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Neue vergleichende Permeabilitätsmessungenzur Kenntnis der osmotischen Verhältnisse der Pflanzenzelle
im kranken Zustande.Von
K. IIUUSSRR.
(AIs Manuskript eingegangen am 4. November 1916.)
Einleitung.
Durch die Erörterungen über die Zellenindividualität - obElementarorgan oder Elementarorganismus oder beides zngleich(s. Haberlandt, Physiolog. Pflanzenanatomie) — trat die Physiologiein ein frnchtbares Forschnngsgebiet. Sie veranlassten nnd fördertendas eingehende Stndinm der Zelle unter der allgemeinen Arbeits-hypothese : Aus den Lebensvorgängen der Zelle die Lebensäusserungendes Gesamtorganismus abzuleiten.
Das Hanptinteresse richtet sich hierbei auf den Stoffwechselder Zelle, denn jede Veränderung am Organismus ist mit einer stoff-lichen Umsetzung verbunden, die in den Zellen stattfindet oder min-destens vorbereitet wird. Die chemische Arbeit einer Zelle musssomit verantwortlich gemacht werden für alle Funktionen des Kör-pers bei den einzelligen, für bestimmte Funktionen des Körpers beiden mehrzelligen Lebewesen. Die Probleme der Physiologie sind inletzter Linie Probleme des Stoffwechsels der Zelle.
Die Erforschung des Stoffwechsels der Zelle kann prinzipiellnach zwei Richtungen geführt werden :
1. Durch die direkte chemische Bestimmung der Stoffwechsel-produkte und ihrer Komponenten. So einfach diese Methode erscheint,versagt sie dech meistens — die Mikrochemie steht noch ganz inihren Anfängen —; man muss sich häufig damit begnügen, daschemische Verhalten dieser Körper gegen Farbstoffe festznstellen,ohne aber genaneren Anfschluss über ihre Zusammensetzung zu erhalten.
2. Ein teilweiser Einblick in den Stoffwechsel der Zelle gewährtnns die Kenntnis ihrer osmotischen Verhältnisse. Jede Zelle stelltein für sich durch die Plasmahaut allseitig abgeschlossenes Labora-
Vierteljahrssohrift d. Naturf. Ges. Zürich. Jahrg. 62. 1917. 37
566 K. Heusser.
torium dar. Die chemischen Prozesse, die daselbst stattfinden, werden,abgesehen von den physikalischen Faktoren, von den anwesendenStoffen abhängig sein. Für die Auswahl dieser Stoffe in Art nndMenge ist die Eingangspforte der Zelle, die Plasmahaut, verantwort-lich. Das Wahlvermögen der Zelle, genauer ausgedrückt die Durch-lässigkeit der Plasmahaut für die einzelnen Stoffe, kann für die Artder chemischen Arbeit der Zelle in hohem, vielleicht in vollem Massebestimmend sein. Die genaue Kenntnis der Permeabilität der Plasma-haut mnss uns somit Anhaltspunkte über den Stoffwechsel derZelle geben.
Darnach müssen Zellen, an die verschiedene Anforderungengestellt werden, also Zellen verschiedener Gewebe, infolge ihresverschiedenen Stoffwechsels verschiedenartige Stoffzufuhr besitzen.Die Auswahl der Stoffe aber wird bedingt durch die verschiedenartigePermeabilität der Plasmamembranen.
Zellen verschiedener Gewebe unterscheiden sich in ihrer Per-meabilität. Der Differenziernng eines Gewebes mnss notwendig eineÄnderung der Permeabilität der betreffenden Zellmembranen voran-gehen. Es ist beispielsweise zu erwarten, dass die Zellen des Blüten-bodens einer Apfelblüte nach der Befrnchtung andere Permeabilitäts-verhältnisse aufweisen als die Zellen der Kelchblattzipfel.
Die Möglichkeit der Beeinflussnng der Lebensvorgänge dnrchdie diosmotischen Verhältnisse der Plasmahäute ist eine alte, vonPfeffer ausgesprochene Vermutnng. Neuerdings vertritt besondersZangger in seinem Aufsatz „Über Membranen", pag. 432, denZnsammenhang von Permeabilität und Stoffwechsel. „Die normaletypische . Permeabilität ist Voraussetznng normaler Lebensfunktionen.Dauernd veränderte Permeabilität der Membranen bedentet Pathologie,pathologischen Stoffwechsel."
Wie die Beobachtnngen zahlreicher Forscher bezeugen, kanndie Durchlässigkeit einer Membran durch äussere Einflüsse verändertwerden. Zum Beispiel erwähnt H. de Vries, II, pag. 589, dass diePermeabilität in Zellen von Tradescantia erhöht wnrde, nachdemsie einige Zeit in 0,0425 °/o Ammoniak gelegen hatten. Erhöhungder Permeabilität für Zncker bei Zygnema vermntet Klebs, pag. 186,durch die Wirkung von Eisenweinstein (0,05 bis 0,1°/o). A. Fischerbeobachtet bei Rnf Agar gewachsenen Cholerafibrionen bei .Znsatzvon 1,17% Kochsalz zum Nährboden, Veränderung der Permeabilität.Sehr schöne Resultate ergaben die Versuche Fluri's. Flnri stelltedie enorme Permeabilitätszunahme der Plasmahant für eine grosseZahl von Stoffen fest nach der Einwirkung von Alnminiumsalzen(auch Yttrium- und Lanthannitrat). Neben diesen chemischen Reizen
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haben Krabbe und van Rysselberghe die Abhängigkeit derPermeabilität von der Temperatnr, Lepeschkin und Troendlel)die vom Lichte festzustellen versucht. Selbst mechanischen Reizenwird die Möglichkeit eingeräumt, die Permeabilität zn ändern. ZurBewegnngsmechanik der Staubfäden der Cynareen äussert sichPfeffer, pag. 342: „Sofern die Reizbewegnng nicht von einer ex-osmotischen Stoffausgabe abhängt, mnss die plötzliche Turgosenkungdurch entsprechende vorübergehende Bildung von Stoffen geringererosmotischer Leistnng in der Zelle erzielt werden". Lepeschkin,III, sucht den Beweis zu erbringen, dass die dnrch Stossreiz aus-gelöste Variationsbewegung der Sinnespflanze ihre Ursache in ver-änderter endosmotischer Permeabilität der einen Gelenkhälfte hat.
Wenn auch die absoluten Resultate dieser Angaben nicht einwand-frei sind, so lassen sie immerhin die Veränderlichkeit der Permea-bilität bestimmt annehmen. Sie räumen damit die Möglichkeit ein,dass unter äussern Einflüssen mittels Permeabilitätsändernng derPlasmahant eine Modifikation der Lebensfnnktionen eintreten kann.
Die unzweifelhaft grosse Bedentung, welche die Permeabilitätfür den Stoffwechsel der Zelle besitzt, veranlasste auf pathologischemGebiete die Fragestellung der vorliegenden Arbeit e): Wie verändernsich die osmotischen Verhältnisse der Pflanzenzelle im kranken Zustande?
Als Krankheitsznstand wurde die Erscheinung der Gallenbildnng,speziell die der Pilzgallen vorgeschlagen. Die Gallenbildungen sindbei den parasitären Pflanzenkrankheiten häufige Begleiterscheinungen.Thomas definiert sie Bildnngsabweichnngen von P flanzen, durch einenParasiten veranlasst. Kuester, I, formnliert die Definition genauerals: „alle diejenigen, durch einen fremden Organismns veranlasstenBildungsabweichungen, welche eine Wachstumsreaktion der Pflanze,auf die vom fremden Organismns ausgehendcn Reize darstellen undzu welcher die fremden Organismen in irgendwelcher ernährungs-physiologischer Beziehung stehen". In seiner pathologischen Pflanzen-anatomie, pag. 150, II. Aufl ., führt er weiter .aus: „die Gallen sindsomit Bildungsabweichungen der Pflanze, die der Entwicklung desParasiten Vorschub leisten und insofern „zweckmässig" für diese sind".
Die Agenzien, mit denen die Parasiten diese merkwürdigen Er-scheinungen hervorrufen, sind als solche nicht bekannt. Wahr-
I ) Die absoluten Resultate der Tro endle'schen Untersuchungen werden an-gefochten. Renner kritlsiert die Herstellung der Versuchslösung (Gewichtsnormal -- Volumnormal). Fitting verneint mit Recht die von Lepeschkin und Troendleangewandte Methode.
2 ) Die Arbeit wurde durch eine Preisaufgabe der. naturwissenschaftl. Abteilungder Eidgen. Techn. Hochschule auf den Vorschlag von Prof. H. C. Schellenbergveranlasst.
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scheinlich handelt es sich um chemotaktische Einwirkungen anf dieZelle, eine Vermntung, die schon Malpighi hegte (s. Knester, I,pag. 256). Sei dies so oder andersl): der sichtbare Effekt der Beein-flussung, nämlich die Entstehung der Galle, lässt sich auf eine Än-derung des Stoffwechsels der infiszierten Zellen znrückführen, der seiner-seits in Abhängigkeit der Permeabilität der betreffenden Zellen steht.
Untersuchungen über die osmotischen Verhältnisse erkrankterZellen sind in der Literatur nicht zn finden. Bei den Gallen begnügteman sich mit der Feststellung des hohen Turgordruckes nnd deshohen Wassergehaltes. Beide werden erklärt durch die hohe Permea-bilität der infiszierten Zellen für Wasser, was natürlich das • Vor-handensein von osmotisch wirksameren Körpern in den Zellen voraus-setzt. Der so erzielte gesteigerte Turgordruck in diesen hyperhydrischenGeweben soll nach Kuester, II, pag. 356, die Bildungsursache ab-normer Gewebe (Osmomerphosen 2)) sein.
Unserer Arbeitshypothese folgend, ist es naheliegend, dass dasHauptgewicht der nachfolgenden osmotischen Untersuchungen aufvergleichende Messungen der Permeabilität der Plasmahäute gesnnderund erkrankter Zellen verlegt wurde.
Als Untersuchungsobjekt wurde die Pilzgalle von Exoascusdeformans Berk. anf den Blättern von Prunus Persica Stokes (Kräusel-krankheit des Pfirsichbaumes) gewählt.
Die Permeabilität wurde nur für eine beschränkte Zahl vonStoffen bestimmt, die sich (oder deren Ionen) vermutlich an denLebensprozessen der Pflanzen wesentlich beteiligen : Dextrose, Saccha-rose, Ammoninmnitrat, Kaliumnitrat und als Vertreter der AmideHarnstoff. Vorgesehen war, an Stelle des Harnstoffes Asparagin zuverwenden, das aber wegen seiner geringen Löslichkeit in Wasserungünstig erschien. Nachdem sich, wie die Versuche zeigten, Saccha-rose als impermeable erwiesen hat, hätte es leicht mit diesem Stoffkombiniert werden können. Schwierigkeiten boten anfänglich diePermeabilitäts-Bestimmungen, denn es mangelte an einer befriedi-genden Methode. Erst im Frühjahr 1915 gelang es (nach meinemjetzigen Dafürhalten), nach einer im Prinzip einwandfreien Methode,Messungen auszuführen.
1) Wie Ruester, H, pag. 259, ausführt, sind wohl mechanische Reize (Ver-wundungsreize etc.) des Parasiten nicht ohne Bedeutueg für die Entwicklung derGallen. Rothert erwägt eine mechanische Entstehungsursache der durch denRotator Notommata Werneckii auf Vancheria Walzi erzeugten Galle.
. 2 ) Nach unsern Darlegungen muss die hier von Ruester angewandte Bezeich-nung Osmomorphose in sehr engem Sinne aufgefasst werden, denn in letzter Linieist jede Gewebedifferenzierung eine Osmomorphose.
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Methode zur Bestimmung der Permeabilität.
Die Bestimmung der Permeabilität wurde auf plasmolytischemWege mittels Grenzkonzentrations-Bestimmungen 1) ausgeführt.
Legen wir Schnitte in eine Salzlösung, so kann, falls die Plasma-membran für dieses Salz durchlässig ist, nach einiger Zeit eineErhöhnng der Grenzkonzentration festgestellt werden infolge desStoffeintrittes in den Zelleib.
Die Verschiebung der Grenzkontration während eines Zeit-abschnittes wird dadurch zu einer Fnnktion der Permeabilität undkann als relatives Mass derselben dienen. Dieses Prinzip verfolgtFitting in seinen inzwischen veröffentlichten neuen Permeabilitäts-messungen. In der Ansführung des Prinzips aber bin ich mit Fittinggeteilter Meinung; ich erachte die physikalische Grundlage seinerVersuchsanordnung als unrichtig und bin somit veranlasst, meineArbeitsweise ausführlich zu behandeln.
Zur Kritik der Fitting'schen Versuchsanordnung greife ich inkurzen Zügen vor: Schnitte werden mit Beginn des Versnches ineine beispielsweise 2-molige Salpeterlösung gebracht. Wollen wirnach einer halben Stunde die Grenzkonzentration bestimmen, so werdenSchnitte ans der 2-moligen Salpeterversuchslösung in Gefässe mitSalpeterlösnngen steigender Konzentrationen übergeführt. Nach kurzerZeit ( 1/4- 1/2 Stnnde), während welcher sich die Deplasmolyse voll-zieht, kann die eben noch plasmolysierende Lösung, die dem Zell-saft isotonische Grenzlösnng festgestellt werden.2)
Die folgenden Bestimmungen nach 1, 2, 3 oder 4 Stunden werdenwiederum so ausgeführt: Im betreffenden Zeitpunkt werden Schnitte,die von Anfangs des Versuchs in der 2-moligen Versuchslösung ge-legen haben, in die Konzentrationsskala 3) verfügt und nach zirka15 Minuten die Grenzlösung bestimmt.
Fitting versetzt die Schnitte, nachdem sie einige Zeit im Wassergelegen haben, direkt in die Lösungen einer Konzentrationsskala,um dann in gewissen Zeitabschnitten die Grenzlösnng zn bestimmen.Es ist klar, dass dieses Verfahren nicht allen Zellen die gleichen
1) Grenzkonzentration = plasmolytische Grenzlösung im Sinne von H. de Fries,l, pag. 445 = Lösung, die eben noch Plasmolyse bewirkt.
2) Ein Eindringen des Stoffes während der Zeit der Deplasmolyse kommt fürdie Zellen, die sich im Gefäss der Grenzlôsung befinden, nicht in Betracht; dennder Druck von Zellsaft und Stofflösung sind hier gleich. Elne Fehlerquelle vonBedeutung kann nur für sehr leicht permeable Stoffe entstehen und ist berechnungsbar.
3) Konzentrationsskala nenne ich die Zusammenstellung von Lösungen stei-gender Konzentration in konstanten Stufen. Zum Beispiel 0,15; 0,175; 0, 2; 0,225;0,25; 0,275; 0,3; 0,325; 0,35; 0,375; 0,4 etc. Mol.
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Bedingnngen setzt; es ist nicht gleich, ob ich auf eine Zelle eineStunde eine 1-molige Lösung oder nur eine 0, 2-molige Lösung ein-wirken lasse; die Zellmembranen werden der erstem eine quantitativgrössere Permeabilität gewähren als der letztem.
Man könnte sich sogar den Fall ausdenken, dass bei einem leichtpermeierenden Stoff verschiedene Konzentrationen in einem längerenZeitabschnitt miteinander Deplasmolyse bewirken, dass jede Lösungassymtotisch Grenzlösnng wird.
Legt man aber alle Schnitte von Anfang des Versuches inLösungen mit derselben Konzentration, so ist das Potential zwischenVersnchslösung und Zellsaft für alle Zellen dasselbe. Erst nach derzeitlichen Beeinflussung durch eine gleich-konzentrierte Versuchs-lösung kann eine Messung der Grenzkonzentrationsverschiebnng statt-finden.
Die Missachtnng dicser wichtigen physikalischen Grnndlage wirdneben Fitting auch von Troendle und andern begangen.
Die Anwendung der Methode von Lepeschkin und Troendlewurde zudem noch ansgeschlossen, weil Rohrzucker nicht von vorn-herein als impermeabel angenommen werden durfte.
Beziehungen zwischen Grenzkonzentrationnnd Permeabilität.
Die im Zeitpunkt t des Versuches beobachtete Grenzkonzen-tration k ist abhängig:
'1. Vom natürlichen osmotischen Druck der Zelle,2. von der in die Zelle während der Zeit t eingedrungenen Stoff-
menge M. Die Stoffmenge, welche in den Zelleib eindringt, istihrerseits abhängig:
von der Permeabilität der Plasmahaut P,von der Oberfläche des Zelleibes f undvon der Versuchszeit t,
denn unter der Permeabilität einer Membran wollen wir dieAnzahl der Grammoleküle verstehen, die pro Zeit- und proFlächeneinheit durch die Membran permeieren 1).
. 1) Die Definition der Permeabilitlit in Lepeschkin, H, pag. 207, ist nichtvorteilhaft.
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Kenntnis der osmot. Verhältnisse etc. 571
3. Von dem Volumen der Zelle. Das Volumen der Zelle wird dieGrösse der Grenzkonzentration beeinflnssen. Je kleiner der Ranmist, in den der Stoff eintritt, um so grösser wird die Grenz-konzentration ausfallen.Wenn wir demnach die Permeabilität einer Zelle mit Hilfe der
Grenzkonzentrationen bestimmen wollen, so müssen wir vorerst denvon der Permeabilität unabhängigen Bestandteil der Grenzkonzen-tration k, nämlich die dem anfänglichen osmotischen Drnck ent-spechende Konzentration k e von k subtrahieren; denn nur auf dieDifferenz k — ka übt die Permeabilität ihren Einfluss aus.
k=ko -F- ;.
Setzen wir für M = f .t . P; so ist
k — ke = V = V • t • P
P -(k — k o) V
t f
Es bedeutet: k = Grenzkonzentration im Zeitpunkt t des Versuches.ko Konzentration, , die dem osmotischen Druck der Zelle zu Beginn des Ver-suches entspricht = Konzentration des Zellsaftes. t = VeIsuchszeit. M = ein-gedrungene Stoffmenge. V = Volumen der Zelle. f = Oberfläche der Zelle.P = Permeabilität.
In gleicher Weise kann die Permeabilität in jedem andern Zeit-abschnitt des Versuches berechnet werden. Statt den Zeitabschnittvon 0 — t zu wählen, kann er von t, — t 2 angenommen werden.Es gilt dann:
V VP t, = (k, — ke) f ; P t2 = (k2 — ke) fP t2 — P t1 = (k2 — ke) f — (k, — ke) f
P — (k2 — k1) V la(t2 t 1) f
k1 = Grenzkonzentration im Zeitpunkt t l . k, = ist Grenzkonzentration imZeitpunkt t 2. k, — k 1 = Grenzkonzentrationserhöhung im Zeitabschnitt t 2 — t1.
Die mittlere Permeabilität einer Membran während desZeitabschnittes (t2 — t1 ) ist gleich Grenzkonzentrations-erhöhung (k2.— k 1 ), multipliziert mit dem Verhältnis desVolumens der Zelle zu ihrer Oberfläche, dividiert durch dieZeitdauer des Versuches.
Häufig ist es zweckmässig, die Permeabilität von Anfang desVersuches zu verfolgen. Um aber nach Formel I zu rechnen, ist esnötig, den natürlichen osmotischen Druck, resp. dessen Konzentration
572 K. Heüsser.
zu kennen. Verfolgen wir zu diesem Zwecke die Ändernngen derGrenzkonzentrationen im zeitlichen Verlauf der Untersnchnng:
Im Moment des Eintauchens der Zelle in die Versuchslösungwird die Grenzlösung nnendlich gross sein. Erst wenn die demZusammensinken des Zelleibes entgegenwirkenden mechanischen Kräfteüberwnnden 'sind, und die Exosmose des Wassers begonnen hat, sinktdie Grenzkonzentration rasch und erreicht in kurzer Zeit ein Minimum,nämlich in dem Moment, wo die einsetzende Endosmose der Versuchs-lösung gleich ist der Exosmose des Wassers t). IH den darauffolgendenZeitabschnitten wird die Grenzkonzentration allmählig zunehmen,voransgesetzt, die Membran sei für die Versuchslösung permeabel.
Fig. 1 zeigt die graphische Darstellung der Grenzkonzentrationenwährend eines 3 1/2stündigen Versuches vom 10. Juni 1915. Schnitteeines von Exoascus deformans Berk. befallenen Pfirsichblattes wurden5h 35 a. m. in eine 2-molige KNO 3 -Lösung gebracht. 5h 55 betrug dieGrenzkonzentration 0,65 Mol.; 6h 55 0,725; 7 h 55 0,825 Mol.; 811550,925 Mol.. Die Grenzkonzentration ist von 5 h 45-8h 55 infolge Permea-bilität in steter Steigung_ begriffen. Verlängern wir diesen aufsteigendenAst der Kurve nach rückwärts bis zum Zeitpunkt 5h 25, dem Beginndes Versnches, so wird in diesem Moment die Konzentrationserhöhungdurch den permeierenden Stoff Nnll sein und diese Konzentrationsomit dem natürlichen osmotischen Drucke entsprechen.
Damit lernen wir zugleich eine Methode kennen, um auch mitpermeablen Stoffen den osmotischen Druck zu bestimmen.
Rechnerisch kann diese Konzentration k e aus den beobachtetenGrenzkonzentrationen in Funktion der Zeit nach der Lagrange'schenInterpollationsformel 2) berechnet werden, zum Beispiel:
1) Mit dem Wasser können natürlich auch Stoffe in geringer Menge aus derZelle treten. Um diese Fehlerquelle zu beseitigen, lässt Fitting die Schnitte vorder Untersuchung mehrere Stunden im Wasser liegen.
2)(X ® X2) (X - X3) (X - X4) (X - X5)
Y ' yl (x1 — x2)
(x — x1)
(x1 — x3 )
(x — x1 )
(x1 -- x5 )
(x — x4)
(x,-- x5)
(x — X5) Y2
(X2- X1)
(X ® X1)
(X2_ X3)
(X - X2)
(X2- X4)
- X4)//(X
(X2- X5)
(X - X5) YS
(X3- X1) (X3- X2) (X3- X4) (X3 X5)
Neue vergl. Permeahilitätsmessungen zur Kenntnis der osmot. Verhältnisse etc. 573•
(0 — 3) (0 — 5) (0 — 7)ko = 0, 65
(1 -3) (1-5) (1-7)
(0-1,) (0 —5) (0-7)+0,725
(3 — 1) (3 — 5) (3 — 7)
(0-1) (0-3) (0-7)+ 0,825(5 — 1) (5 — 3) (5 — 7)
(0 — 1) (0 — 3) (0 — 5)+ 0, 925
(7 — 1) (7 — 3) (7 — 5)
ko = 0,6510
0,725 1 b + 0,825 21
16— 0,925
15
46
ko-0,63.
SZS F' 637 7" p rf
Fig. 1. Verlauf der Grenzkonzentrationen im kräuselkranken Pfirsichblatt während'einer 3 1/ 2stündigen Einwlrkung von 2 Mol Kalisalpeter.
Zeit (-Dauer) Grenzkonzentrat. in Mol.
• 5h 25 a. m. (0) Std. ko
5 55 „ (1/2) 0, 65
6 55 „ (11/2) 0, 725
7 55 „ (21/2) 0, 825
8 55 „ (3'/2) 0, 925
574 K. Heusser.
Berechnen wir die Permeabilität nach Formel Ia, so ist dieInterpollation von k o nicht nötig; der Versuch vereinfacht sichwesentlich. Ein Vorversuch nach vorigem Beispiel znr Kenntnisder Grenzkonzentrationskurve ist aber dcnnoch angezeigt, damit dasZeitintervall t2 — t, nach dem Zeitpunkt der kritischen Grenzlösung(= minimale Grenzlösung) gewählt werden kann. S. Fig. 1.
Das Permeabilitätsverhältnis. Am übersichtlichsten wird der Ver-gleich zwischen kranken und gesunden Zellen durch Aufstellen einesPermeabilitätsverhältnisses. Das Permeabilitätsverhältnis • zweierZellen lässt sich berechnen als:
k2 — k; V'P' t2 — t'1 f'
Q = I, = k2—kl V •
t2 — tl f
Diskussion der Formel: 1. Sind die verglichenen Zellen ein-ander ähnlich, so verhalten sich ihre Volumen zu ihren Oberflächenwie entsprechende lineare Ausdehnungen der Zellen; bei polye-drischen Zellen beispielsweise wie entsprechende Durchmesser:
1 `T
f' ' f= d': d.
2. Führen wir den Vergleich für beide Zellen im gleichen Zeit-abschnitt ans, so ist:
t2 — t^ = 1.t2—ti
3. Folgt die Permeabilität physikalischen Gesetzen, so wird sieabhängig sein von der Häufigkeit der Moleküle, also von der Kon-zentration derVersuchslösung,fernervom Konzentrationsgefälles)zwischen Versuchslösung und Zellsaft und endlich vomP ermeab ilitä ts-faktor. Dieser letztere ist bestimmt durch die spezifische Beschaffen-heit der Membran, die sich, wie schon erwähnt, unter dem Einflussdes Lichtes, der Temperatur etc..verändern kann. Auch der Ein-fluss von andern physikalischen Umständen (Elektrizität, Feuchtigkeit,Druck des Mediums etc.) sind nicht ausgeschlossen. Führen wir die
1) Konzentrationsgefälle Differenz zwischen der Konzentration der Versuchs-lösung und der Konzentration der mittleren Grenzlösung. In Wirklichkeit wird imZustand der vollständigen Plasmolyse ein solches Gefälle nicht existieren, denn der2ellsaft wird der Versuchslösung isotonisch sein. Die treibende Kraft zur Deplas-molyse, d. i. also zur Permeabilität, wird die Spannung des Protoplasmakörpers sein.Diese Expansionskraft aber ist um so grösser, je stärker die Plasmolyse ist, jegrösser das Konzentrationsgefälle war.
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Kenntnis der osmot. Verhältnisse etc. 575
zu einem Vergleich dienenden Versnche gleichzeitig ans, damit dieäussern Umstände für beide Zellarten gleich sind, so wird eine all-fällige, anf die Durchlässigkeit differierende Wirkung dieser Faktorenrein auf das Konto des Krankheitsznstandes fallen.
Die Abhängigkeit von der Konzentration wird anfgehoben, wennauch die diesbezüglichen Bedingungen gleich gewählt werden. Das•selbe gilt für das Konzentrationsgefälle. Beide Bedingungen (gleicheKonzentration und gleiches Konzentrationsgefälle) können aber nichtgleichzeitig erfüllt werden, wenn die Zellen verschieden permeabel odergar von Anfang verschiedenen osmotischen Druck besitzen. (In krankenPfirsichblättern znm Beispiel ist der Druck maximal 5,5 Atmosphärenhöher als in gesnnden.) Behandeln wir die Permeabilität als einen rein.physikalischen Vorgang, so ist ihr das Konzentrationsgefälle proportional.Ein doppelt so grosses Gefälle wird die Permeabilität verdoppeln undauch die Zunahme der Grenzlösung verzweifachen. Die Konzentrations-zunahme einer der Vergleichszellen ist demnach mit einer Korrektur zuversehen, die gleich ist dem Verhältnis des mittleren Konzentrations-gefälles der andern Vergleichszelle zum eigenen mittleren Gefälle.Halten wir uns ans vorige Beispiel: Die dem osmotischen Druckentsprechende Konzentration wurde bei gesunden Zellen k o = 0,575berechnet; die Grenzkonzentration betrug nach 3 1/sstündigem Verfahrenk = 0, 75. Für die Zellen des erkrankten Blattes war kö = 0,63;k = 0,925. Das Konzentrationsgefälle betrug bei den Gesunden amAnfang. des Versuches 1,425, am Ende 1,25 Mol., wenn die Versuchs-lösung 2-molig war; das mittlere Gefälle beträgt somit 1,3375 Mol.Für die kranke Zelle ergab sich: 1,37 Mol. am Anfang 1,075 amEnde, im Mittel 1, 2225 Mol. Das mittlere Gefälle der kranken gelleist also um 0,115 Mol. geringer als das der gesunden. Der Kon-zentrationsunterschied k' —14 ist demnach mit dem Verhältni> i' 3375
1 2225zu mnltiplizieren, damit die kranke Zelle mit der normalen ver-gleichbar wird. Die Formel für das Permeabilitätsverhältns ist zuberichtigen zu:
ha + k1 1Il
_ t2 — tl k2 — d' a
2Q tz — ti ki—k, d + ki
a (, II
2
wobei a die Konzentration der Versuchslösung bedeutet.Wird die Permeabilität mit Beginn des Versnches gemessen
nach Formel I, so ist:
t k'--kö d' a
k da-
k + k0
2
k'+ko IIa
2
576 K. $eusser.
Bei Stoffen mit grosser Permeabilität ist das Arbeiten nachdieser 'Formel erschwert, wenn man, mit Rücksicht auf eine mög-liche Giftwirkung nicht sehr stark konzentrierte Versuchslösungenanwenden will. So beim Harnstoff. In solchen Fällen wurde die Ver-suchsanordnung so gewählt, dass wir, statt die Erhöhung der Grenz-konzentration in einem bestimmten Zeitintervall zu messen, die Zeit_bestimmen, die zu einer gewissen Grenzkonzentrationserhöhung nötigist; mit andern Worten : Wir bestimmen die Zeitdauer der Deplasamolyse in der Versuchslösung mit der Konzentration a; wir lassendie Versuchslösung so lange anf die Vergleichszellen einwirken, biga jeweils Grenzlösung geworden ist. a =A — k'. Die Formel Ha.schreibt sich sodann:
at a — kö d'
Q t a—k, da
a + k,2
a +k2
t d't' d ' IIi
Bestimmen wir die Zeiten für verschiedene Konzentrationen derVersuchslösnng, lassen wir a variieren, so können wir zwischen aund t dieselben Beziehnngen anfstellen wie zwischen k. und t (S. 573),aus der sich für t o die osmotische Konzentration ao ergibt.
Zur praktischen Anwendung der Methode ist anszuführenDie Lösungen sind nach Morse (cit. Renner, pag. 490 und 503)
„Gewichtsnormal" hergestellt. Unter einer 1-moligen Lösung einesStoffes wird verstanden : das Grammolekül desselben in einem LiterWasser gelöst.
Niedere Konzentrationen werden in gleicher Weise direkt bereitetoder durch Verdünnung von Stammlösungen hergestellt. Dabei müssennatürlich entsprechende Volumverhältnisse gewählt werden. Nimmtdie mit einem Liter Wasser hergestellte 1-molige Lösung das Volumen1000 + V cm' ein und wollen wir aus dieser Lösung eine 1/a-moligeherstellen, so werden a cm 3 Wasser mit a 1000 -1- V
cm' Stammlösung1000versetzt.
Die Kontraktion der Lösungen wurde vernachlässigt O.
1) Es muss überhaupt darauf aufmerksam gemacht werden, dass die Beob-achtungen bei gegebenem Objekt nicht immer mit der Genauigkeit ausgeführt.werden können, wie sie Fitting an dem klassischen Material der Tradescantiadiscolor durchführte, so dass Fehlerquellen obiger Art ganz ohne Belang sind imVergleich zu individuellen Beobachtungs-Ungenauigkeiten.
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur I{enntnis der osmot. Verhältnisse etc. 577
Die Schnitte der zu untersuchenden Objekte werden gleich nach,lem Schneiden in die Versuchslösnng verfügt, welch letztere in zirka10 cm3-Tuben eingefüllt ist. Bequemlichkeitshalber werden die Schnittedes normalen Pflanzenteils von denen des erkrankten getrennt anf-bewahrt. Die Konzentration der Versnchslösnng richtet sich mehroder weniger nach dem osmotischen Drnck des Materials. Für diePfirsichblätter mit Exoascns wurde eine 2-molige Lösung angewendet;für die Versnche an Orchideenwurzeln genügte eine 1-molige Lösnng.Die erste Bestimmung der Grenzkonzentration erfolgt frühestens einehalbe Stunde nach Versnchsbeginn. Nach stündlichen Zwischen-ränmen erfolgten gewöhnlich drei weitere Bestimmungen. So haben-die Zellen der ersten Bestimmnng 1/2 Stunde, die der zweiten 11/2Stunde, die der dritten 2 1 /2 Stnnden, die der vierten 3 1/2 Stundenin der Versuchslösung gelegen.
Die Beobachtung der Plasmolyse erfolgt nnter dem Mikroskop.Sind die Zellen gross, die Plasmolyse also leicht zu beobachten, sowerden die Schnitte aus der Versuchslösung in die Tuben einer Kon-zentrationsskala gebracht (in nnsern Versuchen mit 1/40 Mol.-Teilung).Nach 1/2- 1/4 Stunde wird dann die eben noch plasmolysierendeZösung, die Grenzlösung festgestellt.
Bei Material mit kleinen Zellen ist die direkte Bestimmungunter dem Mikroskop zu empfehlen: Eine Zellgrnppe wird ins Augegefasst, hieranf nacheinander verschiedene Konzentrationen (mit denhöhern beginnend) in reichlicher Menge unter dem Deckglas durch-gesogen, bis die Grenzkonzentration erreicht ist. Durch diese Beeb-achtung entgeht man der Gefahr, tote, zusammengeschrumpfte Zell-leiber zn beobachten; denn bei kleinzelligem Material ist ihre Unter-scheidung von plasmolysierten Zellen erschwert. Es ist überhanptangezeigt, nach jeder Bestimmnng die Lebensfähigkeit zu prüfendnrch völlige Deplasmolyse mit reinem Wasser. Zur Herstellungder Lösungen für die Konzentrationsskala wurde der Stoff der betref-fenden Versuchslösung verwendet. (Die Zulässigkeit der einheitlichenEinführnng einer Saccharose-Skala für alle Versuche muss noch nähergeprüft werden.) Die Lösungen wurden für jeden Versuch erneuert.
Zur Ausführung der modifizierten Methode nach Formel III,wie sie zum Teil für Harnstoff angewandt wnrde, ist des weiterenzu bemerken : Die Plasmolyse wird durch eine 2-molige Saccharose-lösung erzeugt; Saccharose hat sich im Laufe der Untersuchungenfür beide Zellarten als impermeabel erwiesen. Nach zirka 20 Minutenwerden die Schnitte unter dem Mikroskop mit der 2-moligen Harn-stofflösung behandelt und dabei für beide Zellarten die Daner derDeplasmolyse bestimmt.
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Diskussion der Methode. Die Methode taugt nur für die Messungendosmotischer Permeabilität. Dabei wird vorausgesetzt, dass ` dieExosmose des Zellsaftes während der Beobachtungszeit so gering ist,dass sie vernachlässigt werden darf. Vorausgesetzt wird ferner, dasswährend des Versuches in der Zelle keine osmotiscli veränderteKörper entstehen.
Ein Vorteil bietet die Methode in der knrzen Zeitdauer desVersuches, während welcher angenommen werden darf, dass dieZellen ihre natürlichen osmotischen Verhältnisse und Fähigkeitennoch besitzen.
Als Nachteil der Methode :könnte die durch die Versuchslösnnghervorgerufene starke Plasmolyse geltend gemacht werden. Wennniedere Pflanzen (Spirogyren, Schimmelpilze, wie Pantanelli zeigte)nach solchen Eingriffen auch unbeschädigt weiter gedeihen, so darfnicht ohne weiteres angenommen werden, dass die Zellen höhererPflanzen ebenso anpassungsfähig sind: Theoretisch ist diesem berech-tigten Einwand nicht zu begegnen, kann aber durch die Wahl einermöglichst niederen Konzentration der Versuchslösung praktisch ge-schwächt werden.
Eine weitere Fehlerquelle ergäbe die Konsequenz ans den Ver-mutungen Tschirch's über das Verhalten der Zellmembran. NachTschirch ist die Zellmembran der Sitz chemischer Arbeit; sie sollunter anderem der Ort sein, wo die Salze des Kaliums, Magnesiums,Calziums zum Anfbau der Membranine verwendet werden. Hans teen,der in seinen vorzüglichen Untersuchungen: „Über das Verhaltender Bodensalze zn den Kulturpflanzen", die Wirkungen des Kalkesauf die Membranbildung studierte, lässt die Frage bewusst offen(pag. 372) : „Eine tiefgehende Erklärnng des ganzen Verhaltens desKalkes zur Wandbildung — ob es sich um besondcre Einflüsse fürdie Wandbildung notwendige Enzymwirknng, ob es sich um Bildungoder Nichtbildung (bei Kalkmangel) von notwendigen Verbindungen,oder ob es sich nm besondere fällende oder verflüssigende (bei Kalk-mangel) Wirkungen mit Bezng auf die kolloidalen Baustoffe derZellwand handelt — muss aber vorlänfig unterbleiben". Nehmenwir an, die Tschirch'sche Auffassnng könnte sich bestätigen, so istklar, dass ein reaktionsfähiger Körper, der die Zellmembran passiertin chemisch veränderter Form, also anch mit osmotisch anderemWert auf die Plasmahaut einwirkt. Die Differenz zwischen demtheoretischen 'und dem praktisch ermittelten isotonischen Koeffizientdürfte darnach nicht rein zugunsten oder ungunsten der Permeabilitätverwendet werden, wie es in der Lepeschkin-Troendle'schenMethode geschieht, die Tschirch'sche Zellmembran hätte gleich.-
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Keuntnis der osmot. Verhältnisse etc. 579
falls ihren Anteil. Es ist aber hervorzuheben, dass das Verhältnisder Diffusionsgeschwindigkeit des Versuchsstoffes zur Reaktions-geschwindigkeit dieser mntmasslichen Prozesse jedenfalls in einemso kleinen Verhältnisse stehen, dass die Fehlerquelle sehr kleinwäre, dass doch die Hauptmenge des Stoffes als solcher auf, diePlasmahaut einwirkt.
Auf jeden Fall aber werden sich durch das Aufstellen desPermeabilitätsverhältnisses, dieser relativen Grösse, die Fehler zumgrossen Teil kompensieren, die Resultate immerhin eine deutlicheSkizze der osmotischen Verhältnisse der kranken Zelle ergeben.
Die Blattgalle von Exoascus deformans Berk. auf PrunusPersica Stokes.
Die durch Exoascus deformans hervorgerufene Galle schliesstsich in ihrer morphologischen Entwicklung der Bildung der Narren-zwetschge an, wie sie von De Bary (pag..33) beschrieben wnrde.
A. Entwicklungsstadien.
Die Versuche wurden an drei gnt zn unterscheidenden Ent-wicklungsstadien ausgeführt:
I. Entwicklungsstadium. Das erste sichtbare Anftreten derPilzwirknng am Blattwerk ist an den soeben der Knospe ent-sprungenen, kaum 5 cm langen Blättchen wahrzunehmen. Sie sindmeist noch gefaltet, fettglänzend, hellgrün, bisweilen mit rotenFlecken und rotangelaufenem Blattrand versehen. Hellgrün sind sie,weil ihre Zellen merklich weniger Chlorophyll enthalten als die dernormalen Blätter. Das Mesophyll ist bei beiden ohne, oder dochnur mit wenigen Interzellularen. Vom Pilze sind hier und da knrze,interzellulär gelagerte Mycelstücke zu bemerken. Die Grösse derZellen ist in erkrankten und gesunden Blättchen gleich. d = d'.
II. Entwicklungsstadium. Die Blätter haben eine mittlereGrösse erreicht. Die Lokalisation des Pilzes ist deutlich begrenzt;häufig hat er aber das ganze Blatt inne. Die erkrankte Stelle beginntsich zu kräuseln (Ausstülpungen nach oben und unten), ist fett-glänzend und hell- bis weisslichgrün, letzteres durch den kaum halb-normalen Chlorophyllgehalt verursacht. Die Mesophyllzellen gegendie Blattoberseite (selten gegen die Unterseite) besitzen überhauptnur ungefärbte Chloroplasten. Häufig machen sich in diesem Stadiumbeträchtliche Stärkeansammlungen geltend. Die Zellen der erkrankten
:580 K. Heusser.
Blattstellen sind polyedrisch nnd ohne oder mit sehr kleinen Inter..zellularen gefügt; das Gewebe der gleichaltrigen gesunden Blätterist locker und aus länglichen Gewebeelementen bestehend. DasGrössenverhältnis d : d wurde im Mittel als 1,4 bestimmt. Im Meso-phyll, besonders im chlorophyllosen Teil bereitet sich das kurzästigeMycellium aus. Zwischen dem Mesophyll und der Epidermis (meistensauf der Blattoberseite) beginnt sich ein dichtes Hyphengewebe anszu-breiten. Hin nnd wieder das Austreten einer Hyphe an die Blatt-oberfläche, wo sich (bei wenig älteren Stadien zu beobachten) derPilz unter Bildung kleiner Anschwellungen (Ascianlagen) ähnlich_ans breitet.
III. Entwicklnngsstadium. Die Blätter sind ausgewachsen;der Fettglanz der erkrankten Blattzellen ist verschwnnden, sie sindmatt graulichweiss, ein Zeichen der Ausbildung des Asci-Rasens.Die befallenen Partien sind noch fleischiger geworden, bis 1 1/2 mmdick, während das normale Blatt kaum 1/4 mm Dicke hat. Stärkeist in den Zellen spärlich, fast selten vorhanden. Das Grössen-verhältnis der erkrankten Zellen zu den normalen beträgt wieder 1, 4.An der Oberfläche hat der Pilz achtsporige Asci gebildet, die zumTeil schon geborsten sind. Knrze Zeit hierauf welken die krankenBlätter nnd fallen ab.
Alle drei Stadien können von Mitte Mai bis Mitte Juni gesam-melt werden. Was die zeitliche Daner der Entwicklung anbetrifft,so konnte 1915 das erste Anftreten von Stadium I am 2. Mai,Stadium II am 10. Mai und Stadium III am 16. Mai beobachtetwerden; Dauer der Entwicklung somit rnnd 14 Tage.
B. Versuche über Exoascus deformans auf Pfirsich:
1. Versnch vom 5. Juni 1915, 7 11 45 a. m.Stadium I, Versuchslösung 2 Mol. KNO3.
Normal I{rank
ka =0,5
k — ko = 0, 3
t k t' k'
7h45 71145
8 45 0,6 8 45 0, 6k1=0,5
9 45 0, 7 9 45 0, 7li —kö=0,3
10 45 0, 8 10 45 0, 8Q =1.
Normal
t k
Krank
t' k'
9h 00 - 91100 - k0=0,6; k -k0=0,25
9 30 0, 65 9 30 0, 7 k0 =0,65; k'-ko=0,25
10 30 0, 75 10 30 0, 8 Corr.') = 0, 26_ 0,26 _
11 30 0, 85 11 30 0, 9 1, 0.Q 0 , 25 =
Normal Krank
t k t' k'
ke =0,475;
kö=0,525;
0 181
k -ke=0,175
k'-kä=0, 175
Corr. = 0, 181
=1,0.
7 1'35
8 05
9 05
10 05
11 05
0, 5
0,55
0, 6
0, 65
71135
8 05
9 05
10 05
11 05
0. 55
0,6
0, 65
0, 7Q=0, 17
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Keuntnis der osmot. Verhältnisse etc. 581 •
2. Versuch vorn 6. Juni 1915, 9" 00 a. m. _
Stadium I., Versuchslösung 2 Mol, N I-I4 NO3.
3. Versuch vom 3. Juni 1915, 7" 30 a. m.Stadinm I, Versuchslösung 2 Mol. Saccharose.
Normal Krank
t k t' k'
7 1'50 - 71150 k0 =k =0,6
8 20 0, 6 8 20 0, 675 = k = 0, 675
9
10
20
20
0,
0,
6
6
9
10
20
20
0,
0,
675
675
Perm. = Perm. = 0
Q = unbestimmt.
4. Versnch vom 2. Juni 1915, 7" 35 a. in.Stadium I, Versuchslösung 2 Mol. Dextrose.
1 ) Corrigiert.VierteIjahrsschrift d. Naturf. Ges. Zierich. Jahrg. 62. 1917. 38
Normal Krank
k ® k'
9h30 — 9h30
10 00 0, 75 10 00 1, 3
1100 1,0 1100 1,6
12 00 1,2 12 00 1,8
1 00 1,3 1 00 2,0
582 K. Heusser.
5. Versuch vom 7. Juni 1915 p. m.
Stadium I, Versuchslösung 2 Mol. Harnstoff.
Deplasmolyse normal : 4 h 55-5h 20 t = 25krank : 5h 25-5h 51 t' = 26
Q 2s =0,96.
6. Versuch vom 29. Mai 1915, 1'' 30 p. m.Stadium II, Versuchslösung 2 Mol. KNOB.
Normal Krank
t k t' k'
1 h30 — 1h30 ko=0,52; k —ko=0,23
2 00 0, 55 2 00 0, 95 kö= 0,76; k'—k,=0,64
3 00 0, 625 3 00 1, 2 Corr. = 0, 9_ 0,9
4 00 0,7 4 00 l,325 1,4Q
=5,7.— , aso
5 00 0,75 5 00 l,4
7. Versuch vom 30. Mai 1915, 9 h 30 a. m.Stadium II, Versuchslösnng 2 Mol. NH4 NO3.
ko=0,62; k —ko=0,68
kö=l,08; k'—kö=0,92
Corr. = 2, 082, 09
Q= , ss'1,4=4,28o
Normal
t k
Krank
t' k' I
ko = 0, 675;
10 30 0, 8 10 30 l, 1
11 30 0, 85 11 30 1, 2
8 30 0, 7 8 30 1, 0
9 30 0, 75 9 30 1, 0
Q =3, 5.
ko =0,85; k'—kö=0,35
Corr. = 0, 45
8 11 00 81100 k k' 0,175— =
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Kenntnis der osmot. Verhältnisse etc. 583
8. Versuch vom 31. Mai 1915, 12"45 p. m.
Stadium II, Versuchslösung 2 Mol. Saccharose.
Normal Krank
t k t' k
12 1145 121145
1 15 0, 65 1 15 0, 9
k =k0=0,65
k'=ka=0,9
2 15 0, 65 2 15 0, 9 Perm. = 0
3 15 0,65 3 15 0,9 Q = unbestimmt.
4 15 . 0, 65 4 15 0, 9
9. Versuch vom 1. Juni 1915, 8 4 00 a. m.
Stadium II, Versuchslösung 2 Mol. Dextrose.
10. Versuch vom B. Juni 1915, p. m.
Stadium II, Versuchslösung 2 . Mol. Harnstoff.
Deplasmolyse normal: 12" 43-12" 53 t = 10krank : 12 11 7 —12 11 20 t' = 13.
Q = . 1, 4 = 1, 08.
Normal Krank
t t' k'
5 li25 - 5h25 ko = 0,575; k - ko = 0,175
5 55
6 55
7 55
8 55
0,
0,
0,
0,
6
65
7
75
5
6
7
8
55
55
55
55
0,
0,
0,
0,
65
775
875
925
kö=0,63;
Q = 2, 58.
k'-kö=0,293
Corr. = 0, 322
Normal Krank
t lc t' k'
5"25 - 5h25 ko =k =0,7
6 25 . 0,7 6 25 0, 8 ko =0,8
7 25 0,7 7 25 0, 8 Perm. = 08 25
9 25
0, 7
0,7
8
9
25
25
0,
0,
8
8
Q = nnbestimmt.
584 K. Heusser.
11. Versuch vom 10. Juni 1915, 5li 25 a. in.Stadium III, Versuchslösung 2 Mol. KNO3.
12. Versuch vom 12. Juni 1915, 5'' 45 a. in.Stadium III., Versuchslösung 2 Mol. NH, NO3.
Normal Krank
t k t' k'
5h4,5 5h45 ko=0,725; k -ko=0,175
6.15 0, 75 6 15 0, 85 ko =0,08; k'-kö=0,375
7 15 0, 8 7 15 0, 975 Corr. = 0, 44
8 15 0, 85 8 15 l, 1 Q = 3,5.
9 15 0, 09 9 15 1, 175
13. Versuch vom 10. Juni 1915, 5" 25 a. m.Versuch III, Versuchslösung 2 Mol. Saccharose.
Stadium H.I.
13,44 15,6814, 56
0, 65 0, 9
17, 9220, 1614, 56
0, 8
Konz. Druckin in
Mol. Atm.
Konz.in
Mol.
Druckin
Atm.
Konz.in
Mol.
Druckin
Atm.
0, 6Normal
0,65 0, 7
Krank
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Kenntnis der osmot. Verhältnisse etc. 585
14. Versuch vom 13. Juni 1915, 7 1'55 a. in.Stadium III, Versuchslösung 2 Mol Dextrose.
Normal Krank
t k t' k'
7 1'55 7h55
855 0,75 855 0,9
9 55 0, 8 9 55 1, 0
10 55 0, 85 10 55 1, 1
11 55 0, 9 11 55 l, 15
lc 0 =0,7; k --ko=0,175
kö=0,86; k' --kö=0,29
Corr. = 0, 349
Q =2,78.
15. Versuch vom 9. Juni 1915, a. in.Stadium III, Versuchslösung 2 Mol. Harnstoff .
Deplasmolyse normal: 9 h 38-9 h 54 t = 16krank: 9 h 38-9 h 33 t' = 55
Q — 55'1,4=0,41.
Zusammenstellung der Resultate.
Tabelle I. Das Verhalten des osmotischen Drnckes resp. dessen Konzentrationwährend der Entwicklung der Galle. Nach den Versuchen 3, 8, 13.
z Ma; 9OMaib f
16/77ai
586 K. Heusser.
Fig. 2. Graphische Darstellung der Änderung des osmotischen Druckes resp. dessenKonzentration während der Entwicklung der Galle nach den Versuchen
Saccharose 3, 8, 13.mit
Entwi cklungs-Stadium H HI
KN 03 l, 0 5, 7 2, 58
NH4 NO 3 . 1, 0 4, 28 3, 5
Saccharose unbest. unbest. unbest.
Dextrose . 1, 0 3; 5 2, 75
Harnstoff . 0, 96 l, 08 0,41
Tab. II. Das Permeabilitätsverhitltnis zwischen normalenund Exoascus deformans erkrankten Zellen für die Stoffe
KNO3 ; NH4 NO3; C12 H22 O i 1 ; CO H12 06; CO (NH2)2.
k
Fig. 3. Graphische Darstellung der Änderung des Permeabilitätsverhältnisses vonExoascus deformans auf Prunus Persica.
4,0
o r
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Kenntnis der osmot. Verhältnisse etc. 587
D. Zusammenfassung.
Ans den Versuchen 1-5 mit Stadium I geht hervor, dass dieUnterschiede in den osmotischen Verhältnissen zwischen normalenund Exoascus deformans erkrankten Pfirsichblattzellen im Anfangsehr gering ist. Die Permeabilität ist beiderseits annähernd gleich;das Permeabilitätsverhältnis schwankt um 1. Saccharose ist für beideZellarten impermeable; Q deshalb nnbestimmt. Eine leichte Erhöhungdes osmotischen Druckes (besonders bei dem Material für den Ver-such 3 mit Saccharose) ist auf um weniges vorgeschrittenere Stadium Izurückzuführen. Es ist zu schliessen, dass am Anfang der Gallen-bildnng in allen Blättchen dieselben osmotischen Verhältnisse vor-handen sind.
Eine gewaltige Ändernng erfahren die osmotischen Eigenschaftender kranken Zelle bis zur zweiten Entwicklungsstufe. Schon dasKräuseln der erkrankten Blattstellen lässt einen höhere Turgor®drnck venmuten. So ist zum Beispiel in dem zn Versuch 8 ver-wendeten Material eine osmotische Druckerhöhnng von 5, 5 Atmo-sphären eingetreten (Tab. I, Fig. 2). Das Permeabilitätsverhältnishat sich erstannlich . geändert (Tab. II, Fig. 3), KN O, passiert diepilzbeeinflusste Plasmahaut 5,7 mal leichter als die normale; Ammo-ninm-Nitrat 4, 28mal und Dextrose 3, 5mal. Saccharose gegenüberverhalten sich die Membranen der Galle impermeabel wie gegennormale Plasmahänte. Merkwürdig ist das unveränderte Verhaltengegen Harnstoff Q = 1, 08.
Im dritten Stadinm, im Stadium der Sporenbildung scheint sichdie Aktivität des Pilzes zu vermindern. Während in den gesundenBlättern der osmotische Druck mit ihrer Entwicklung stetig steigt(Fig. 2, Tab. I), ist er in den Gallen, nach dem Maximum in Stadium II,wieder im Abnehmen begriffen. Dies hat auch eine Verkleinerungdes Permeabilitätsverhältnisses znr Folge (Fig. 3, Tab. II). FürKaliumnitrat beträgt die Abnahme von Q mehr als die Hälfte; fürAmmoniumnitrat und Dextrose je nm zirka 1/s. Saccharose bleibtimpermeabel. Eine schädigende Wirkung des Pilzes auf die Perme-abilität des Harnstoffes zeigt sich im Sinken des osmotischen Druckesnoch ausgeprägter: Q = 0, 48.
Die Resultate lassen sich zusammenfassen in: Exoascus defor-mans vermag bei seinem' Wirt (Prnnus Persica) die Perme-abilität der Plasmahaut zu ändern; die Beeinflussung ist amgrössten zur Zeit des grössten Wachstums des Pilzes (Sta-dium II, Vorbereitung zur Fruchtbildung); sie nimmt ab zur
588 • K. ,Heusser.
Zeit der Fruktifikation der Parasiten. Im gleichen Sinnefindet eine anfängliche Erhöhung mit darauffolgendem Sin-ken des osmotischen Druckes in den kranken Zellen statt.
Die Arbeit entstand als Preisaufgabe, gestellt von der natur-wissenschaftlichen Abtcilung der Eidgen. Techn. Hochschule in Zürich.Dem Verfasser der Aufgabe, Prof. Dr. H. C. Schellenberg, bin ich fürseine mannigfachen Anregungen und Ratschläge zn grossem Dankeverpflichtet.
Die Vorbereitungen der Untersuchungen wurden im Sommer 1914im pflanzenphysiologischen Laboratorium der Eidgen. Techn. Hoch-schule in Zürich begonnen nnd während der dienstfreien Zeit zn Hausefortgesetzt. Dem Vorstand des Laboratorinms, Prof. Dr. P. Jaccard,danke ich an dieser Stelle für seine Unterstützungen.
Glattfelden, Jnli 1916.
Neue vergl. Permeabilitätsmessungen zur Kenntnis der osmot. Verhältnisse etc. 589
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