injektion, zumal bei Cyren, hielt meist länger an. Die Dauer der Mauserperiode verlängerte sich um die künstlich eingeschalteten Unterbrechungen. Progesteroninjektionen hatten keine Folgen.Abrupter Wechsel der Lebensbedingungen: plötzliche Veränderung der Länge der Hell- und Dunkelphase des Tages, Vervielfältigung der Phasen innerhalb von 24 Std wie die unvermittelte Verbesserung in Haltung und Fütterung — hat öfter Federausfall zur Folge.Ob dieser künstlich ausgelöste Federausfall stets der Mauser entspricht, erscheint unsicher, nachdem eine abrupte Verkürzung der Lichtphase den Stoffwechselapparat so in Unordnung bringen kann, daß der Tod eintritt.Direkter Einfluß der Tageslänge auf den Mauserrhythmus wird bezweifelt, indirekter über Gonadenwachstum und mauserhemmende Geschlechtshormone erscheint nicht ausgeschlossen.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft. — Den Werken Bayer, Hoechst und der Schering-AG danken wir herzlich für die freundliche Überlassung der Hormonpräparate.     

The bimodal termination of diapause in the laboratory by Hyalophora cecropia

The emergence curve of wild Hyalophora cecropia or of a strain selected for emergence with the early mode was bimodal if the pupae were conditioned (= diapause-ending processes) in an outdoor insectary or in a 6° incubator. When pupae were periodically brought indoors during the winter, the time required for emergence gradually decreased and the emergence curve gradually became bimodal. The duration of the photophase had no apparent effect either during conditioning or pharate adult development.

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Zusammenfassung Puppen von Hyalophora cecropia (L.) wurden konditioniert (= Diapausebeendigung) und zwar in einem Freilandinsektarium bei Aussentemperaturen und bei drei unterschiedlichen Tageslängen (natürlich, Kurztag, Langtag). In regelmässigen Abständen wurden solche Puppen während des Winters zu 25° und Langtag verbracht. Mit zunehmender Konditionierung wurde die für das Falterschlüpfen erforderliche Zeit allmählich kürzer und die Schlüpfkurve allmählich zweigipflig. Die während der Konditionierung herrschende Tageslänge hatte keinen merklichen Effekt. Auch die Tageslänge nach der Konditionierung (bei 25°) hatte keinen erkennbaren Einfluss auf die Schlüpfkurve. Puppen einer Rasse, die für das Schlüpfen im ersten Maximum selektioniert worden waren, hatten eine zweigipflige Schlüpfkurve und zwar nach Konditionierung im Freilandinsektarium oder im 6°-Schrank. Die spätschlüpfende Gruppe braucht eine zusätzliche Konditionierung, wenn die frühschlüpfende Gruppe voll konditioniert ist. Es gibt Anzeichen dafür, dass das zusätzliche Erfordernis eine ausreichende Temperatursumme über einem unbekannten Temperaturminimum ist.

     

The photoperiod as a control agent against Adoxophyes reticulana (Lepidoptera; Tortricidae)

The photoperiodic responses were studied of Adoxophyes reticulana reared on a wheat-germ medium. Temperature had only a minor effect on the response. At photoperiods of 16 hrs or more hardly any diapause occurred. At photoperiods of 10 to 13 hrs a high incidence of diapause was observed. Light-interruptions during the dark period of an LD 13:11 cycle revealed a maximum sensitivity for light about 161/2 hrs after the beginning of the main light period. Light-interruptions of 2 min were effective. The effect of these short light-interruptions increased by lengthening of the main light period from 13 to 14 hrs. In field experiments with larvae on small apple-trees, 2-min light-breaks about 161/2 hrs after sunrise were effective in preventing diapause in about 80% of the population. The first half of the larval development period was the most sensitive phase for photoperiodic induction.

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Zusammenfassung Die photoperiodische Reaktion von Adoxophyes reticulana wurde an einer Aufzucht mit Weizenkeimlings-Diät untersucht. Bei Tageslängen mit 16 oder mehr Stunden Licht je Tag traten kaum mehr Diapausen auf. Bei Photophasen von 10 bis 13 Stunden wurde starke Diapause-Induktion beobachtet. Die Temperatur hat nur geringen Einfluß auf die Reaktion. Störlichtphasen (Sekundärlicht) während der Dunkelphase eines LD 13:11-Zyklus enthüllte eine maximale Lichtempfindlichkeit etwa 161/2 Stunden nach Beginn der Hauptlichtphase. Dabei waren Belichtungszeiten von 2 Minuten wirksam. Die Wirkung dieser kurzen Unterbrechungen der Dunkelphase durch Licht verstärkte sich bei Verlängerung der Hauptlichtzeit von 13 auf 14 Stunden. Bei Feldversuchen mit Junglarven an kleinen Apfelbäumen verhinderte Störlicht von 2 Minuten Dauer etwa 161/2 Stunden nach Sonnenaufgang die Diapause bei etwa 80% der Population. Die erste Hälfte der Larvalentwicklung war für die photoperiodische Induktion am empfindlichsten.

     

Schädigungen an Pflanzenwurzeln durch Kulturfiltrate von Mikroorganismen

Zusammenfassung Es wurden Untersuchungen über den Einfluß von Kulturfiltraten einiger pflanzenparasitärer und zahlreicher nichtparasitärer Mikroorganismenarten (Bakterien, Streptomyceten, Pilze) auf junge Pflanzenwurzeln (Kresse, Lein, Erbse, Weizen) durchgeführt. Dabei ergab sich, daß ein erheblicher Anteil der verschiedenen Kulturfiltrate bereits nach kurzer Einwirkungsdauer starke oder zumindest deutliche Wurzelschädigungen verursacht. Insbesondere ließ sich feststellen, daß Nährlösungen, die der Kultur nichtparasitärer Saprophyten dienten, nicht selten ausgeprägt phytotoxisch wirken können.Der Nachweis der erlittenen Schädigungen ließ sich methodisch einfach und schnell durch den Tetrazoltest erbringen, da die betroffenen Wurzelpartien das Formazanbildungsvermögen, das für intakte junge Wurzeln kennzeichnend ist, dem Ausmaß der Schädigung entsprechend verlieren. Mit dem Verlust des TTC-Reduktionsvermögens erlischt gleichzeitig auch das weitere Wachstumsvermögen der geschädigten Wurzelpartien; infolgedessen entscheidet das Regenerationsvermögen der übrigen Wurzel über das weitere Schicksal der Pflanze.Da die Samen im Gegensatz zur Wurzel über wirksame Schutzeinrichtungen verfügen, kann unter Umständen zunächst ein ungestörtes Auskeimen in toxinreichen Kulturfiltraten erfolgen; somit können gegebenenfalls erst dann Schädigungen eintreten, wenn die ungeschützten Keimwurzeln mit den Kulturfiltraten in Berührung kommen.Es wird erörtert, daß Saprophyten, die phytotoxische Stoffwechselprodukte erzeugen (z. B. Fluorescenten) bei einer Massenvermehrung innerhalb der Rhizosphäre auch ohne Infektionsvermögen die normale Pflanzenentwicklung erheblich beeinträchtigen können.     

Die Gefrier-Fixation lebender Zellen und ihre Anwendung in der Elektronenmikroskopie

Zusammenfassung Der Gefriervorgang in den Zellen hängt in erster Linie ab von der Gefriergeschwindigkeit, der Frosthärte des Objektes und von der Konzentration eines Frostschutzmittels (Glyzerin) im Zytoplasma. Für die meisten Untersuchungen wurde Preßhefe als Testobjekt verwendet. Der Einfluß der Gefriergeschwindigkeit äußert sich auf drei verschiedene Weisen; das Zellwasser kristallisiert entweder extra oder intrazellulär oder es wird amorph verfestigt (Vitrifikation). Die Bestimmung von Gefrierpunkt, Unterkühlbarkeit und Rekristallisationspunkt ermöglicht eine Erklärung dieser drei Wirkungsweisen und führt zu einem physikalischen Verständnis des Phänomens der Frosthärte. Physikalische Untersuchungen zeigen, wie das Frostschutzmittel eine Erhöhung der Frosthärte bewirkt; physiologische Experimente veranschaulichen einige Nebenwirkungen des Glyzerins.Die Verwirklichung des Gefrierens lebender Zellen hängt in erster Linie von der Wahl geeigneter Gefriergeschwindigkeiten und Frostschutzmitteln ab. Die Endtemperatur des Gefriervorganges muß, je nach der Frosthärte des Objektes, d. h. je nach dem tiefsten in den Zellen auftretenden Rekristallisationspunkt, unter –50 bis –70° C liegen.Das Anwendungsgebiet des Gefrierens lebender Zellen ist sowohl auf biologischem wie auch auf medizinischem Gebiete sehr groß, sei es als reine Gefrierkonservierung oder in der Gefrier-Trocknung oder -Substitution. Mit Hilfe der Gefier-Ätzung können hochauflösende, elektronenmikroskopische Bilder der gefrorenen Objekte hergestellt werden, die vollkommen artefaktfrei sind, insbesondere frei von den durch die üblichen Präparationsmethoden eingeführten Veränderungen.Einige Beispiele illustrieren die Anwendung des Gefrierens lebender Zellen in der Elektronenmikroskopie. Die Methode der Gefrier-Ätzung ist besonders geeignet für die Darstellung der auf den Zytomembranen lokalisierten Partikel; z. B. Fibrillen synthetisierende Partikel in der Plasmamembran, Ribosomen auf einer Vakuolenmembran, Elementarpartikel auf den Cristae mitochondriales und Quantasomen auf den Granalamellen eines Chloroplasten. Die vielfältige Anwendbarkeit der Gefrier-Ätzung wird aufgezeigt an Hand von Mikroorganismen (Hefe), pflanzlichen (Wurzelspitze) und tierischen Zellen (Dünndarmepithel).Diese Arbeit wurde durch einen Kredit des Schweizerischen Nationalfonds unterstützt. Den Vorstehern des Institutes für Allgemeine Botanik der Eidgenössischen Technischen Hochschule, Herrn Prof. Dr. A. Frey-Wyssling und des Laboratoriums für Elektronenmikroskopie, Herrn Prof. Dr. K. Mühlethaler, sei für die großzügige Förderung dieser Arbeit bestens gedankt. Herrn Dr. D. Branton und Herrn und Frau Prof. Dr. H. Ruska (Medizinische Akademie, Düsseldorf) danke ich für ihre Mitarbeit und für die Überlassung der Abb. 17, 20 und 21.