Penicillosis marneffei: Serological and exoantigen studies

An immunodiffusion (ID) test has been developed to diagnose infections caused byPenicillium marneffei. A 20 X concentrated culture-filtrate of six-week-old shake cultures (25 C) ofP. marneffei was employed as an antigen. This preparation was found to be better in quality than that from still cultures of the same age (30 C). Anti-P. marneffei rabbit sera were produced by injecting rabbits with increasing dosages of the inoculum for at least six weeks. These sera demonstrated two to three precipitin lines following their reaction with their antigens for 24–48 h at 25 C. TheP. marneffei antigenic preparations did not react with rabbit antisera to five species ofAspergillus, which commonly cause aspergillosis, or to antisera for four dimorphic systemic fungi. Similarly, the antigens of these other fungi did not react against the anti-P. marneffei rabbit serum. However, the anti-P. marneffei rabbit sera demonstrated antibody titres (132 to 164) to histoplasmin, blastomycin and coccidioidin in the complement fixation test. Cross-reactions were not observed with any of the human sera in the suspected or proven cases of opportunistic or systemic mycotic infections. Therefore, the ID test for penicillosis marneffei is considered to be highly specific. Exoantigen studies demonstrated that, of a total of 34 isolates of ten species ofPenicillium tested, only the extracts ofP. marneffei (6 isolates) and one isolate (PLM 771) of aP. species reacted positively with the anti-P. marneffei rabbit serum, giving at least two lines of identity with reference reagents. Based on this analysis, theP. species (PLM 771) was identified as P. marneffei. The exoantigen test is considered to be a specific and rapid method for the identification and confirmation ofP. marneffei isolates.

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Zusammenfassung Eine Immun-Verbreitung (ID) Test war ausgearbeitet fur die Diagnose der Infektionen diePenicillium marneffei verursachen. Die 20 X conzentrierte Kultur-Fieltrier von der sechs Wochen alten schuttelten Kulturen (25 C) vonP. Marneffei war gebraucht fur Antigen. Diese Preparation war besser in Qualitat denn die stillen Kulturen von dem selben Alter (30 C). Die Anti-P. Marneffei Kaninchen Sera wurde produziert durch die Injektion der Kaninchen mit immer vergrosserden Dosen von dem Imfstoff-mindestebs wahrend sechs Wochen. Diese Sera zeigte zwei — drei Ubere sturzung Linien durch die Reaktion von ihrer Antigenen wahrend 24–48 Stunden im 25 C. Die Antigen-Preparationen vonP. Marneffei gaben keine Reaktionen mit Kaninchen Anti-sera fur funf Species vonAspergillus, die stellen an gewohnlich Aspergillosis, oder zu der Antisera fur fier dimorpische systemische Pilze. Gleichweis, die Antigenen von diese Plize gaben keine Reaktionen gegen die Kaninchen Antisera vonP. Marneffei. Jedoch die Kaninchen Antiserum vonP. marneffei zeigte Anti-Korper Titer (132 bis 164) zu Histoplasmin, Blastomycin und Coccidioidin in der Complement (Erganzung) Fixing Test. Kreuz-Reaktionen wurden nicht observiert mit keine menschlichen Sera in verdachtigen oder erwiesenen Krankengeschichten von passenden oder systematischen mycotischen Infectionen. Deswegen die ID Test fur Penicillosis marneffei ist sehr spezifisch. Die Untersuchungen haben demonstriert, dass 34 isolationen von zehn Species vonPenicillium — die untersucht waren — nur der Auszug vonP. Marneffei (6 Isolationen) und ein Isolation (PLM 771) vonP. Species eine positive Reaktion mit der Kaninchen Anti-Serum vonP. Marneffei, und es gab mindestens zwei identische Linen mit die Referenz Reagenten. An diese Analyse grunden wir dass, dieP. Species (PLM 771) war identifiziert wieP. Marneffei. Die Exo-Antigen Test ist anbetrachtet wie eine spezifische und schnelle Methode fur die Identifikation und Bestatigung der Isolierten vonP. Marneffei.

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Portion of a thesis submitted by the second author to the Canadian Society of Laboratory Technologists, Hamilton, Ontario, Canada, in partial fulfilment of the requirements for Advanced registered Technologist, Certification in Immunology.     

Pseudomonas fluorescens,ein Boden- und Wasserkeim

Zusammenfassung Es wird die antibiotische Wirkung von P. fluorescens-Stämmen untereinander beschrieben. Nur ein Teil der P. fluorescens-Stämme bildet ein wachstumshemmendes Prinzip, und nur ein Teil der P. fluorescens-Stämme ist dagegen empfindlich. Die gegenseitige Wachstumshemmung von P. fluorescens-Stämmen wird in der Versuchsanordnung von Kjems nachgewiesen. Das auf P. fluorescens wirkende Prinzip kann durch Filtration von den Bakterien getrennt werden, ist im Kulturfiltrat hitzestabil und wirkt tötend. Es besteht keine Beziehung zwischen der Bildung des wachstumshemmenden Prinzips und der Bildung von Fluorescin sowie des von Gräf isolierten hämolytischen protostatisch-protoziden Wirkstoffes.Auf die Differenzierung von Pseudomonas fluorescens und Aeromonas punctata (früher Pseudomonas punctata) wird hingewiesen.     

Contribution to the knowledge of the genus Phyllopodopsyllus T. Scott (Copepoda,Harpacticoida) from Africa with description of two new species

Two new species of marine, sand-dwelling harpacticoids are described: Phyllopodopsyllus pallaresae n. sp. from Namibia, and P. hartmannorum n. sp. from Tanzania. The hitherto unknown male of P. xenus (Kunz) is described from Namibia. Further remarks are made on P. furciger Sars from Tanzania.Zwei neue sandbewohnende Harpacticoiden-Arten werden beschrieben: Phyllopodosyllus pallaresae n. sp. von Namibia und Phyllopodopsyllus hartmannorum n. sp. von Tansania. Außerdem wird das bisher unbekannte Männchen von Phyllopodopsyllus xenus (Kunz) von Namibia beschrieben. Morphologische Merkmale von Phyllopodopsyllus furciger Sars werden anhand eines Fundes von Tansania ergänzt.     

Experimentelle vergleichende Untersuchungen über qualitative und quantitative histochemische Darstellung von Dehydrogenasen und Diaphorasen

Zusammenfassung Es wurde an Hand zahlreicher vergleichender histochemischer und spektrophotometrischer Untersuchungen nativer Gewebsschnitte von Leber, Herz und Nieren weiblicher Albinoratten die optimale histochemische Darstellbarkeit von Diaphorasen und Dehydrogenasen geprüft.Als optimale Inkubationsbedingungen der Gewebsschnitte wurden für dieDPN-gebundene Diaphorase eine DPN-H-Konzentration von 4×10^–3m, eine Inkubationsdauer von 5 min bei einer Inkubationstemperatur von +37°C gefunden.Zur Darstellung der Aktivität derSuccino-Dehydrogenase wurden eine Succinatkonzentration von 6×10^–2m, eine Inkubationsdauer von 10 min bei +37° C als optimale Bedingungen ermittelt.DieIsocitrico-Dehydrogenase wies in den vergleichenden Untersuchungen die besten histologischen Ergebnisse bei einer Coenzymkonzentration (TPN) von 4×10^–3m, einer Isocitratkonzentration von 10^–2m und einer Inkubationsdauer von 5 min bei +37° C auf.Die Methoden wurden eingehend beschrieben. Es wird abschließend über die biochemischen Reaktionen der drei untersuchten Enzyme diskutiert und auf ihre Bedeutung im Krebs-Zyklus bei intermediären Stoffwechselvorgängen hingewiesen.Mit 6 TextabbildungenDer Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für die finanzielle Unterstützung.     

Ökologische Untersuchungen anPleurobrachia pileus

Zusammenfassung 1. Die tentakulate CtenophorePleurobrachia pileus Fabr. wurde im Laboratorium kultiviert und ökologischen Experimenten unterworfen. Als Kultur- und Experimentiergefäße dienten der Planktonkreisel, der Phytoplanktonkreisel und die Doppelküvette.2. Individuen vonP. pileus (15 mm Körperdurchmesser) legten in einem Zeitraum von 14 Tagen bis zu 7000 Eier ab; die kleinsten sexuell aktiven Individuen maßen 5,5 mm.3. Versuche zur Temperaturtoleranz zeigten, daßP. pileus Temperaturen von –1° bis 26° C erträgt; die extremsten tolerierten Salzgehalte lagen bei 12 bzw. 45 S; beide Werte stellen keine absolute Toleranzgrenze dar.4. Der Einfluß der Umgebungstemperatur auf die Entwicklungsgeschwindigkeit der Ctenophoreneier, die Nahrungsaufnahme- und Wachstumsrate wurde im Temperaturbereich von 6° bis 20° C untersucht. Innerhalb dieses Bereiches entwickelte sichP. pileus normal, zeigte jedoch deutlich abgestufte Reaktionen auf die unterschiedlichen Temperaturen.5. Künstlich erzeugter Seegang bewirkt beiP. pileus eine Veränderung der Tiefenverteilung; die Ctenophore weicht der Oberflächenturbulenz aus.6. Das Fangverhalten der Ctenophore wird auch von hohem Sestongehalt des Hälterungswassers nur wenig gestört. Aktiv schwimmende Organismen werden bevorzugt gefangen. Treibsand kann zur Schädigung vonP. pileus führen. Eisenhydroxidflocken und andere industrielle Abfallstoffe störten die Ctenophore nur wenig bei der Nahrungsaufnahme.7. Die Wechselbeziehungen zwischenP. pileus und anderen Holoplanktonten sind teilweise sehr kompliziert. Für die verschiedenen Altersstufen der Ctenophore können z. B. adulte Copepoden nacheinander Feinde und Nahrungsorganismen sein.8. Von den Formen des Meroplanktons sind besonders einige Scyphomedusen als Feinde vonP. pileus von Bedeutung. Die Larven vieler benthonischer Evertebraten tragen zur Ernährung insbesondere junger Individuen vonP. pileus bei. Fischlarven werden besonders dann vonP. pileus gefressen, wenn sie aktiv schwimmen.9. Bodenlebende Fische und das vagile Makrobenthos sind zum Teil Feinde vonP. pileus; Cyclopterus lumpus frißt die Ctenophore begierig;Eupagurus bernhardus zeigt ein speziell für den Fang vonP. pileus geeignetes Verhalten.10. Ein Modell zur Beschreibung der interpopulativen Relationen zwischenP. pileus und ihren Nachbarpopulationen wird als Mittel zur Ökosystemanalyse vorgeschlagen.

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Ecological investigations onPleurobrachia pileus 2. Laboratory investigations

The tentaculate ctenophorePleurobrachia pileus Fabr. is one of the most abundant holoplanktonic invertebrates of the German Bight (North Sea). It has been successfully cultivated under laboratory conditions at Helgoland. Additional information was obtained on reproduction and relationships to abiotic and biotic environmental factors.P. pileus tolerated temperatures from –1° to 26° C, and salinities from 12 to 45 S; in both cases the lower and upper limits may not represent the ultimate tolerance maximum. Temperature effects on rates of embryonic development, feeding, and growth were studied, as well as the interaction of turbulence and high seston content of sea water and their effects upon the behaviour of the ctenophore.P. pileus selects certain swimming organisms from a variety of possible food sources; it is well adapted to a life in detritus-rich habitats. Planktonic, nectonic and benthonic organisms have been used for testing interrelations toP. pileus. The patterns of these interrelationships are discussed.

     

Die Rubiaceen der Kanarischen Inseln

Die Rubiaceen der Kanarischen Inseln gehören alle der Unterfamilie der Rubioideae an. Die verholzten makaronesischen Gattungen Phyllis und Plo-cama mit trikolpatem Pollen, faden- oder keulenförmigen Narben und länglichen Antheren werden zu den Anthospermeae gestellt. Zu den Rubieae rechnet man Arten von Galium, Sherardia, Valantia und Rubia, welche abgesehen von zwei endemischen Rubia-Arten mediterraner Verbreitung sind und plurikolpaten Pollen, köpfchenförmige Narben und Antheren zeigen. Die Blüten von Phyllis nobla sind gewöhnlich zwittrig und 1geschlechtig und ohne Kelchzipfel, diejenigen von Phyllis viscosa 1 geschlechtig und mit 5zipfligem Kelch. In der Blütenstruktur gibt es keinen prinzipiellen Unterschied zwischen P. viscosa und mehreren afrikanischen Anthospermeae. Andererseits bildet P. nobla und P. viscosa eine engere Abstammungsgruppe, wobei die 1geschlechtige P. viscosa von der hermaphroditen P. nobla abzuleiten wäre.     

Bemerkungen zum Maurenspecht,Picoides major numidus

Zusammenfassung Voous (1947) meinte, der BlutspechtPicoides syriacus und eine gut gekennzeichnete nordafrikanische Unterart des BuntspechtsP. m. numidus seien die Nachfahren von Rückzugs-populationen des Buntspechtes während der Mindel-Eiszeit. Alle morphologischen Merkmale, die sonst zur Unterscheidung von Blut- und Buntspecht herangezogen werden, zeigen, daßP. m. numidus ein Buntspecht ist. Dasselbe trifft für die Lautäußerungen zu. Im Gegensatz zu europäischen Rassen weistP. m. numidus einen ökologischen Sexualdimorphismus auf. gehen öfter in der Kronenschicht der Nahrungssuche nach. Sie halten sich dabei auch öfter an dünnen Zweigen auf als . Kein deutlicher Unterschied besteht bezüglich der Tätigkeiten des Nahrungserwerbs. Ökologisch ist die nordafrikanische Rasse mitteleuropäischen Buntspechten ähnlicher als Blutspechten. In der Erörterung des ökologischen Sexualdimorphismus wird auf das inselartige Vorkommen, die Eintönigkeit des Lebensraumes, das offensichtliche Fehlen einer Nahrungsspezialisierung im Winter, Merkmalsfreisetzung und die Rolle der Geschlechter im Fortpflanzungsgeschehen eingegangen. Die Auffassung wird vertreten, daßP. m. numidus keine unmittelbaren historischen Beziehungen zuP. syriacus hat.

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Remarks onPicoides major numidus

Summary Voous (1947) proposed that the Syrian WoodpeckerPicoides syriacus and an distinct North African subspecies of the Great Spotted WoodpeckerPicoides major numidus are the descendants of refugial populations of the Great Spotted Woodpecker during the Mindel glaciation. All morphological characters commonly used for discerningP. major andP. syriacus show thatP. m. numidus belongs to the former species. The same is true for the vocalizations. In contrast to European subspeciesP. m. numidus exhibits an ecological sexual dimorphism. Females feed more often in the crown of a tree. They also forage more often on thin twigs than males do. No significant difference between the feeding techniques of male and female was found. The North African subspecies is more similar ecologically to Central European Great Spotted Woodpeckers than to Syrian Woodpeckers. In discussing the ecological sexual dimorphism the insular distribution, the low habitat diversity, the apparent lack of a specialized winter food, competitive release and the role of the sexes in the breeding cycle are considered. It is pointed out that this situation does not allow to explain the dimorphism by the sole action of one of these factors. It is suggested thatP. m. numidus has no direct historical relationship withP. syriacus.

     

Host plant discrimination within Cruciferae: Feeding responses of four leaf beetles (Coleoptera: Chrysomelidae) to glucosinolates, cucurbitacins and cardenolides

Feeding responses of four Chrysomelidae to six less acceptable plants and to compounds from them were investigated by means of leaf disc tests. Significant differences were found between responses of different species, and plants containing potent feeding inhibitors were always rejected. Cucurbitacins are potent feeding inhibitors to Phyllotreta nemorum, and this species does not eat Iberis species containing these compounds. Cardenolides are potent feeding inhibitors to P. undulata, P. tetrastigma and Phaedon cochleariae, and these three species do not eat the cardenolide containing Cheiranthus and Erysimum.Six different glucosinolates all proved to be stimulatory when applied to pea leaf discs. Although the glucosinolates differed somewhat in their ability to stimulate feeding, no correlation is found between content of glucosinolates and acceptability of the investigated plants. Application of sinigrin to Iberis and Cheiranthus did not improve their acceptability. The presence of glucosinolates is necessary for feeding to occur, but it is less important which glucosinolates are present.Cardenolides and cucurbitacins are suggested to be a second generation of protective compounds in Cruciferae, glucosinolates being the first.

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Zusammenfassung Der Einfluss einiger sekundärer Pflanzenstoffe aus Cruciferen auf die Futteraufnahme von vier Chrysomeliden, die auf dieser Pflanzenfamilie vorkommen, wurde mittels Blattscheiben-Tests untersucht. Cucurbitacine sind starke Frasshemmstoffe für Phyllotreta nemorum, weniger starke Hemmstoffe für P. undulata und schwache Hemmstoffe für P. tetrastigma und Phaedon cochleariae. Iberis-Arten, die Cucurbitacine enthalten, werden von P. nemorum und P. undulata abgelehnt, von den beiden anderen Arten aber akzeptiert. Cardenolid-Glykoside vom Strophanthidin-Typ sind starke Frasshemmstoffe für P. undulata, P. tetrastigma und Phaedon cochleariae. Diese Arten lehnen Cheiranthus-und Erysimum-Arten, die solche Stoffe enthalten, ab. Die Futteraufnahme von P. nemorum wird von diesen Stoffen nicht beeinflusst; P. nemorum akzeptiert Cheiranthus- und Erysimum-Arten.Futteraufnahme fand bei Abwesenheit von Senfölglukosiden nicht statt. Sechs verschiedene Senfölglukoside waren alle imstande, das Aufnehmen von Erbsen-Blattscheiben zu stimulieren. Gewisse Unterschiede in der stimulierenden Wirkung der einzelnen Glukoside wurden gefunden. Das Vorkommen bestimmter Glukoside und die Akzeptabilität der Pflanzen zeigten aber keine Korrelation. Anwesenheit oder Abwesenheit von Frasshemmstoffen beeinflusst die Akzeptabilität der Pflanzenarten mehr als die Anwesenheit bestimmter Senfölglukoside.Wenn Senfölglukoside als eine erste Generation von Abwehrstoffen in Cruciferen aufgefasst werden, können Cucurbitacine in Iberis und Cardenolid-Glykoside in Cheiranthus und Erysimum als eine zweite betrachtet werden.

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The Danish Natural Science Research Council supported the research.     

Embryologische und histogenetische Studien an „monokotylen Dikotylen“ II.Pinguicula vulgaris L. undPinguicula alpinah L.

Zusammenfassung Die Embryoentwicklung und Keimlingsanatomie der beiden monokotylenPinguicula-ArtenP. vulgaris undP. alpina wurde untersucht. P. alpina unterscheidet sich von P. vulgaris dadurch, daß die Abkömmlinge der Etagem des vierzelligen Embryos am Aufbau des Hypokotyls beteiligt sind. Infolgedessen muß, entsprechend der vonSouèges vorgeschlagenen Klassifizierung,P. vulgaris dem Megarchetyp IV undP. alpina dem Megarchetyp III zugeordnet werden.Die Anlegung des einzigen Keimblattes erfolgt durch Aufwölbung eines Teiles des Terminalsegmentesl, unter Beteiligung vonl beiP. alpina. Die übrigen Zellen des Terminalsegmentes bilden den Sproßvegetationspunkt.Normalerweise wird von vornherein nur ein Keimblatt angelegt und von einem zweiten fehlt jede Spur. Nur beiP. alpina wurde in einem Fall ein anomal ausgebildeter, deutlich dikotyl-anisokotyler Embryo gefunden.Bei den Keimpflanzen vonP. vulgaris werden Hypokotyl und Primärwurzel von einem weitgehend reduzierten, monarchen Zentralzylinder durchzogen, der nach einer für die Übergangszone typischen Umordnung der Leitelemente als Medianus in den Kotyledo einzieht. Die Keimwurzel bleibt kurz und unverzweigt.Der Deutschen Forschungsgemeinschaft danken wir für Unterstützung der Untersuchungen.     

Leaf injury and food consumption by larvae of Phaedon cochleariae (Coleoptera; Chrysomelidae) and Plutella maculipennis (Lepidoptera Plutellidae) feeding on turnip and radish

Larvae of Plutella maculipennis (Lepidoptera; Plutellidae) and Phaedon cochleariae (Coleoptera; Chrysomelidae) were fed on the leaves of both turnip Brassica rapa and radish Raphanus sativus. Both the weight of the food eaten and the area of leaf injured were measured. The weight eaten depended on the nutritive value of the food, whereas the area of leaf injured depended on the leaf thickness and the method of feeding of the insect. Both species developed fastest on young plants, which contained the most protein. They ate a greater weight of old than of young leaves, and injured a greater area of radish than of turnip leaf, which had more dry matter/unit area. The area of leaf injured by P. maculipennis was equivalent to the weight eaten, but P. cochleariae which had a different method of feeding destroyed much more leaf area than was expected from the weight of food eaten.

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Zusammenfassung Larven des Meerrettichkäfers, Phaedon cochleariae Fab., und der Kohlschabe, Plutella maculipennis Curtis, wurden an intakten Pflanzen von Rettich (Rhaphanus sativus L., var. French Breakfast) und Rübsen (Brassica rapa L., var. Early Milan White) gehalten. Größe und Trockengewicht der verzehrten Nahrung wurden während der gesamten Larvalentwicklung ermittelt. Die Versuche verliefen bei einer konstanten Raumtemperatur von 20°.Beide Insekten frßen eine größere Gewichtsmenge von Rübsen- als von Rettichblättern und von alten mehr als von jungen Blättern. Die mittlere Umsatzrate von P. maculipennis betrug für Rübsen und Rettich 0,41 und der Ausnutzungskoeffizient war an jüngeren Pflanzen sowohl bei Rettich wie Rübsen größer als an älteren. Die Umsatzrate von P. cochleariae variierte zwischen 0,11 und 0,27 in Abhängigkeit von Art und Alter der Nährpflanze, aber es war nicht möglich, den Ausnutzungskoeffizienten zu messen, weil der Kot nicht gesammelt werden konnte. Das Trockengewicht der von P. maculipennis gefressenen Nahrung auf den jüngsten und ältesten Pflanzen variierte bei Rübsen zwischen 10,52 und 23,77 mg und bei Rettich zwischen 9,45 und 15,28 mg; und bei P. cochleariae zwischen 12,24 und 15,70 für Rübsen und 9,79 und 12,29 für Rettich.Beide Insekten fraßen von Rettich eine größere Blattfläche als von Rübsen, wahrscheinlich weil Rübsen einen größeren Gehalt an Trockensubstanz pro Flächeneinheit enthält. Die von P. maculipennis beschädigte Blattfläche entsprach dem Gewicht der gefressenen Nahrung, da sie sauber durch das Blatt hindurch frißt und die Blattadern meidet. P. cochleariae beschädigte eine größere Blattfläche als erwartet wurde, da er die untere Blattoberfläche beschabt, oft nicht eindringt, aber die Blattadern durchnagt, so daß das Gewebe infolge Austrocknung und Ernährungsstörungen abstirbt.

     

9. W. Hartmann: Untersuchungen zur Wachstumsruhe in den Turionen von Utricularia minor L., Hydrocharis morsus ranae L. und Stratiotes aloides L

• 1 . Die Turionen von U. minor durchlaufen ebenso wie die von Hydrocharis und Stratiotes eine ?wahre” Wachstumsruhe.
• 2 . Die Wachstumsruhe von U. minor ist weder durch eine mehrtägige Kältebehandlung noch durch ein Warmwasserbad zu brechen.
• 3 . Kinetin wirkte bei allen untersuchten Turionen austriebsfördernd, Gibberellinsäure in einer Konzentration von 100 p.p.m. verzögerte dagegen in den Turionen von U. minor das Austreiben.
• 4 . Der rasche Übergang der Turionen von U. minor in die wahre Wachstumsruhe und der damit verbundene Ausfall der Sproßspitzen als Zentren der Wuchsstoffaktivierung führte zu einem schnellen Absterben der Sproßsysteme von U. minor im Oktober 1965.

     

Tauchuntersuchungen zur Vertikalverteilung der sublitoralen Helgoländer Algenvegetation

Zusammenfassung 1. Die Vertikalverteilung der makroskopischen Algen im Helgoländer Sublitoral wurde an fünf Tauchprofilen von insgesamt 7200 m Länge untersucht. Weitere Tauchgänge wurden durchgeführt, um auch seltenere Arten zu erfassen.2. Zwischen 0,5 und 1,5 m Tiefe bildenLaminaria digitata undL. saccharina eine geschlossene Vegetation, zwischen 1,5 und 4 mL. hyperborea. Mehrjährige Exemplare vonL. digitata undL. saccharina kommen nicht unterhalb von 3 m Tiefe vor,L. hyperborea wurde bis 8 m Tiefe gefunden.3. Insgesamt wurden von 1965 bis 1970 im Helgoländer Sublitoral 66 Algenarten bzw. nicht weiter identifizierte Gattungen gefunden (Tab. 2). 38 Arten kamen in mehr als acht der untersuchten 1232 Quadrate (25×25 cm) vor (Tiefenverteilung in Abb. 10). Die sublitorale Algenvegetation erstreckt sich bei Helgoland bis 15 m Tiefe. Durch Vergleich mit Daten von anderen Küsten wurden zwei Artengruppen herausgestellt, deren untere Tiefengrenzen einerseits im oberen, andererseits im unteren Drittel des Sublitorals zu finden sind (Tab. 5).

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Diving investigations on the vertical distribution of sublittoral algal vegetation near Helgoland

The vertical distribution of macroscopic sublittoral algae near the island of Helgoland (North Sea) has been investigated using theScuba diving technique.Laminaria digitata andL. saccharina occupy the depth range between 0.5 and 1.5 m (below mean low water of spring tides). TheL. hyperborea forest extends between 1.5 and 4 m depth. The deepest-growing specimens ofL. hyperborea have been recorded at 8 m depth, the deepest algae (encrusting forms) at 15 m. Some species are confined to the upper part of the sublittoral zone (e. g.Chondrus crispus, Dumontia incrassata, Ahnfeltia plicata, Polyides rotundus, Furcellaria fastigiata), while others penetrate to the lower part (e. g.Phycodrys rubens, Delesseria sanguinea, Brongniartella byssoides, Phyllophora crispa, Bryopsis plumosa).

     

In situ studies of metabolism in benthic reef communities

Summary 1. Rates of net photosynthesis and respiration were determined in situ forTridacna and coral species and their contained zooxanthellae at depths from 9 to 18 m.2. Integrated daily total net photosynthesis to respiration ratios (P/R ratio) were calculated from these data to obtain the potential contribution of algal photosynthesis to the energy budget of the coral-algal symbiotic association.3. The integrated daily P/R ratios varied between 0.79 and .89. Maximum ratios of photosynthesis to respiration rates ranged from 1.15 forMussa arrgulosa to 2.91 forManicina areolata.4. Similar measurements were made on mixed benthic communities off southeastern Florida (USA) in a clean, unpolluted area and in an area influenced by the effluent of Biscayne Bay (USA). Very significant differences were found.

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In-situ-Studien über den Stoffwechsel benthonischer Lebensgemeinschaften des Korallenriffs

Kurzfassung Im Rahmen mehrerer amerikanischer Unterwasser-Forschungsprogramme wurden Stoffwechseluntersuchungen in verschiedenen Korallenriffen an Benthostieren durchgeführt, die in symbiotischer Partnerschaft mit Zooxanthellen leben. An Korallen- undTridacna-Arten wurden in situ die Beziehungen zwischen Nettophotosynthese und Sauerstoffverbrauch (P/R-Verhältnis) gemessen. Als Maximalwert wurde beiManicina areolata ein P/R-Verhältnis von 2,9 ermittelt. Die auf einen Zeitraum von 24 Stunden bezogenen Durchschnittswerte lagen zwischen 0,79 und 0,89. Es wurde festgestellt, daß die photosynthetische Aktivität der Korallen in verunreinigten Riffgebieten stark absinkt.

     

Besprechungen/Reviews

Book reviewed in this article: Lee , C. L., und D. R. Fielder (1983): Agonistic behavior and the development of dominance hierarchies in the freshwater prawn, Macrobracbium australiense Holthuis, 1950 (Crustacea: Palaemonidae) (Kampfverhalten und Entstehung von Rangordnungen bei der Süßwassergarnele M. a.) Carlstead , K. (1983): The behavioral organization of responses to territorial intruders and frightening stimuli in cichlid fish (Haplochromis spp.) (Organisation der Antworten von Buntbarschen auf Reviereindringlinge und Schreckreize) Luthardt , G., und G. Roth (1983): The interaction of the visual and the olfactory systems in guiding prey catching behaviour in Salamandra salamandra (L.) (Die Bedeutung von Seh– und Geruchsreizen beim Beutefang des Feuersalamanders) Etienne , A. S., R. Matathia , E. Emmanuelli , M. Zinder und D. Crapon de Caprona (1983): The sequential organization of hoarding and its ontogeny in the golden hamster (Verhaltenssequenzen und Entwicklung des Hamsterns bei Mesocricetus auratus) Pflumm , W. (1983): Zum Sammel– und Putzverhalten der Honigbiene auf einer abblühenden Zwergmispel (Cotoneaster horizontalis) (Nectar gathering and preening behaviours of honey bees on a wilting shrub) Tyack , P., und H. Whitehead (1983): Male competition in large groups of wintering humpback whales (Konkurrenz der Männchen in großen Scharen von Buckelwalen) Miller , R. J., und A. Jearld (1983): Behaviour and phylogeny of fishes of the genus Colisa and the family Belontiidae (Verhalten und Stammes–geschichte von Labyrinthfischen) Feuth–de Bruijn , E., und P. Sevenster (1983): Parental reactions to young in sticklebacks (Gasterosteus aculeatus L.) (Das Verhalten brutpflegender Stichlingsmännchen zu Jungfischen) Carlstead , K. (1983): Influences of motivation on display divergences in three cichlid fish species (Haplochromis) (Motivation und Unterschiede im Ausdrucksverhalten dreier Buntbarscharten) Hagen , H.–O. von (1983): Visual and acoustic display in Uca mordax and U. burgersi, sibling species of neotropical fiddler crabs. I. Waving display (Sicht– und hörbares Ausdrucksverhalten von U. m. und U. b., Zwillings–arten neotropischer Winkerkrabben. I. Das Winken) Reinhardt , V. (1983): Movement orders and leadership in a semi–wild cattle herd (Marschordnung und Leittier–Rolle innerhalb einer halbwilden Rin–derherde) Boesch , Ch., und H. Boesch (1983): Optimisation of nut–cracking with natural hammers by wild chimpanzees (Techniken von Schimpansen, Nusse auf–zuschlagen) Kacelnik , A., und J. R. Krebs (1983): The dawn chorus in the great tit (Parus major): proximate and ultimate causes (Warum beginnen Kohlmeisen den Tag mit Singen?) Peters , G. (1984): On the structure of friendly close range vocalizations in terrestrial carnivores (Mammalia: Carnivora: Fissipedia) (Über den Auf–bau freundlicher Nahkontaktlaute landlebender Carnivoren) Kermack , D. M., und K. A. Kermack (1984): The evolution of mammalian characters (Die Evolution von Säugetier–Merkmalen) Parsons, P. A. (1983): The evolutionary biology of colonizing species (Evolutionsbiologie von Pionierarten) Little , C. (1983): The colonisation of land. Origins and adaptations of terrestrial animals (Die Besiedlung des Festlandes. Herkunft und Anpassun–gen von Landtieren)     

Litter yield in shrubs of larrea in the andean piedmont of Mendoza,Argentina

The production of litter was measured for the piedmont communities of Larrea divaricata ssp. dicaricata (1500 m asl) and L. cuneifolia (1130 m asl) near Mendoza, Argentina. Litter was collected in traps randomly distributed in each stand: herbaceous, shrubby and uncovered soil. The monthly average weight of litter was recorded in each stand during one year and discontineously during other two years more.The material was classified as: leaves and fruits of Larrea sp., fruits of Stipa sp. (by its relative abundance), gramineous and non gramineous material. The litter and the soil in each sample were bromatologically analyzed and the N, Ca and P levels also determined.The annual contribution of nutrients was calculated totally and layer by layer. The L. cuneifolia and the L. divaricata thickets produce 4,71 t.ha^-1 year^-2 and 2,02 t.ha^-1.year^-2 of litter respectively, that mean 78,66 kg/ha of N, 4,24 kg/ha of P and 94,2 kg/ha of Ca in the first thicket and 31,14 kg/ha of N, 1,82 kg/ha of P and 34,17 kg/ha of Ca in the second one; in one year of study.

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Zusammenfassung In den Larrea divaricata ssp. divaricata und L. cuneifolia Gebüschen des mendoziner Andenvorlandes (1500 m und 1130 m Meereshöhe) wurde die Streuproduktion untersucht. Die Streu wurde getrennt nach Strauchschit, Krauchschit und nacktem Boden in Fallen gesammelt, die stichprobenartig in den Beständen verteilt waren. Ein Jahr lang wurde in jedem Bestand der monatliche Streuanfall ermittelt, wobei die Bläter und Früchte von Larrea von den Stipa-Früchten zwecks Berechnung der relativen Mengen-, grasartige und nicht grasartige, getrennt wurden. Streu und Boden der Bestän wurden bromatologisch analysiert und die Stockstoff, Kalk und Phosphorgehalte bestimmt Derjärliche Nährstoffeintrag wurde schichtweise und als Gesamtmenge berechnet. Das Larrea cuneifolia Gebüsch erzeuchte järlich 4,71 T/ha und das L. divaricata 2,20 T/ha Streu. Diese enthielt 78,66 kg/ha N, 4,24 kg/ha P und 94,20 T/ha Ca im L. cuneifolia-und 31,14 kg/ha N, 1,82 kg/ha P, 34,17 kg/ha Ca im L. divaricata-Gebüsch.

     

Zur Unterscheidung zwischen multifaktoriellem Erbgang mit Schwellenwerteffekt und einfachem diallelen Erbgang

Zusammenfassung und Schlußfolgerungen Die Feststellung, daß eine Anomalie einem einfachen Erbgang folgt, hat nach unsern heutigen Kenntnissen über den Wirkungsmechanismus der Gene eine schwerwiegende Konsequenz: die Anomalie muß dann eine einfache biochemische Ursache haben, nämlich die Veränderung oder das Fehlen des primären Produkts (Polypeptidkette) eines bestimmten Gens. Wenn die Anomalie die formalen Kriterien eines einfachen Erbgangs nicht zwanglos erfüllt, sondern nur nach Heranziehung von Zusatzannahmen, wie.z. B. der von unvollständiger Penetranz des anomalen Allels, so sollten daher, um nicht zu einer aussichtslosen Suche nach einer einfachen biochemischen Ursache zu verleiten, auch noch konservativere Erbgangshypothesen in Betracht gezogen werden. In dieser Arbeit wird einem einfachen diallelen Erbgang mit unvollständiger Penetranz des anomalen Allels (Modell EDEUP) eine davon extrem abweichende konservativere Alternativhypothese gegenübergesteein multifaktorieller Erbgang mit Schwellenwerteffekt (Modell MFVSE), bei dem kleine unspezifische Effekte der Genpaare an einer Vielzahl von Loci, evtl. in Verbindung mit einem Umweltbeitrag, additiv eine phänotypisch latente kontinuierliche Variable (die Disposition für die Anomalie) determinieren, die bei Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes die Anomalie manifest werden läßt.Die beiden Modelle haben als gemeinsamen Parameter die Populationsfrequenz P des Merkmals (der Anomalie); weitere Parameter sind beim Modell EDEUP die Penetranzen w ₁ und w ₂ des anomalen Allels im homozygoten bzw. heterozygoten Zustand, beim Modell MFVSE die Heritabilität h ²und der Grad der genetischen Bestimmtheit ² der Disposition. Von den 3-Parameter-Modellen werden in der Arbeit nur zweiparametrige Spezialfälle betrachtet: vom Modell EDEUP der durch w ₁=1, w ₂=w definierte Spezialfall EDEUP1 (vollständige Penetranz des anomalen Allels im homozygoten Zustand), vom Modell MFVSE in erster Linie der durch ² = h² definierte Spezialfall MFVSE1 (keine Dominanzeffekte an den beteiligten Loci) und in zweiter Linie der durch ² = 1 definierte Spezialfall MFVSE2 (kein Umweltbeitrag zur Disposition, aber Dominanzeffekte möglich). Von Interesse ist, unter welchen Bedingungen die Modelle EDEUP1 und MFVSEi (i = 1 oder 2) sich gegenseitig bezüglich gewisser phänotypischer Teilaspekte simulieren können, und ob es Kriterien gibt, welche die Unterscheidung zwischen den beiden Modellen gestatten. Als solche phänotypischen Teilaspekte werden herangezogen: erstens die Merkmalsfrequenzen Q ₁, Q ₂, Q ₃ bei Eltern (oder Kindern), Geschwistern (bzw. ZZ-Partnern) und EZ-Partnern von Merkmalsträgern (Probanden), zweitens die Merkmalsfrequenzen Q ₁₁, Q ₂₁ und Q ₂₂ bei Probandengeschwistern mit gegebener Phänotypenkombination der Eltern (-X-,+x-oder+x+, wobei - = merkmalsfrei und + = merkmalstragend); hier wird angenommen, daß die Probandenerfassung den Bedingungen der Einzelauslese genügt. Ein Modell EDEUP1 (P, w) (Realisation des Modells EDEUP1 mit spezifizierten Parameterwerten P und w) simuliert ein Modell MFVSEi (P, h ²) (i = 1 oder 2) bezüglich einer Merkmalsfrequenz Q (und umgekehrt das letztere das erstere Modell), wenn die Erwartungswerte von Q in den beiden Modellen (bei gleicher Populationsfrequenz P) übereinstimmen. Ein Modell EDEUP1 (P, w) ist bezüglich Q durch das Modell MFVSEi simulierbar, wenn es eine Realisation MFVSEi (P, h ²) von MFVSEi gibt, die EDEUP1 (P, w) bezüglich Q simuliert; andernfalls ist EDEUP1 (P, w) auf Grund von Q vom Modell MFVSEi unterscheidbar. Entsprechend ist die Simulierbarkeit eines Modells MFVSEi (P, h ²) durch das Modell EDEUP1 erklärt.Es werden zunächst eingehend die Methoden beschrieben, nach denen die Erwartungswerte der Merkmalsfrequenzen Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₁₁, Q ₂₁ und Q ₂₂ für die Modelle EDEUP und MFVSE in Abhängigkeit von den Modellparametern berechnet werden können. Beim Modell MFVSE stehen dabei jeweils mehrere Methoden zur Auswahl: Für die Berechnung der Erwartungswerte von Q ₁, Q ₂ und Q ₃ werden neben dem in dieser Arbeit verwendeten, auf numerischer Integration mittels der Gaußschen Quadraturformel beruhenden Verfahren Methoden von Pearson (1901), Crittenden (1961) und Falconer (1965) sowie von Smith (1970) angegeben. Für die Berechnung der Erwartungswerte von Q ₁₁, Q ₂₁ und Q ₂₂ steht neben der in dieser Arbeit benutzten, durch leichte Modifikation eines Verfahrens von Steck (1958) erhaltenen Methode im Spezialfall MFVSE1 eine Methode von Smith (1971b) zur Verfügung.Die tatsächliche Berechnung der Erwartungswerte der genannten 6 Merkmalsfrequenzen in den gegenübergestellten Modellen erfolgte stets für die Werte der Populationsfrequenz P zwischen 0,01 und 10% (P-Bereich). Der Vergleich der Erwartungswerte der 6 Merkmalsfrequenzen für die Modelle EDEUP1 und MFVSE1 liefert folgende Ergebnisse: Das Modell EDEUP1 (P, 1) (einfacher dominanter Erbgang mit vollständiger Penetranz) ist im ganzen P-Bereich auf Grund jeder der Merkmalsfrequenzen Q ₁, Q ₂, Q ₁₁ Q ₂₁ und Q ₂₂ allein vom Modell MFVSE1 unterscheidbar. Der andere Grenzfall EDEUP1 (P, 0) von EDEUP1 (einfacher recessiver Erbgang) ist auf Grund jeder der Merkmalsfrequenzen Q ₂, Q ₁₁, Q ₂₁ und Q ₂₂ ebenfalls im ganzen P-Bereich vom Modell MFVSE1 zu unterscheiden. Für 0,5w<1 kann das Modell EDEUP1 (P, w) im ganzen P-Bereich auf Grund von Q ₁, Q ₂ oder Q ₁₁ von MFVSE1 unterschieden werden; auf Grund von Q ₂₁ ist die Unterscheidung noch möglich, wenn P1%, oder im ganzen P-Bereich, sofern w0,7. Im Gegensatz dazu ist für 0<w<0,5 das Modell EDEUP1 (P, w) im ganzen P-Bereich lediglich auf Grund der Merkmalsfrequenz Q ₁₁ von MFVSE1 unterscheidbar; sieht man von den biologisch wenig sinnvollen sehr kleinen Penetranzen (0<w<0,1) ab, so ist eine Unterscheidung auf Grund von Q ₁, Q ₂ oder Q ₂₁ nur bei kleiner Populationsfrequenz P möglich, und zwar bei um so kleinerem P, je kleiner w ist. Ein Modell EDEUP1 (P, w) mit 0,1w<0,5 ist also bezüglich jeder der 5 Merkmalsfrequenzen Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₂₁ und Q ₂₂ durch das Modell MFVSE1 simulierbar, zumindest wenn P hinreichend groß ist. Das hei\t: es besteht Veranlassung, bei der Annahme eines einfachen dominanten Erbgangs mit kleiner Penetranz (0,1w<0,5) vorsichtig zu sein, wenn die Populationsfrequenz nicht klein ist. Auf der anderen Seite ist das Modell MFVSE1 (P, h ²) für jeden Wert von h ² im ganzen P-Bereich auf Grund von Q ₁₁ vom Modell EDEUP1 unterscheidbar. Bezüglich jeder der übrigen Merkmalsfrequenzen Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₂₁ und Q ₂₂ ist das Modell MFVSE1 (P, h ²) für große Werte von h ² (insbesondere für h ²=1) bei hinreichend großem Wert von P durch das Modell EDEUP1 simulierbar. Für mittlere und kleine Werte von h ² dagegen ist MFVSE1 (P, h ²) im ganzen P-Bereich auf Grund jeder dieser 5 Merkmalsfrequenzen von EDEUP1 unterscheidbar: auf Grund von Q ₃ und Q ₂₁ für h ²0,6, auf Grund von Q ₁ und Q ₂₂ für h ²0,7 und auf Grund von Q ₂ für h ²0,8. Die Betrachtung der beiden Quotienten R ₁ =Q ₃/Q ₂ und R ₂=Q ₂₁/Q ₁₁ führt zu zwei Kriterien zur Unterscheidung der Modelle: Ein Wert R ₁>4 schließt das Modell EDEUP1 aus und spricht für das Modell MFVSE1, sofern nur diese beiden Modelle zur Auswahl stehen (Zwillingskriterium von Penrose, 1953); das zweite Kriterium macht die gleiche Aussage in Verbindung mit der Bedingung R ₂2,5. Beide Kriterien enthalten lediglich eine hinreichende und keine notwendige Bedingung: ein Wert R ₁4 bzw. ein Wert R ₂<2,5 spricht nicht für, aber auch nicht gegen das Modell MFVSE1.Der Vergleich der Erwartungswerte der betrachteten 6 Merkmalsfrequenzen für die Modelle EDEUP1 und MFVSE2 liefert qualitativ fast die gleichen Ergebnisse wie der entsprechende Vergleich bei den Modellen EDEUP1 und MFVSE1; es bestehen lediglich quantitative Unterschiede: Dominanz (an einigen der beteiligten Loci oder an allen) wirkt sich auf die 6 Merkmalsfrequenzen ähnlich aus wie eine Umweltbeteiligung an der Disposition. Insbesondere ist es nicht möglich, auf Grund der Merkmalsfrequenzen zwischen den Modellen MFVSE1 und MFVSE2 zu unterscheiden.Die Unterscheidung eines vorliegenden Erbgangs von einem der Modelle EDEUP1 und MFVSE1 auf Grund einer Merkmalsfrequenz Q (bei einem bestimmten Typ von Verwandten von Probanden) im obengenannten Sinne setzt voraus, daß sowohl die Populationsfrequenz P des Merkmals als auch der Erwartungswert Q von Q bei dem vorliegenden Erbgang genau bekannt ist. Praktisch stehen jedoch sowohl für P als auch für Q nur Schätzwerte zur Verfügung, die aus Stichproben gewonnen wurden. Zunächst wird noch vorausgesetzt, daß wenigstens P exakt bekannt ist, und behandelt, wie auf Grund eines Stichprobenergebnisses für Q (Schätzwert mit zugehörigen Vertrauensgrenzen für Q) entschieden werden kann, ob zwischen dem vorliegenden Erbgang und einem der Modelle EDEUP1 und MFVSE1, etwa EDEUP1, ein Unterschied besteht: es wird ein Unterschied angenommen, wenn der Erwartungswert von Q für jedes Modell EDEUP1 (P, w), dessen P-Wert gleich der vorliegenden Populationsfrequenz ist, außerhalb des Vertrauensintervalls für Q liegt. Das ist eine Entscheidung im Sinne eines statistischen Tests, und es wird ausführlich auf die Problematik dieses Tests eingegangen. Abgesehen von der Voraussetzung, daß genau bekannt sein muß, hat dieses Vorgehen den Nachteil, daß die genannte Entscheidung auf Grund eines Stichprobenergebnisses für immer nur eine der 6 in die Untersuchung einbezogenen Merkmalsfrequenzen vorgenommen wird: auch wenn in keinem Fall ein Unterschied konstatiert werden kann, ist immer noch denkbar, daß sich auf Grund der Stichprobenergebnisse für alle Merkmalsfrequenzen gemeinsam ein Unterschied zwischen dem vorliegenden Erbgang und einem der Modelle EDEUP1 und MFVSE1 feststellen läßt. Beide Nachteile vermeidet eine von Morton et al. (1970) angegebene, auf dem Maximum-Likelihood-Verfahren und dem ² beruhende Methode, die auf unseren Fall zugeschnitten eingehend dargestellt wird.Zum Abschluß werden unsere Ergebnisse hinsichtlich der Unterscheidbarkeit der Modelle EDEUP1 und MFVSE1 mit den Ergebnissen von Smith (1971a) verglichen, der die Unterscheidbarkeit zwischen einem allgemeineren Modell des einfachen diallelen Erbgangs (GTSLM) und dem Modell MFVSE1 mit einer von der unsrigen abweichenden, dem Vorgehen von Morton et al. (1970) ähnlichen Methode untersucht hat; das Modell GTSLM sieht noch zusätzlich die Manifestation des merkmals aus nichtgenetischer Ursache (mit der Wahrscheinlichkeit z) vor und enthält das Modell EDEUP als Spezialfall (z=0). Unsere Ergebnisse stehen mit denen von Smith im Einklang, soweit sie überhaupt mit diesen vergleichbar sind. Es ist auch kein Widerspruch, daß sich in einigen Fällen ein Modell MFVSE1 (P, h ²) bei Smith nicht vom Modell GTSLM unterscheiden läßt, obwohl es bei uns vom Modell EDEUP1 unterscheidbar ist. Denn dies ist wegen der größeren Allgemeinheit des Modells GTSLM zu erwarten, und tatsächlich weicht in einem solchen Fall die Parameterkonstellation der MFVSE1 (P, h ²) optimal angepaßten Realisation von GTSLM mehr oder weniger stark von den Parameterkombinationen ab, die dem Modell EDEUP1 entsprechen. Vielfach ist diese Parameterkonstellation jedoch biologisch wenig sinnvoll, indem die Penetranzen klein sind oder die Wahrscheinlichkeit z groß ist (oder beides zutrifft); in einem solchen Fall ist das multifaktorielle Modell überzeugender als das davon formal nicht unterscheidbare Modell GTSLM.Der in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchung haftet in zweierlei Weise etwas unvermeidbar Künstliches an. Zum ersten sind die gegenübergestellten Modelle EDEUP1 und MFVSE1 künstlich, indem bei ihrer Spezifikation eine Reihe von Voraussetzungen gemacht werden mußte, um die Berechnung der Erwartungswerte der in die Untersuchung einbezogenen Merkmalsfrequenzen bei Verwandten von Probanden für diese Modelle zu ermöglichen und die Komplexität der Modelle in Grenzen zu halten. Diese Voraussetzungen sind zwar zum Teil plausibel, wie z. B. die Annahme einer Normalverteilung für die Disposition in der Population, aber zum Teil auch einschränkend, wie die Annahme, daß der Umweltbeitrag zur Disposition mit dem genotypischen Wert der Disposition nicht korreliert ist, oder die Annahme, daß zwischen den Umweltbeiträgen zu den Dispositionen von Verwandten keine Korrelation besteht. Eine Einschränkung bedeutet auch die in der Arbeit stets gemachte Voraussetzung, daß in der Population bezüglich des zugrundeliegenden Locus bzw. aller beteiligten Loci Panmixie besteht und insbesondere die Eltern der Probanden nicht verwandt sind; beim multifaktoriellen Modell wirkt sich diese Voraussetzung so aus, daß die Dispositionen der Eltern nicht korreliert sind. Wenn man durch Fallenlassen einiger dieser Voraussetzungen bei einem der Modelle, etwa bei MFVSE1, zu einem allgemeineren Modell übergeht (was prinzipiell möglich ist, allerdings die Untersuchung erheblich komplizieren würde), so wird eine zwischen einem Modell EDEUP1 (P, w) und dem Modell MFVSE1 auf Grund einer Merkmalsfrequenz bestehende Unterscheidbarkeit eventuell verlorengehen, während eine Simulierbarkeit von EDEUP1 (P, w) bezüglich einer Merkmalsfrequenz sicher erhalten bleibt. Aus den Ergebnissen der Arbeit können demnach nur Schlüsse auf die Simulierbarkeit durch allgemeinere Modelle, nicht auf die Unterscheidbarkeit von solchen Modellen gezogen werden. Insbesondere wird durch einen Wert R ₁>4 des Quotienten R ₁=Q ₃/Q ₂ oder einen Wert R ₂2,5 des Quotienten R ₂ =Q ₂₁/Q ₁₁ wohl das Modell EDEUP1 ausgeschlossen, aber nicht unbedingt jedes allgemeinere Modell eines einfachen diallelen Erbgangs. Zum zweiten ist künstlich, daß, in die Untersuchung nur die 6 Merkmalsfrequenzen Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₁₁, Q ₂₁ und Q ₂₂ bei den engsten Verwandten (Kleinfamilie) der Probanden einbezogen werden. Durch Hinzunahme von Merkmalsfrequenzen bei entfernteren Verwandten der Probanden werden sich vermutlich zusätzliche Möglichkeiten zur Unterscheidung zwischen den Modellen EDEUP1 und MFVSE1 ergeben. Eine solche Ausweitung ist aber auch im Hinblick auf die Unterscheidung zwischen allgemeineren Modellen des einfachen bzw. multifaktoriellen Erggangs wichtig. Als entferntere Verwandte kommen in erster Linie Onkel und Tanten sowie Großeltern der Probanden in Betracht. Hier bietet sich die Trennung in Verwandte des Vaters und Verwandte der Mutter an, und man kann, zumindest prinzipiell, die Wahrscheinlichkeiten für die möglichen Verteilungen von 2 Merkmalsträgern auf eine bestimmte Gruppe von väterlichen Verwandten und eine solche von mütterlichen Verwandten (etwa auf v (2) väterliche und m (2) mütterliche Geschwister) in den Modellen EDEUP1 und MFVSE1 berechnen. Slater (1966) hat nämlich die Vermutung geäußert (und diese an Hand eines grob annähernden Rechenmodells zu bestätigen versucht), daß das Verhältnis der Wahrscheinlichkeit der einseitigen Verteilungen (beide Merkmalsträger entweder auf der väterlichen oder auf der mütterlichen Seite) zur Wahrscheinlichkeit der zweiseitigen Verteilungen beim einfachen Erbgang (Modell EDEUP1) größer ist als beim multifaktoriellen Erbgang (Modell MFVSE1), und das wäre eine weitere Hilfe bei der Unterscheidung zwischen den beiden Modellen. Darüber hinaus könnte man daran denken, aus einer bestimmten Gruppe von Verwandten des Probanden (etwa seinen Geschwistern, seinen Eltern und deren Geschwistern) bestehende Stammbäume nach den Stellen im Staummbaum, an denen das Merkmal auftritt, in Typen einzuteilen und die Wahrscheinlichkeiten dieser Typen für die beiden Modelle EDEUP1 und MFVSE1 zu berechnen, in der Hoffnung, daß hinsichtlich der Verteilung der Typen zwischen den beiden Modellen charakteristische Unterschiede bestehen. Klunker (1960) hat die Verteilung solcher Stammbaumtypen für das Modell EDEUP1 unter einer speziellen Annahme über die Genotypen der Eltern und Großeltern des Probanden (die bei seltenen Merkmalen annähernd zutrifft) berechnet; grundsätzlich ist die Berechnung auch ohne diese Annahme möglich, wird dann aber sehr kompliziert. Die Verteilung der Stammbaumtypen für das Modell MFVSE1 kann mit Hilfe einer von Smith (1971b, Anhang) angegebenen Näherungsmethode berechnet werden.

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Discrimination between multifactoria inheritance with threshold effect and two-allele single-locus hypothesis

Summary and Conclusions According to our present knowledge of the mechanism of gene action, the statement that an anomaly follows a simple mode of inheritance (single-locus hypothesis) implies that the anomaly has a simple biochemical cause, namely the alteration or absence of the primary product (polypeptide chain) of a certain gene. Therefore, if the anomaly does not satisfy the formal criteria of a single-locus model except with the help of additional assumptions, such as that of incomplete penetrance of the anomalous allele, a more conservative hypothesis of inheritance should also be considered, to avoid a hopeless search for a simple biochemical cause. In this paper a two-allele single-locus hypothesis with incomplete penetrance of the anomalous allele (model EDEUP) is contrasted with a more conservative alternative hypothesis which is extremely different from the first: a multifactorial mode of inheritance with threshold effect (model MFVSE). In this model slight and non-specific effects of the gene pairs at a great many loci, and perhaps some environmental influence, combine to determine a phenotypically latent continuous variable (the disposition or liability to the anomaly), with the anomaly becoming manifest when the variable exceeds a certain threshold level.A parameter common to both models is the population frequency P of the trait (the anomaly); further parameters are: the penetrances w ₁and w ₂of the anomalous allele in the homozygous and heterozygous states respectively in the EDEUP model, the heritability h ²and the degree of genetic determination ² of the disposition in the MFVSE model. In the paper only 2-parametric special cases of the 3-parameter models are considered: the EDEUP model is restricted to the special case EDEUP1, defined by w ₁=1, w ₂=w (complete penetrance of the anomalous allele in the homozygous state), and the MFVSE model to first the special case MFVSE1, defined by ² = h² (no dominance effects at the loci involved), and then to the special case MFVSE2, defined by ² = 1 (no environmental contribution, but possible dominance effects). It is interesting to consider what conditions allow the two models EDEUP1 and MFVSEi (i=1 or 2) to simulate each other in certain partial aspects of the phenotype, and whether there are criteria allowing discrimination between the two models. The partial aspects of the phenotype used are firstly the trait frequencies (incidences) Q ₁,Q ₂, and Q ₃in parents (or children), sibs (or DZ twins), and MZ twins of affected persons (probands), secondly the incidences Q ₁₁, Q ₂₁, and Q ₂₂in sibs of probands with a given phenotype combination of the parents (-x-, +x-, or +x+, where - and + mean normal and affected respectively); here it is assumed that the procedure for recording probands fulfils the conditions of single selection. A model EDEUP1 (P, w) (realization of the EDEUP1 model with specified values of the parameters P and w) simulates a model MFVSEi (P, h²) (i=1 or 2) (and conversely the latter the first model) relative to an incidence Q if the expectations of Q in the two models (with the same population frequency P in both models) coincide. A model EDEUP1 (P, w) can be simulated by the MFVSEi model relative to Q if there is a realization MFVSEi (P, h ²) simulating EDEUP1 (P, w) relative to Q; otherwise EDEUP1 (P, w) is distinguishable from the MFVSEi model by means of Q. Whether a model MFVSEi (P, h ²) can be simulated by the EDEUP1 model or not, is decided in the same way.First the methods for calculation of the expectations of the incidences Q ₁, Q ₂, Q ₃,Q ₁₁, Q ₂₁, and Q ₂₂in the models EDEUP and MFVSE in dependence on the model parameters are described in detail. There are several possible methods for the MFVSE model: For calculating the expectations of Q ₁, Q ₂, and Q ₃, the methods of Pearson (1901), Crittenden (1961) and Falconer (1965), as well as of Smith (1970) are mentioned, besides the procedure used in this paper, which is based on numerical integration by means of the Gaussian quandrature formula. The method actually used for calculating the expectations of Q ₁₁, Q ₂₁, and Q ₂₂, was obtained by a slight modification to a procedure described by Steck (1958), and there is another method (Smith, 1971b) which is applicable only to the special case MFVSE1.The factual calculation of the expectations of the 6 incidences mentioned in the contrasted models was always carried out for the values of population frequency P between 0.01% and 10% (P-range). Comparison of the expectations of the 6 incidences in the models EDEUP1 and MFVSE1 yields the following results: The model EDEUP1 (P, 1) (simple dominant inheritance with complete penetrance) can be distinguished from the EDEUP1 model throughout the range of P by means of each of the incidences Q ₁, Q ₂, Q ₁₁, Q ₂₁and Q ₂₂. The other limiting case of EDEUP1, the model EDEUP1 (P, 0) (simple recessive inheritance), is distinguishable from the MFVSE1 model by each of the incidences Q ₂, Q ₁₁, Q ₂₁, and Q ₂₂, also throughout the P-range. For 0.5w<1, the model EDEUP1 (P, w) can be distinguished from MFVSE1 throughout the range of P by Q ₁, Q ₂, or Q ₁₁; discrimination by means of Q ₂₁is still possible if P1%, or throughout the range of P if w0.7. For 0<w<0.5, in contrast, the model EDEUP1 (P, w) is distinguishable from MFVSE1 throughout the range of P only by means of the incidence Q ₁₁; disregarding the very low penetrances (0<w<0.1) which are biologically not very reasonable, discrimination by means of Q ₁, Q ₂, or Q ₂₁is possible only for low population frequency P; in fact, the lower the value of w is, the lower P must be. Thus a model EDEUP1 (P, w) with 0.1w<0.5 can be simulated by the MFVSE1 model relative to each of the 5 incidences Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₂₁, and Q ₂₂, at least when P is sufficiently high; for this reason one has to be cautious in assuming a simple dominant inheritance with low penetrance (0.1w<0.5) if the population frequency is not low. On the other hand, the model MFVSE1 (P, h ²) is distinguishable from the EDEUP1 model by means of Q ₁₁at every value of h ²and throughout the range of P. Relative to each of the remaining 5 incidences Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₂₁, and Q ₂₂, the model MFVSE1 (P, h ²) can be simulated by EDEUP1 at high values of h ²(especially for h ²=1) and a sufficiently high value of P. At medium and low values of h ², in contrast, the model MFVSE1 (P, h ²) is distinguishable from the EDEUP1 model by means of each of these 5 incidences: by means of Q ₃and Q ₂₁when h ²0.6, of Q ₁and Q ₂₂when h ²0.7, and of Q ₂when h ²0.8. The investigation of the two ratios R ₁=Q ₃/Q ₂and R ₂=Q ₂₁/Q ₁₁leads to two criteria for differentiation between the models: A value R ₁<4 excludes the EDEUP1 model and indicates the MFVSE1 model, if the choice is between these two models only (twin criterium of Penrose, 1953); the second criterion states the same in the case of R ₂2.5. Both criteria contain only a sufficient and not a necessary condition: a value R ₁4 or a value R ₂<2.5 is not indicative of the MFVSE1 model but nor does it exclude it.Comparison of the values expected for the 6 incidences in the models EDEUP1 and MFVSE2 yields results which are almost the same qualitatively as those of the corresponding comparison of EDEUP1 with MFVSE1; there are only some quantitative differences: Dominance (at some or all of the loci involved) has a similar effect on the 6 incidences as an environmental contribution to the disposition. More specifically, it is not possible to discriminate between the models MFVSE1 and MFVSE2 by means of the incidences considered.The discrimination of a mode of inheritance under discussion from one of the models EDEUP1 and MFVSE1 by means of an incidence Q (in a certain type of relatives of probands) in the sense mentioned above presupposes that not only the population frequency P of the trait but also Q, the value expected for Q in the mode of inheritance under discussion, is known exactly. In practice, however, only estimates obtained from samples are available for both P and Q. First it is still assumed that at least P is known exactly, and the method of deciding by means of a sample result for Q (estimate for Q with confidence limits) whether there is a difference between the mode of inheritance under discussion and one of EDEUP1 and MFVSE1, say EDEUP1, is discussed: a difference is accepted when the expectation of Q in each model EDEUP1 (P, w) with P-value equal to the existing population frequency lies outside the confidence interval for Q. This is a decision in the sense of a statistical test, and we go into the problems of this test in detail. Apart from the condition that P must be exactly known, this procedure has the added disadvantage that the decision mentioned is always made by means of a sample result for only one of the 6 incidences included in the investigation: even if it is not possible to establish a difference in any of the cases, it is still conceivable that a difference can be stated between the mode of inheritance under discussion and one of the models EDEUP1 and MFVSE1 by means of the sample results of all incidences together. A method given by Morton et al. (1970) which is based on the maximum likelihood principle and the ²-test for goodness of fit avoids both disadvantages; the method, modified for our case, is presented in detail.Finally, our results on the possibility of discrimination between the models EDEUP1 and MFVSE1 are compared with those obtained by Smith (1971a), who investigated the discrimination between a generalized two-allele single-locus model (GTSLM) and the MFVSE1 model by a different method from ours, which resembles that used by Morton et al. (1970). The GTSLM model also provides for the manifestation of the trait from non-genetic causes (with a probability z) and contains the EDEUP model as a special case (z=0). Our results are consistent with Smith's results, insofar as they are at all comparable with them. In particular, it is no contradiction that in some cases a model MFVSE1 (P, h ²) in Smith's results cannot be distinguished from the GTSLM model although it is distinguishable from the EDEUP1 model in our results. This is to be expected because of the greater generality of the GTSLM model, and actually in such a case the parameter constellation of the realization of GTSLM which gives the best fit to the model MFVSE1 (P, h ²) deviates more or less strongly from the parameter combinations appropriate to the EDEUP1 model. Frequently, however, this parameter constellation is not very reasonable biologically, in that the penetrances are low or the probability z is high (or both); in such a case the multifactorial model is more convincing than the GTSLM model though it is formally not distinguishable from the latter.Two kinds of inevitable artificiality are inherent in the investigation described in this paper. Firstly, the contrasted models EDEUP1 and MFVSE1 are artificial in that their specification involved a series of assumptions to facilitate the calculation of the values expected in these models for the incidences in relatives of probands included in the investigation and to limit the complexity of the models. It is true that some of these assumptions are plausible, for instance the assumption of a normal distribution of the disposition in the population, but some are restricting, such as the assumption that the environmental contribution to the disposition is not correlated with the genotypic value of the disposition, or that there is no correlation between the environmental contributions to the dispositions of relatives. A further restriction is imposed by the assumption always made in this paper that there is random mating in the population relative to the underlying locus resp. all the loci involved and, especially, that the parents of the probands are not related; in the multifactorial model, this implies that the dispositions of the parents are not correlated. If by ceasing to insist on some of these assumptions in one of the models, say in MFVSE1, one adopts a more general model (a procedure which is possible in theory but would considerably complicate the investigation), the possiblility of discrimination existing between a model EDEUP1 (P, w) and the MFVSE1 model by means of an incidence will eventually be lost, while the possibility of simulation of EDEUP1 (P, w) relative to an incidence will certainly be preserved. From the results of this paper, therefore, we can draw inferences only about the possibility of simulation by more general models and not about the possibility of discrimination from such models. In particular, it is true that when R ₁>4 for the ratio R ₁=Q ₃/Q ₂or when R ₂2.5 for the ratio R ₂=Q ₂₁/Q ₁₁the EDEUP1 model is excluded, but not necessarily every more general two-allele single-locus model. A second kind of artificiality is introduced by the inclusion of only the 6 incidences Q ₁, Q ₂, Q ₃, Q ₁₁, Q ₂₁, and Q ₂₂in the closest relatives (small family) of the probands in the investigation. The inclusion of incidences in more remote relatives of the probands will probably yield additional possibilities for discriminating between models EDEUP1 and MFVSE1. But widening of the investigation in this way is also important with regard to discrimination between more general models of simple or multifactorial inheritance. More remote relatives means primarily the uncles and aunts and the grand-parents of the probands. Separation into maternal and paternal relatives may then be considered, and, at least in theory, the probabilities for the possible distributions of two affected persons in a certain group of paternal relatives and in a corresponding group of maternal relatives (say, on v (2) paternal and m (2) maternal sibs) in the models EDEUP1 and MFVSE1 can be calculated. Slater (1966) has advanced the supposition (and has attempted to verify it by means of a approximative computational model) that the ratio of the probability of the one-sided distributions (both affected persons on the paternal side or both on the maternal side) to the probability of the two-sided distributions is higher in simple inheritance (EDEUP1 model) than in multifactorial inheritance (MFVSE1 model), and this would be a further help in distinguishing between the two models. In addition, one could classify the pedigrees consisting of a particular group of the proband's relatives (say his sibs, his parents, and his parents' sibs) into types according to the positions where the trait occurs in the pedigree. Then, it would be interesting to calculate the probabilities of these types for the two models EDEUP1 and MFVSE1, in the hope of finding characteristic differences between the two models as to the distribution of the types. Klunker (1960) has calculated the distribution of such pedigree types for the EDEUP1 model with a specific assumption about the genotypes of the parents and grand-parents of the proband (which is approximately correct for rare traits); in principle, the calculation is also possible without this assumption but then it becomes very complicated. The distribution of the pedigree types in the MFVSE1 model can be calculated by means of an approximation method described by Smith (1971b, Appendix).

     

Der Redoxzustand des NAD(P) und der Cytochrome b und c2 in Abhängigkeit vom pO2 bei einigen Athiorhodaceae

Zusammenfassung Der Gehalt an reduzierten Nicotinamid-adenin-dinucleotiden bei Rhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas spheroides und Rps. capsulata wird beim Absenken des pO₂ erst zwischen 0,2 und 0,5 mm Hg deutlich erhöht.Beim schnellen Wechsel (dichte Bakteriensuspension) zur Anaerobiose tritt bei R. rubrum eine deutliche Überreduktion der Nicotinamid-adenin-dinucleotide ein und bei erneuter Belüftung eine Überoxydation.Der Reduktionszustand der Cytochrome b+c₂ und c₂ (Differenzspektren 422 m bzw. 426 m oder 428 m minus 405 m und 550 m minus 545 m bzw. 550 m minus 560 m) erhöht sich etwa zur gleichen Zeit wie die Konzentration von NAD(P)H. Bei erneuter Belüftung tritt immer eine Überoxydation ein, die über 1 min andauern kann.Die änderung des Redoxgleichgewichts von NAD(P)⁺/NAD(P)H und der Cytochrome ist korreliert mit dem Zusammenbruch des Energiestoffwechels (oxydative Phosphorylierung), zeigt aber keine Beziehung zum Beginn der Bakteriochlorophyll-synthese unter semiaeroben Wachstumsbedingungen, die schon bei höherem pO₂ erfolgt.Damit konnte gezeigt werden, daß die Induktion der BChl.-Synthese in Dunkelkulturen durch Änderung des O₂-Partialdruckes in keinem direkten Zusammenhang zur Änderung des Redoxgleichgewichtes von NAD(P)⁺/NAD(P)H und der Cytochrome b und c₂ steht.

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The influence of the pO₂ on the redox balance of NAD(P) and of cytochrome b and c₂ in some Athiorhodaceae

Summary If the oxygen partial pressure in growing cultures of Rhodospirillum rubrum, Rhodopseudomonas spheroides, and Rhodopseudomonas capsulata is slowly lowered the level of reduced nicotinamide-adenine dinucleotide is strongly increased but not before the pO₂ is dropped beneath 0.2–0.5 mm Hg.A very quick change from aerobic to strict anaerobic conditions in a dense suspension of R. rubrum causes a significant overreduction of the nicotinamide-adenine dinucleotides. After switching on the aeration an overoxidation is observable.The reduction of cytochromes b and c₂ obeys the same kinetics as the reduction of NAD(P)⁺. A sudden aeration is followed by an overoxidation, which continues for more than 1 min.The changes in the ratio of the reduced to the oxidised states of the nicotinamide-adenine dinucleotide and the cytochromes are correlated to the breakdown of the metabolism (oxidative phosphorylation). But the synthesis of bacteriochlorophyll is induced by a decrease of oxygen partial pressure down to 50- mm Hg (depended from the organism). It has been shown in these experiments that the induction of the synthesis of bacteriochlorophyll in the dark by changing the pO₂ is not directly correlated to the change in the redox state of NAD(P)⁺/NAD(P)H and of the cytochromes b and c₂.

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Abkürzungen NAD(P) Nicotinamid-adenin-dinucleotid + Nicotinamid-adenin-dinucleotid-phosphat - pO₂ Sauerstoffpartialdruck - BChl. Bacteriochlorphyll     

The effect of an alternative food supply on the relationship between two Typhlodromus species and Panonychus ulmi (Koch) (Acarina)

Using seedling plants in an insectary, populations were recorded of two species of Typhlodromus (Phytoseiidae) when provided with known numbers of Panonychus ulmi (Koch) (Tetranychidae) and/or large numbers of Aculus fockeui (Nal.) (Eriophyidae). T. pyri Scheut. and T. finlandicus (Oudms.) both maintained P. ulmi at a low level compared with populations where Typhlodromus was not present, and whether or not A. fockeui was also available. Both species of Typhlodromus increased more rapidly when provided with A. fockeui as well as P. ulmi, and under these conditions T. pyri reduced P. ulmi to a lower level than where A. fockeui was not provided.

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Zusammenfassung Der Versuch sollte zeigen, ob die Raubmilbe Typhlodromus spp. (Phytoseiidae) die Spinnmilbe Panonychus ulmi (Koch) (Tetranychidae) weiter niederhalten könnte, wenn gleichzeitig eine andere günstige Beute angeboten würde. Es wurden getopfte Prunus-Sämlinge in einem Gewächshaus benutzt, die zur Hälfte mit einer großen Anzahl von Aculus fockeui (Nal.) (Eriophyidae) infiziert wurden, bevor bekannte Anzahlen von P. ulmi und Typhlodromus pyri Scheut. oder T. finlandicus (Oudms.) auf ihnen angesetzt wurden. Während eines Zeitraumes von 8 Wochen wurden in annähernd wöchentlichen Abständen einzelne, als Wiederholungen angesetzte Pflanzen jeder Versuchsvariante entnommen und ihre Milbenpopulationen ausgezählt. Bei Abwesenheit der Raubmilben stieg die P. ulmi-Population schneller auf Pflanzen an, die von A. fockeui frei, als auf solchen, auf denen sie vorhanden waren. Sowohl T. pyri wie T. finlandicus hielten P. ulmi auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau, gleichgültig ob A. fockeui gleichfalls vorhanden war oder nicht. Beide Typhlodromus-Arten vermehrten sich rascher, wenn ihnen neben P. ulmi zusätzlich A. fockeui zur Verfügung stand, und unter diesen Bedingungen reduzierte T. pyri die P. ulmi-Population auf ein niedrigeres Niveau als bei Abwesenheit von A. fockeui. Diese Ergebnisse zeigen, daß die Gegenwart von A. fockeui die Bekämpfung von P. ulmi durch Typhlodromus spp. nicht beeinträchtigt, daß sie aber eine günstige Beute darstellt und eine erhöhte Vermehrungsrate der Raubmilben bewirkt.