Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen fiber das Haftprotein bei Stiirkekiirnern

Von

Prof. Dr. A. Th. Czaja

Aus dem Botanischen Institut der Technischen t-Iochschule Aachen

(Eingelangt am 12. Oktober 1955)

1. Einleitung

Nach K. H e s s (1952) besteht im Weizenkorn das Endospermeiweil~ aus zwei Anteilen, ,,n~mlieh einem lest mit der Oberfi~che der St~rkekSrner verhafteten Protein, das Haftprotein genannt wurde und das bei der Miillerei mit der St~rke verbunden bleibt, und einem in den bei der diehten Paekung der St~rkekSrner yon diesen begrenzten zwiekelartigen Leerr~umen la- gernden Protein, das Zwiekelprotein genannt wurde und das bei der Miillerei herausbrieht. Auf Grund der Versehiedenheit ihrer spezifischen Gewiehte ls sich Zwiekelprotein im Mehl yon dem Haftprotein-St~rke-Komplex trennen (Sehwere-Senkverfahren in nicht w~sserigen Medien, Windsiehtung) (K. H e s s 1954).

Die Haftproteinsehicht auf der Stgrke betrggt etwa 5 Gew:-%. Die Dicke der Proteinschicht l~Bt sieh aus diesem Gehalt, der spezifischen Ober- fl~ehe der St~trkekSrner ( . . . ) sowie des spezifisehen Gewiehtes des Proteins zu 0,217 ~L im Mittel sch~tzen, wobei vorausgesetzt wird, dab die Schieht- dicke unabh~ngig yon der GrS{~e des St~Lrkekorns ist, was . . . sehr wahr- scheinlich nieht zutrifft.

Bei hSherer VergrSl~erung ]assen die mit Haftprotein behafteten St~rke- kSrner h~ufig, wenigstens stellenweise, deutlieh Fibrillengefleeht erkennen, das dem Haftprotein zuzuordnen ist." Die Dieke der Fib~ilten setzt H es s nach einer elektronenmikroskopisehen Aufnahme zu etwa 100 AE an.

,,St~rkekSrner, die durch Proteolyse weitgehend yon Haftprotein be- freit sind, erscheinen meist wesentlieh glatter (Abb. 12, H e s s 1954) und zeigen diese Fibrillen nur noch sehr selten, vermutlich als Relikte des t taf t- proteins."

,,Es ist wahrscheinlieh, d a b das Haftprotein genetisch mit der Leuko- plastenhaut in Zusammenhang steht, die bek~nntlich am Aufbau der Re- servest~rke beteiligt ist."

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Es wurde nun versucht, das yon K. H e s s elektronenmikroskopisch am Weizenst~irkekorn n~her erfatlte I-Iaftprotein aueh fluoreszenzmikroskopisch naehzuweisen. Es sollte aul~erdem an anderen St~trken, nativen wie aueh gesehl~immt zugangliehen, diesem Haftprotein naehgegangen werden.

2. Methodik

Da, wie schon H a i t i n g e r (1938) ausffihrt, die Eigenfluoreszenz der St~rkekSrner nur sehr sehwach ist, kSnnen fiuoreszenzmikroskopische Untersuchungen an solchen nur unter Verwendung yon besonders geeigneten Fluorochromen ausgeffihrt werden. Ffir die geplanten Untersuehungen fiber das HaftPr0tein konnten nur solehe Fluoroehrome zur Anwendung kommer~, welche Proteine und die Subst, anz der Sti~rkekSrner zu verschie- denfarbiger Sekund~rfluoreszenz anregen. Unter den zur Darstellung der Sti~rkekSrner geeigneten Fluorochromen wurde das Acridinorange (3,6-Te- tramethy]diaminoacridin) ftir diesen Zweek als besonders geeignet ausge- w~thlt. Bei Acridinorange ~.ndert sich die Farbe der Fluoreszenz mit der Konzentration, so dal~ benachbarte versehiedenartige Strukturen dutch un- tersehiedliche Fluoreszenzfarbe eharakterisiert werden kSnnen, wenn diese nur den Farbstoff ungleich stark aufnehmen. Eine AeridinorangelSsung in dest. Wasser 1:100.000 bis t:10.000 fluoresziert hellgrfin. Bei schw~- eher verdfinnten LSsungen geht die Fluoreszenzfarbe allm~hlich nach Gelb fiber, bis diese bei 1:1000 gelb wird. Eine l:200-LSsung fiuoresziert gelb- lichrot, eine 1 : 100-LSsung rot.

Das Verhalten verschiedener St~rken gegenfiber w~sserigen LSsungen yon Acridinor~nge ist keineswegs gleiehfSrmig. Ebenso ist die Sekund~r- fluoreszenz bei Anf~rbung mit versehieden konzentrierten wi~sserigen LSsungen dieses Farbstoffes bei manchen Stiirken uneinheit]ieh infolge versehieden starker Farbstoff~ufnahme. Eine weitere Komplikation des Verhaltens wird dadurch hervorgerufen, daI~ die St~rkekSrner aus zwei ver- schiedenen Komponenten jewei]s in bestimmter, aber untersehiedlieher rgumlieher Konfiguration aufgebaut sind, welehe ihrerseits wiederum bei Berfihrung mit einzelnen Fluoroehromen zu versehiedenfarbiger Sekundgr- fluoreszenz angeregt werden. Uber diese Zusammenh~nge soil gelegent]ieh an anderer Stelle berichtet werden. Unter Beriicksichtigung dieser einzelnen Besonderheiten bew~hrte sieh das Aeridinor~nge innerh~lb gewisser Gren- zen sehr gut. Soweit es ffir die Untersuchungen fiber das Haftprotein yon Bedeutung ist, genfigen folgende Feststeilungen.

In hSheren Verdfinnungen der geprfiften fluoreszierenden Farbstoffe, besonders yon Acridinor~nge - - 1 : 10.000 bis i : 100.000--is t das Aufnahme- verm5gen der untersuehten St~rken und auch die Sekund~rfluoreszenz weit- gehend fibereinstimmend. Abweichungen treten bei elnzelnen Stgrken erst in w~tsserigen LiSsungen oberhalb yon 1:10.000 auf, besonders bei 1:1000.

Nach a~lsgedehnten Vorversuchen fiber das Verhalten der verschiedenen St~rken wurde in den meisten Pr~p~raten das zu untersuchende Objekt in eine LSsung yon Acridinorange in dest. Wasser 1:10.000 eingetragen. Bei lebenden Zellen bzw. Schnitten wurde eine 5~oige RohrzuckerlSsung, welehe Aeridinorange 1:10.000 gelSst enthielt, verwendet. Naeh einer

Fluoreszenzmikroskopis&e Untersuchungen tiber das Haftprotein 145

F~rbedauer yon im allgemeinen zwei Minuten wurde die FarblSsung wieder ausgewasehen, entweder mit dest. Wasser oder mit der 5% igen Rohrzueker- 15sung.

Geeignete F~rbungen ffir die Differenzierung yon St~rke und anhaften- dem Protein kommen nur dann zustande, wenn die FarblSsung in grogem UbersehuB zugegeben wird. Das ist abet keineswegs gleiehbedeutend mit Verwendung yon hSheren Konzentrationen. Im letzteren Falle treten Ober- fi~rbungen, aber keine Differenzierungen auf.

Jegliche Differenzierung bleibt aueh aus, wenn zwar die Konzentration der FarblSsung geeignet ist, abet die zu untersuchende Stgrke oder die Gewebesehnitte in zu grol3er Menge oder Anzahl in die Farbl6sung einge- tragen werden. Infolge der rasehen und starken Farbstoffaufnahme wird das AbsorptionsvermSgen einze]ner oder aller Komponenten auch nicht ann~thernd abgesgttigt und es nnterbleibt daher die Differenzierung. Der gesamte zu fiirbende Inhalt der Prgparate bleibt dann bei einem einheit- lichen, unentwickelten Stadium der F~rbung bzw. der Sekundgrttuoreszenz stehen.

3. Untersuchungen

W e i z e n s t ~ i r k e

Die zahlreichsten Versuche wurden an den Stgrkek6rnern yon Triticum vulgare Vill. und denjenigen des Hartweizens, Tr. durum Desf., ausgeffihrt.

Triticum vulgate. Von keimfghigen Weizenk6rnern wurden yon Hand sehr Meine Querschnitte hergestellt nnd diese in einen Tropfen Aeridin- orange]Ssung 1:10.000 auf dem Objekttr~tger einge]egt. Dabei isolierten sich zahlreiche Sti~rkekSrner; andere blieben im Zusammenhang mit dem Endosperm, ragten aber fiber den Sehnittrand heraus. Nach zwei Minuten Anfgrben wurde die FarblSsung mit dest. Wasser sorgf~ltig wieder ausge- waschen.

Bei Untersuchung im Blaulicht sieht man, dag die Zellw~nde im Inneren der Schnitte hellgrfin fluoreszieren, am Rande dagegen r6tlichge]b bis rSt- lich. Die Zellw~nde der Kornhfi]]e leuchten meist orangefarben. Die St~rkekSrner im Inneren der Zellen des Endosperms fluoreszieren hellgrfin. Diese sind einer n~heren Analyse nicht zug~nglich. Die Aleuronk6rner leuchten intensiv rot. Die freiliegenden Stgrkek6rner, besonders diejenigen in n~chster N~he der Schnittr~nder und diejenigen, welche noch am Sehnitt haften, aber fiber den Rand hinausragen und unbedeckt sind, ergeben unter- schiedliche Fluoreszenzen. Manche von diesen fluoreszieren hellgrfin, andere dagegen rStlich.

Auf der Fl~che von zahlreichen der grfinfluoreszierenden K6rner sind leuchtend rote Eiweigpartike] und ebenso leuchtende faden- bis netzfSrmige feine ~nd feinste Strange zu erkennen, welche in ihrer Gesamtheit mehr oder weniger grol~e Teile der Oberfl~che der StgrkekSrner bedecken (Haft- protein). Dazwischen und in tier weiteren Umgebung liegen isoliert eckige und anders gestaltete ebenfalls leuchtendrot fluoreszierende EiweiBpartikel (Zwickelprotein). Diejenigen KSrner, welche fiber die Schnittr~nder hinaus- ragen und rStlich fluoreszieren, Iassen ebenfalls noch faden- und netzfSrmige

Protoplasma, Band X L V I / 1 4 10

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feinste rot fluoreszierende EiweiBstrukturen erkennen. Auch diese K6rner tragen deutlieh das Haftprotein, abet jedenfalls weniger besehiidigt als die vSllig freiliegenden StgrkekSrner. Aul3erdem befinden sieh in der Umge- bung der Sehnitte auch viele isolierte StgrkekSrner, welehe rein griin fluo- reszieren und kein Haftprotein mehr erkennen lassen.

Bei Verwendnng yon W e i z e n m e h 1 sieht das fluoreszenzmikroskopisehe Bild sehr ~ihnlieh aus. Im allgemeinen war die Anzahl der Stgrkek6rner, welehe noch deutlieh erkennbares I taftplasma tragen, grSBer als bei Ver- wendung yon Gewebesehnitten dureh die Getreidefrueht. Die St~irkek5rner des W e i z e n p u d e r s , welche gesehlgmmt worden sind, lassen naeh ent- spreehender Anfgrbung mit AeridinorangelSsung 1:10.000 in den meisten F/illen kein Haftprotein mehr erkennen. Dieses wird durch die Art der Auf- bereitung der St~irke wohl durehweg meehaniseh yon der Oberfl~tche der K6rner entfernt worden sein.

Triticum durum. Zur Untersuehung des I-Iartweizens wurden yon frisch geernteten KSrnern wiederum sehr kleine Quersehnitte in Aeridinorange 1:10.000 in 5%iger R.ohrzuckerl6sung im Blauliehtfluoreszenzmikroskop untersueht. Zahlreiche hellgrfin fluoreszierende St~rkekSrner, welche sieh aus den Sehnitten isoliert batten, trugen rot fluoreszierende Filme yon Pro- teink6rpern. Diese Fihne lieBen hgufig sehr feine fibrillgre Struktur erkennen. An manchen St/irkekSrnern bilden diese Proteinfilme kappenartige Belege, welche noeh bis zu zwei Drittel der Oberflgehe der K6rner bedeeken kSnnen. Der herausragende Teil der St~irkekSrner fluoresziert dann hellgrfin. Sehr wahrseheinlieh ist der iibrige Teil der Proteinbel~ige bei der Preparation der Sehnitte yon den St~rkekSrnern abgestreift worden. Man kann dieses kfinstlieh aueh dadureh bewirken, dag man yon einem solehen Pr/iparat das Deekglas in einer mahlenden Bewegung auf dem Objekttrgger einige Male herumreibt. Ein groBer Tell der St/trkekSrner wird dabei yon dem Haft- protein befreit oder wenigstens teilweise befreit. Diese Tatsache lggt sieh daran erkennen, dab sehr zahlreiche St/irkek51~er dann nur hellgrtin fluoreszieren.

In anderen F~llen wurde zur Untersuehung Hartweizengrieft verwendet. Es handelte sieh dabei also um kleine Bruehstiieke des Endosperms, welehe im Inneren noch v611ig unberiihrt geblieben waren. In einen Tropfen w~isse- rige Aeridinorangel6sung 1:10.000 wurden einige KSrnehen des GrieBes eingetragen und diese in der Farbl6sung mit einer Lanzette vorsichtig zer- drtiekt. Auch in diesen Endospermpr~paraten waren zahlreiche St~rke- kSrner, welche hellgrtin fluoreszierten, mit fibrill~rem und netzigem Haft- protein bedeekt, welches rote Fluoreszenz zeigt.

G e r s t e n s t ~ r k e

Als weitere GetreidestS~rke wurde diejenige yon Hordeum vulgare L. zur Untersuchung herangezogen.

Q u e r s c h n i t t e : Sehr kleine, dtinne Querschnitte durch das Gerstenkorn lieBen in Acridinorange 1:10.000 in 5~oiger RohrzuckerlSsung auf den den Schnittrand der angeschnittenen Zellen fiberragenden sowie an den frei gewordenen St~rkekSrnern rot fluoreszierende feinf~dige bis netzige Protein-

Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen fiber das Haftprotein 147

bel~tge und z.T. schleierartige, mehr oder weniger ausgedehnte gelbrot fluoreszierende Uberzfige erkennen.

G e r s t e n m e h l : Die hellgriin fluoreszierenden St~rkekSrner zeigen fast durchweg in sehr fiberzeugender Weise in AcridinorangelSsung 1:10.000 in dest. Wasser ungleich welt ausgedehnte schleierartige Belgge yon rot fluoreszierendem Haftprotein und feine faden- bis netzfSrmige Fibrillen- iiberzfige und auch winzige anhaftende Eiweil~partikelchen. An den nicht be- deckten Stellen dringt die hellgrfine Fluoreszenz der St~irkek6rner dutch.

Maisst~rke

S e hnit t e dureh das Mehlendosperm des Maiskornes in Aeridinorange i:i0.000 in 5%iger l~ohrzuekerlSsung zeigen Anf~rbung bzw. Fluoreszenz der Zellw~nde und der Kornhfille wie diejenigen der anderen untersuehten Getreidearten. Die frei gewordenen St~trkek6rner lieBen feine bis sehleier- f6rmige, rot fluoreszierende Bel~ige erkennen sowie faden-bis netzf6rmige feinste Proteinstr~nge, an denen h~ufig rot fluoreszierende Proteinpartikel hafteten.

Maismehl in AeridinorangelSsung I:i0.000 in dest. Wasser zeigte im Blaulieht das Verhalten der St~rkek6rner in besonders sch6ner }Veise. Die Hauptmenge der K6rner trug an der Oberfl~ehe rot fluoreszierende Partikel yon sehr geringer Gr613e, h/~ufig aber aueh rStlieh fluoreszierende sehleierartige Bel~ge, welehe in versehiedener Ausdehnung die St~rkek6rner bedeckten und deren r6tliehe Fluoreszenz bewirkten. AuBerdem waren oft f~idige bis netzige ebenfalls fluoreszierende Strukturen auf diesen zu erkennen. Die nicht bedeekten Teile der KSrner fluoreszierten hellgrfin bis grfin.

M ai s p u d e r, gesehl~mmte Maisst~rke, erseheint unter den gleiehen Ver- suehsbedingungen in grfiner Fluoreszenz. Proteinanteile sind nur in sehr geringer Menge vorhanden und dann als gesonderte Partikel.

L e g u m i n o s e n s t ~ r k e

Neben St~rken der Getreide wurden solche aus Leguminosensamen auf das Vorhandensein yon Haftprotein untersueht, und zwar yon Phaseolus multiflorus (Lmk.) Willd. und Pisum sativum L.

Phaseolus multiflorus: Kleine Querschnitte durch die Kotyledonen frischer Samen wurden in Acridinorange l:10.000 in 5~oiger Rohrzucker- 15sung, solche aus ~lteren Samen in w~sseriger FarbstofflSsung gef~rbt und nach Auswaschen im Blaulicht untersucht. Von den aus den Schnitten isolierten St~trkekSrnern ]ieB eine grSBere Anzahl teilweise Bedeckung der grtin fluoreszierenden St~rkekSrner mit einer dfinnen rot fluoreszierenden Schicht yon Haftprotein erkenrmn. Dieser Haftproteinfilm war bei einzel- nen K6rnern teilweise auch abgehoben und hing dann fiber dessen Rand hinaus.

Auch bei der Untersuchung yon Bohnenmehl konnte an sehr vielen St~rkekSrnern das rot fluoreszierende Haftprotein festgeste]lt werden. In diesen Pr~tparaten t rat besonders h~ufig eine ~uBerst feine f~dig-netzige Struktur des Haftproteinfilms fervor.

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Pisum sativum: Querschnitte dutch die Kotyledonen, welehe genau wit die yon Phaseolus behandelt worden waren, zeigten ganz entspreehend rot fluoreszierendes Haftprotein auf den St~rkek6rnern.

In Pr~paraten yon gemahlenen Erbsen in rein w~sseriger Aeridin- orangel6sung 1:10.000, welche nur eine relativ geringe Menge Mehl ent- hielten, konnte das Haftprotein praktisch an allen St~rkekSrnern in reeht eindrueksvoller Weise festgestellt werden. Vielfaeh wurde die grtine Fluo- reszenz der St~rkekSrner nicht oder nur zum Tell siehtbar, w~thrend der iibrige Tell oder das ganze Korn gelbrot bis rot fluoreszierte, aber trotzdem durehscheinend blieb. Es lag dann auf der Oberfl~tche der K6rner ein der- artiger fluoreszierender Film. In diesem traten stellenweise ausgesproehene F~tden oder solche in netzartiger Anordnung noeh besonders hervor.

Die St~rkekSrner der untersuchten Leguminosensamen stellen eindrucks- vollere Beispiele flit das Vorhandensein des H~ftproteins dar als diejenigen der Gramineenfrfiehte.

I ~ o B k a s t a n i e n s t ~ r k e

Von weiteren Samenst~rken wurde mehr zufgllig diejenige von Aesculus hippocastanum L. untersucht, und zwar aus Gewebeschnitten friseher Samen und yon geschl~tmmter Stgrke.

G e w e b e s e h n i t t e : Kleine Handsehnitte wurden in Aeridinorange 1:10.000 in 5 ~ R.ohrzuekerlSsung zwei Minuten gefgrbt und mit Rohr- zuckerl6sung wieder ausgewasehen. Bei Mikroskopie im Blaulicht konnten auf der Oberfl~ehe yon vielen ausgetretenen St~rkekSrnern leuchtendrot fluoreszierende Proteinfilme festgestellt werden, welche haufig noeh den grSBten Tell der KSrner bedeckten oder doeh kappenfSrmige Gestalt hatten. Diese Filme besagen f~tdig-netzige Struktur.

An gesehli~mmter goBkastanienstarke in w/~sseriger Acridinorange- 16sung 1 : 10.000 fiel besonders auf, dab fast samtliche St~irkekSrner auf der Oberfl~tche festhaftende faden- oder netzf6rmige Proteinanteile trugen.

M a r ~ n t a s t ~ r k e

AuBer der Reservest~rke aus Samen und Frtiehten wurden einige St~trken aus anderen Organen untersueht, teils transitorisehe, teils Speieherst/~rke. Eine k~ufliehe geschl~mmte Marantast~rke (westindisehes Arrowroot) yon Maranta arundinacea L., enthielt zahlreiehe K6rner, welehe bei der kurz- dauernden F~trbung in Aeridinorange 1:10.000 in dest. Wasser einen sehr dilnnen, rot fluoreszierenden Sehleier erkennen liegen. Es handelte sieh dabei meist nur um unvollst~ndige, feinste Proteinbel/~ge, welehe f~dige bis netzartige Struktur zeigten. Daneben waren aueh einzelne liegende oder an St~rkek6rnern haftende Proteinpartikel oder aueh fein granu- lierte Proteinfloeken vorhanden. Alle diese Elemente ersehienen in leu'eh- tendroter Fluoreszenz, w~thrend die St~trkek6rner einheitlieh hellgrtin leueh- teten. Die Marantast~irke gibt in Aeridinor~ngel6sung 1:10.000 bis 1:100.000 gleiehm~Big grtine bis hellgriine Fluoreszenz.

Fluoreszenzmikroskopische Untersudlungen fiber das Haftprotein 149

T r a n s i t o r i s c h e S t g r k e k 6 r n e r y o n Pellionia Daveauana L.

Zum Vergleich mit dem flnoreszierenden Haftprotein an der Oberfl~che versehiedener Stgrken aus Samen und Getreidefrfiehten wurden einige Versuehe unternommen, aueh die Leukoplastenhaut sichtbar zu maehen, welche naeh K. H es s mit dem Haftprotein in genetischem Zusammenhang stehen sell. Als besonders geeignetes Objekt wurde die Stgrke in den Sten- gelparenehymzellen yon PeUionia Daveauana gewghlt, deren Leukoplasten aneh Chlorophyll enthalten.

Bei der Untersuehung kleiner und m6glichst diinner Stengelquersehnitte in 5% iger Rohrzuekerl6sung im Blauliehtfluoreszenzmikroskop zeigen die StgrkekSrner sehr sehwache wei61ichblaue Prim~rfluoreszenz. Die Leuko- plasten in den Zellen der ~ul~eren t~indenschiehten fluoreszieren leuehtend- rot als ldeine runde Scheibehen, wghrend an den gr613ten Stgrkek6rnern in den inneren Rindenzellen der Leukoplast nur noeh eine rote Kappe an der Seite der breitesten Sehichten bildet. In den dazwisehen liegenden Parenehymzellschiehten sind in den Leukoplasten erst Stgrkek6rner yon mittlerer Gr61~e enthalten. Hie r sieht man oftmals den schon dureh das Stgrkekorn etwas gedehnten Leukoplasten in diinner Sehieht fiber dem ganzen Kern sich rot ituoreszierend erstreeken. Charakteristiseh fiir alle Teile des rot fluoreszierenden Leukoplasten ist die Tatsaehe, dal~ es sich nur um sehr dieht gelagerte feinste rote Granula handelt, entsprechend dem submikroskopisehen Bau der farbstoffiihrenden Plastiden.

K a r t o f f e l s t ~ r k e k 6 r n e r

Es wurde weiterhin versueht, aueh an den Kartoffelstgrkek6rnern in der Knolle eventuell die Leukoplastenhaut zu erfassen, Sehr kleine Hand- schnitte dureh die frisehe Knolle wurden in Aeridinorange 1:10.000 in 5 ~oiger Rohrzuekerl6sung im Blaulieht untersueht. Bislang konnte in kei- nero Fall an fertig entwiekelten Knollen auf diese Weise die Leukoplasten- haut naehgewiesen werden. Diesem Naehweis stehen gerade bei den Kar- toffelstgrkek6rnern noeh besondere Sehwierigkeiten bei der Verwendung yon Aeridinorange entgegen, da sieh die versehieden grol]en Stgrkek6rner dem Farbstoff gegenfiber ungleich verhalten. Versuehe, den Naehweis in jungen Knollen auf friihem Entwieklungsstadium zu ffihren, wurden bislang nieht unternommen.

Trggt man kleine und sehr kleine Dfinnsehnitte dureh das Gewebe einer frischen Knolle in Acridinorange 1:1000 in 5%ige Rohrzuekerl6sung ein, so kann man an der Peripherie jedes grfin bzw. gelbrot bis rot fluoreszierenden St~rkekornes meist ein bis mehrere dfinne, rot fluoreszierende Protein- flocken erkennen. Wahrseheinlich handelt es sich dabei aber um aus dem Zellsaft gefloektes Protein und nieht um Anteile der Leukoplastenhaut.

A n m e r k u n g w g h r e n d d e r K o r r e k t u r

Inzwischen ist es gelungen, die Leukoplastenhaut auf sehr einfache Weise sichtbar zu machen. Etwa 1 em dicke Scheiben aus der Kartoffel- knolle werden auf feuehtem Filtrierpapier in einer Glasschale diffusem Tages-

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licht ausgesetzt, so lange, bis die Oberflgche des Kartoffelgewebes eine leicht griine F~t.rbung erhalten hat. Das ist nach etwa 8--14 Tagen der Fall. An- der griinlichen Oberflgche ste]lt man dann Diinnschnitte her, nachdem das neugebildete Wundperiderm zuvor durch einen Schnitt entfcrnt worden ist. Bei der Ulltersuchung im Fluoreszenzmikroskop sieht man bei Erregung mit UV- oder Blaulicht sehr deutlich in den unverletzten Zellcn die StgrkekSrner mit einem feinkSrneligcn rotfluoreszierenden {Jberzug bedeckt. Das ist aber die Leukoplastenhaut, welche nunmehr rotfluoreszierende, chlorophyll- fiihrende Grana enthglt. Bei gewShnlichem durchfallendem Licht ist an den StgrkekSrnern keine Vergnderung wahrzunehmcn. In den stgrkefreicn Zellen sind meist zahlreichc sehr kleine rotfluoreszierende Plastiden vorhanden, entweder im Zytoplasmawandbelag oder in den Plasmastrgngen.

4. Besprechung der Untersuchungen

Den mitgeteilten Untersuchungen lag die Absicht zugrunde, im welter gesteckten Rahmen yon Untersuchungen an St~rkekSrnern die von K. H e s s (1952 und 1954) an Weizensti~rke angeschnittene Fragc des Haftproteins mit leichter zug~nglicher, direkter und besonders gegentiber der Mikroskopie im gew6hnlichen durchfaltenden Licht wesentlich empfindlichercr Methode zu untersuchen und such bei snderen Sti~rken nachzuprtifen. Nach Ab- schluB dcr oben mitgeteilten Untersuchungen erschien eine weiterc Arbeit yon H e s s und Mitarbeitern, in der die frfiheren Ergebnisse best~tigt und welter pr~zisiert werden. Neu ist hierin die Feststellung: ,,mengenm~Big vertcilt sich das Mehlprotein zur H~tlfte auf Haftprotein und zur anderen H~lfte auf Zwickelproteim"

Die eigenen fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungen mittels An- fi*rben der Pri*psrate mit Acridinorange ftihrten ebenfalls bei Sti~rkekSrnern, aus Mehlen und aus Samen bzw. Getreidefriichten durch Schnitte gewonnen, zur Feststellung yon Proteinfilmen, racist aber nut yon Bruchstiicken yon solchen, welche auf den Sti*rkekSrnern haften oder such teilweise yon diesen abgehoben sein kSnnen. In zahlreichen F~llen lieBen die auf den Sti*rkc- kSrnern hsftenden Proteinfilme netzsrtige oder fibrilli~re Struktur erkennen. Es ist sehr wahrscheinhch, dab die fluoreszenzmikroskopisch festgestcllten, leuchtendrot fluoreszierenden und z. T. netzig erscheinenden Proteinbeli~ge, welche sich sehr kontrastreich yon den hellgriin fluoreszicrenden Sti~rke- kSrnern abhobcn, mit dem yon H e s s und Mitarbeitern such elektronen- mikroskopisch abgebildeten Haftprotcin der Weizensti~rkekSrner idcntisch sind. Daffir spricht ferner such die Tatsache, dab such an Sti*rkek6rnern in Mehlen die gleichen Feststellungen getroffcn wurden. An den Sti~rke- kSrnern, welche den Schl~mmprozeB durchgemacht hsben, konnte, wie zu crwarten war, nur in einzelnen Ausnahmefi*llen (z. B. bei Marantastgrke) ein solches Haftprotein noch festgestellt werden. Bei Kartoffelstiirkek5rnern war such bei Entnahme aus der fertig entwickelten Knolle cine Plastiden- haut mit der angcwendeten Methode nicht (oder nicht mehr) zu erfassen; wogegcn dieses bci den in den grtinen Leukop]asten auf Stengelquerschnitten yon Pellionia Daveauana in den Zcllen bei den St~trkekOrnern yon mittlerer

Fluoreszenzmikroskopis&e Untersuchungen tiber das Haftprotein 151

Gr61~e verm6ge der starken Chlorophyllfluoreszenz, abet ohne jede Anf~r- bung, gut gel~ng.

Die Untersuehungen fiber das Haftprotein der St~rkek6rner im Blau- liehtfluoreszenzmikroskop naeh Vorbehandlung mit Aeridinorange zeigten, dab diese Untersuehungsweise wesentlieh leiehter und vor Mlem sieherer und aueh empfindlieher ist als diejenige im gew6hnliehen Durehlieht, da der anhaftende Proteinfilm differentiell, und zwar in leuehtend toter Komplement~rfarbe zum hellgrfinen St~rkekorn erseheint. Sie erm6glieht ferner aueh, gr~Sftere Mengen von Material in relativ kurzer Zeit zu siehten. Die elektronenmikroskopisehe Aufnahme kann dadureh natiirlieh nieht ersetzt werden.

Die Ergebnisse der Untersuehungen lassen ferner den Sehlul3 zu, dag das Haftprotein wahrseheinlieh bei den St~rkek6rnern der st~rkereiehen Samen und Frtiehte Mlgemein verbreitet ist.

5. Zusammenfassung der Ergebnisse

Im Blaulichtfluoreszenzmikroskop li~Bt sich nach Behandlung mit Acridin- orange 1:10.000 in dest. Wasser bzw. 5~oiger t~ohrzuckerlSsung auf den hellgriin fluoresziereuden St~rkekSrnern des Weizenendosperms ond ~nderer Getreide~rten (Triticum durum, Hordeum vulgare, Zea Mays) sowie der Leguminosensamen (Phaseolus multiflorus, Pisum sativum) und anderer Samen aus Schnitten durch das Endosperm oder entsprechenden Speicher- geweben oder auch aus Mehlen das Haftprotein in stark kontrastierender Rotfluoreszenz nachweisen ~.

Literatur

Hait inger, M., 1938: Fluoreszenzmikroskopie. Leipzig. Hess, K., 1952: Miillerei und Forschung. Deutsche Miiller-Z. 50, 370. -- und H. M ahl, 1954: Elektronenmikroskopische Beobachtungen an Mehl und 3s

pri~paraten yon Weizen. Mikroskopie (Wien) 9, 81. - - H. Mahl, E. Giitter und E. Dodt, 1955: Elektronenmikroskopische Beobachtun-

gen an Schnittfl/ichen yon WeizenkSrnern. Mikroskopie (Wien) 10, 6.

1 Mikrofarbaufnahmen dazu werden voraussichtlich in einiger Zeit in der Zeit- schrift ,,Photographie und Forsehung", Stuttgart, erscheinen.