Eine nicht-reziproke Kreuzungssterilität zwischen ökologischen Rassen der Mücke Clunio marinus

Zusammenfassung Die in der Gezeitenzone lebende Mücke Clunio marinus ist längs der europäischen Küstenlinie verbreitet. Die experimentell geprüften Stämme verschiedener geographischer Herkunft repräsentieren ökologische Rassen, die sich in der zeitlichen Programmierung ihrer Entwicklung unterscheiden. Es wurde die Kreuzbarkeit zwischen insgesamt 7 Stämmen geprüft.Zwischen einzelnen Stämmen wurde eine nicht-reziproke Kreuzungssterilität (abgekürzt n.r.St.) nachgewiesen, bei der jeweils in einer Kreuzungsrichtung fertile Nachkommen entstanden und in der reziproken Kreuzung Nachkommen fehlten.Die Vererbung der n.r.St. wurde zwischen 2 Stämmen benachbarter Rassen mit der Methode der wiederholten Rückkreuzung geprüft. Es ergab sich ein matrokliner Erbgang. Die Befunde werden mit entsprechenden Ergebnissen von Laven an Culex pipiens verglichen.Die populationsgenetischen Konsequenzen der n.r.St. werden in Hinblick auf die Elimination von Kreuzungstypen, Genfluß und reproduktive Isolation betrachtet. Für die Bedeutung der n.r.St. im Freiland werden 3 Hypothesen erörtert: 1. Begleiterscheinung der genetisch divergierenden Rassen, 2. in einer Richtung wirksamer Isolationsmechanismus zwischen benachbarten Rassen und 3. Speciation.

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Summary The intertidal midge Clunio marinus is distributed along the European coast-line. Stocks from distinct locations differ in the programming of their emergence time. They represent ecological races. The crossability between 7 stocks was examined.Between some stocks a non-reciprocal cross sterility has been found, characterized by fertile hybrids in one cross direction, and no offspring in the reciprocal crosses.The cross Jean xSan was fertile, while the cross San xJean was sterile. After three backcrosses of the hybrid females to San males, the sterility in the reciprocal crosses with San females had not been changed. The maternal inheritance of this non-reciprocal sterility is compared with similar studies in Culex pipiens by Laven.According to aspects of population genetics, the non-reciprocal cross sterility is considered in view of elimination of crossing types, of gene flow and reproductive isolation. With regard to the significance of the non-reciprocal cross sterility in the field, three hypotheses are discussed: 1. by-product of evolutionary divergence in ecological races, 2. unilateral reproductive isolation which blocks the gene flow between adjacent populations only in one direction, and 3. speciation.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.

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Herrn Professor Dr. Gerhard Krause zu seinem 65. Geburtstag.     

Metastable secondary structures in ribosomal RNA: a new method for analyzing the titration behavior of rRNA

The pH titration behavior of E. coli rRNA in the acid range has been analyzed by combining spectrophotometric and potentiometric titration data. The “simplest” model for the system, which considers as possible reactions the protonation of adenine (A), cytosine (C), and guanine (G) residues along with the opening of A·U and G·C base pairs, does not adequately account for the titration properties. It is postulated that extra reactions may occur in addition to those in the “simplest” model, and a new analytical method was developed to deal with this situation. Our approach yields the ultraviolet spectral changes which accompany the extra reactions, from which the nature of these reactions can in principle be deduced. The calculations also give, at each pH, the extents of the extra reactions as well as the extents of those reactions which comprise the “simplest” model. We infer that in acidic RNA solutions of 0.1M ionic strength there occur at least two extra reactions, each of which involves G residues. We propose that in the pH range 6.0 ≥ pH ≥ 3.8 triple-stranded helical sequences, presumably protonated G·C·G, are formed. These regions are replaced at lower pH by acid-stable structures involving G·G and A·A base pairs. In solutions of lower ionic strength (I = 0.01M) no triple strands are formed, but G·G and A·A regions seem to develop even at pH values as high as 6.0. At I = 0.1M, an acid–base titration cycle between pH 7 and 2.8 is not reversible; rRNA shows true hysteresis behavior. We conclude that in ribosomal RNA's, which are generally G-rich, guanine residues may participate in hitherto unpredicted conformations, some of which may be metastable while others are equilibrium structures.     

The Occurence of δ-Tocopherylquinone in Higher Plants and Its Relation to Senescence

δ-Tocopherylquinone (δTQ) content was determined in tobacco and yellow maple leaves, green ivy leaves and cactus tissues. It was found that the concentration of δ-TQ was highest in mature or senescent tissues, such as white tobacco leaves (0.02 μmole/g dry wt) while its detection was uncertain in young, green leaves from the apex of tobacco plants. Fractionation by centrifugation of senescent tobacco leaves showed that the osmiophilic globule fraction was enriched in δ-TQ. Electron microscope studies of young, mature and senescent tobacco tissues showed progressive changes in the size and number of osmiophilic globules. After chloroplast breakdown in senescent tobacco leaves, these globules became the predominant constituents of the organelle. δ-TQ which is associated with osmiophilic globules may play a role in the development of plants, particularly during senescence.     

Wirtskreis und Infektionscyclus eines neu isolierten Bdellovibrio bacteriovorus-Stammes

Zusammenfassung Der neu isolierte Stamm W von Bdellovibio bacteriovorus infiziert und lysiert Rhodospirillum rubrum F und alle anderen untersuchten Athiorhodaceae, nicht aber Pseudomonas aeruginosa und Spirillum serpens. Er befällt auch zahlreiche Enterobacteriaceae und von den grampositiven Bakterien Streptococcus faecalis und Lactobacillus plantarum.Nach dem Festheften an der Zellwand wird diese in 3–20 min durchdrungen. In 10–60 min ist Bdellovibrio vollständig in die Zelle eingedrungen und hat sich im Raum zwischen Zellwand und cytoplasmatischer Membran angesiedelt.In 3–5 Std wird der gesamte Zellinhalt bis auf die Membranen aufgelöst. In dieser Phase erfolgt die Vermehrung von Bdellovibrio. In den ghosts sind die Parasiten in lebhafter Bewegung. Die Geißel hat einen Gesamtdurchmesser von 29 m und eine Länge von etwa 3 . Sie ist von einer Geißelscheide umgeben, die in Verbindung zur Zellwand steht. Der Durchmesser der Geißel ohne Scheide beträgt etwa 18 m. Bdellovibrio kann oberhalb eines Sauerstoffpartialdruckes von 4–5 mm Hg infizieren und sich vermehren. Der Titer von Bdellovibrio nimmt bei Aufbewahrung in lysierten Kulturen in 36 Tagen von 10⁸ auf 10¹ pfu (plaque forming units) je ml ab. Bei Aufbewahrung in Nährkultur sinkt der Titer nur auf 10⁴ pfu/ml ab. Die Zahl der Plaques im Verhältnis zum Titer der Impfsuspension von Bdellovibrio schwankt in Abhängigkeit vom Wirtsstamm. Wenn man die Plaque-Bildungsrate bei R. rubrum gleich 1 setzt, beträgt sie bei Serratia marcescens 0,0001, bei Proteus vulgaris 10. Bd. bacteriovorus, Stamm W wächst nicht in synthetischer Nährlösung oder Lysaten. Ein geringes Wachstum ohne Zellteilung findet in Zellextrakten von R. rubrum statt. Der Stamm vermehrt sich jedoch in hitzeinaktiviertem R. rubrum. Die Plaque-Bildungsrate ist unter diesen Bedingungen aber sehr niedrig.In Lysaten treten encystierte Dauerformen von Bdellovibrio bacteriovorus auf.

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The host range and the infectious cycle of a new isolated, on gram-positive and gram-negative bacteria parasiting Bdellovibrio bacteriovorus strain

Summary Rhodospirillum rubrum and all other investigated Athiorhodaceae are infected and lysed by the new isolated strain W of Bdellovibrio bacteriovorus. This strain W parasites on numerous Enterobacteriaceae and the gram-positive bacteria Streptococcus faecalis and Lactobacillus plantarum, but not on Pseudomonas aeruginosa and Spirillum serpens.After attachment of Bdellovibrio to the host, the cell wall is penetrated in 3 to 20 min. In 10 to 60 min Bdellovibrio has completely entered the host cell. He remains in the space between cell wall and cytoplasmic membrane of the host.The host cell is completely lysed within 3 to 5 hours. During this phase the size and cell number of Bdellovibrio are increased and a new flagellum is likely to be formed. In the ghosts of the host cell a strong movement is observed. The single polar flagellum of Bdellovibrio has a diameter of 29 m. The flagellum consists of an inner core ( 18 m) and an outer sheath which is continued into the cell wall. Bdellovibrio is able to grow and to infect only under aerobic or semiaerobic conditions (oxygen partial pressure 4 to 5 mm Hg and more). The titer of Bdellovibrio is gradually decreased from 10⁸ to 10¹ plaque forming units (pfu) per ml, when kept in the lysate for 36 days. In a synthetic medium there is a diminution of 10⁴ pfu/ml only. The plating efficiency is dependent of the host strain. If the plating efficiency of Bdellovibrio with Rhodospirillum rubrum is 1.0, the rate varies from 0.0001 with Serratia marcescens to 10 with Proteus vulgaris. Bdellovibrio bacteriovorus strain W does not grow in a synthetic medium. However, it grows but does not multiply in cell free extracts of Rhodospirillum rubrum. The parasite is also able to infect and lyse heat inactivated R. rubrum. But the plating efficiency in this case is very low.It has been observed that in lysed cells of R. rubrum certain amount of Bdellovibrio is encysted. The morphology and fine structure of these cells is quite different from the normal virulent type.

     

Effect of Temperature on the Potential and Current Thresholds of Axon Membrane

The effect of temperature on the potential and current thresholds of the squid giant axon membrane was measured with gross external electrodes. A central segment of the axon, 0.8 mm long and in sea water, was isolated by flowing low conductance, isoosmotic sucrose solution on each side; both ends were depolarized in isoosmotic KCl. Measured biphasic square wave currents at five cycles per second were applied between one end of the nerve and the membrane of the central segment. The membrane potential was recorded between the central sea water and the other depolarized end. The recorded potentials are developed only across the membrane impedance. Threshold current values ranged from 3.2 µa at 267deg;C to 1 µa at 7.5°C. Threshold potential values ranged from 50 mv at 26°C to 6 mv at 7.5°C. The mean Q₁₀ of threshold current was 2.3 (SD = 0.2), while the Q₁₀ for threshold potentials was 2.0 (SD = 0.1).     

Ernährungsbiologie einer rhipidoglossen Kiemenschnecke

Zusammenfassung Die Arbeitsweise und die Leistungen der Rhipidoglossenradula von Theodoxus fluviatilis werden durch die kräftigen 4. Zwischenzähne und die Randbürstenzähne bestimmt. Die 4. Zwischenzähne lockern im wesentlichen die dem Fre\grund anhaftenden oder aufliegenden ein- bis wenigzelligen Algen (Diatomeen, chlorococcale und konjugate Grünalgen), die Randzähne fegen das gelockerte Nahrungsgut quantitativ zusammen. Fädige Grünalgen (z. B. Cladophorales) und Gewebeteile höherer Pflanzen werden nicht abgebissen bzw. abgeschabt.Die Diatomeen werden nur verdaut, wenn die Kieselschalen bereits bei der Nahrungsaufnahme mechanisch zerkleinert werden. Diese Zerkleinerung erfolgt allein auf einem Substrat mit rauher Oberfläche; sie wird durch die während des Bisses zwischen 4. Zwischenzähnen und Substrat auftretenden Reibungskräfte erzielt. Theodoxus wurde bei refiner Diatomeenernährung über mehrere Generationen gezüchtet. Tierisches Eiwei\ ist als Zusatzkost nicht erforderlich. Mit besonderen Hilfsma\nahmen kann Theodoxus im Laboratorium auch mit Cyanophyceen oder besonders mit Flagellaten (Chlamydomonas), die den Schnecken an den im Freiland besiedelten Standorten nicht zur Verfügung stehen, ernährt werden.Sämtliche Grünalgen mit stärkerer Cellulosewandung (Chlorococcales, Conjugatae) sind unverdaulich. Die Unverdaulichlichkeit beruht vermutlich auf einem Fehlen von Cellulasen im Verdauungstraktus. Die Zellmembranen und extrazellularen Scheiden der Cyanophyceen, die aus Hemicellulosen und Pektinen aufgebaut sind, werden im Magen aufgelöst. Theodoxus ist ein reiner Diatomeenfresser. Die ökologische Einnischung in die litorale Steinregion ist vorwiegend ernährungs-physiologisch begründet und erklärt das Vorkommen in Flie\gewassern und an Brandungsufern stehender Sü\gewässer sowie der Ostsee.