UBER PILZWUCHSSTOFFE MIT SPEZIFISCHER WIRKUNG yon KARL UMRATH

(Aus dem Zoo]ogischen Institut der Universit~t Graz)

Eingegangen am 23. Mai 1939

Da A. S o l t y s , K. U m r a t h und Ch. U m r a t h (6 )be i hSheren Pflanzen gefunden hatten, da~ die Erregungssul~stanz, die sich aus ihnen extrahieren l~6t und an sensitiven Pflanzen Bewegungsreaktionen auslSst, auch auf Wachs- tumsvorg~nge yon EinfluB ist und hierbei vielfaeh als Antagonist des Auxins und des etwa kfinstlich zugeffihrten Heteroauxins wirkt, habe ich untersucht, ob es bei Pilzen Wuehsstoffe gibt, die antagonistisch zum Heteroauxin wirken.

Versuehsobjekte waren die Mucorineen Phycomyces Blakesleeanus Burgeff und Rhizopus nigricans Ehrenberg und die Aspergillaeee Penicillium crustaceum (L.) Fr. Die meisten Versuche wurden an den Mueorineen ausgeffihrt.

Die Pflze wurden in ~olgender N~hrlSsung kultiviert: auf ein Liter glas- destilliertes Wasser, 100 g Glukose, 4 g (NH~)2SOa, 0,5 g KH~P04, 0,5 g MgS04, 0,005 g FeSO 4 und 0,00025 g Vitamin B r Ein in den ersten Versuchen ge- maehter Zusatz yon Hefe-Glfihrfiekstand, der die als Co-Wuehssto~fe wirkenden Meta]le zuffihren sollte, erwies sieh als iiberflfissig, wahrseheinlich well nur Glukose purum, nicht purissimum, verwendet wurde.

In manehen Versuehen habe ieh den von N i e l s e n und H a r t e l i u s (2) angegebenen kiinstlichen Wuehsstoff zugesetzt, den ich durch 45 Minuten langes Autoklavieren yon 2 % Glukose + 2 % Ammoniumtar t ra t bei 120 0 C (1 At- mosphere 1Jberdruck) erhielt und mit dem ich 4 ~ des Wassers in der oben an- gegebenen Ns ersetzte.

Heteroauxin habe ich entweder a]s freie S~ure oder als Ammoniumsalz zugesetzt; dieses erhielt ieh, indem ieh Heteroauxin in Ammoniak auflSste und das tiberschfissige Ammoniak am Wasserbad dutch Durchsaugen von Luft unter vermindertem Druck entfernte. Die Angaben fiber die Verdtinnung, auch die in den Tabellen 2 und 3, sind immer auf Heteroauxin a]s ~reie Ss bezogen.

Welter babe ieh Ext rakte aus den Pilzen selbst verwendet; die yon der N~hrlSsung abfiltrierten und mit destilliertem Wasser gewasehenen Myzelien habe ich bei etwa 110 ~ C getrocknet, gewogen und in kochemden Wasser extrahiert.

Die in Erlenmeyerkolben mit den gewfinsehten Zus~tzen versehene N~hr- ]5sung wurde durch 3/4 Stunden im Dampf sterilisiert und nach dem Abkfihlen mit einer bestimmten Anzahl yon Tropfen oder auch mit 1/2 oder 1 em 8 einer Sporenaufsehwemmung beimpft.

Phycomyces braueht zur vollen Entwieklung den ktinstlichen Wuchsstoff unbedingt. Ohne diesen bildet er, aueh wenn er Pilzextrakt erh~lt, gar kein oder nur sehr wenig Luftmyzel und daher auch keine oder nur wenig Sporen. Das Troekengewicht wird durch ktinstlichen Wuchsstoff stark vermehrt. Ta-

14: Umrath

belle 1 und 2 zeigen diese Verh/~ltnisse. Es entsteht also beim Autoklavieren yon Glukose mit Ammoniumtartrat eine Iiir die voile Entwicldung yon Phyco- myces notwendige Substanz, die in den Pilzextrakten nieht in nachweisbarer Menge entha]ten ist.

Tabelle 1

Phycomyces Bla]cesleeanus, je 50 cm ~ N/thrlSsung in einem 300 cm ~ Erlenmeyer- kolben mit etwa 300000 Sporen am 24. X. 1938 beimpft.

F Spuren, FI~' wenig, FFF mehr, FFFF viel Fliissigkeitsmyzel, L beginnendes, LL hohes Luftmyzel, S Sporen

i 37. Tag

ii' 6. i Trocken- Anzah Zusatz 2. Tag 13. Tag 4., Tag !5. Tag Tag 7. Tag !9. Tag gewiChtwahrscheinl.Und der

] Fehler in mg Kolbe] , i ie Kolben

Rhizopus-Extrakt FF

Synthetischer Wuchsstoff

Rhizopus-Extrakt + synthetischer FF

Wuchsstoff

Heteroauxin 1 : 20000

Rhizopus-Extrakt 4- Heteroauxin

1 : 20000

Synthetischer Wuchsstoff

4- Heteroauxin 1 : 20000

t~hizopns-Extrakt + synthetische~

Wuchsstoff + Heteroauxin

1 : 20 000

I FF FFF FFFF ]FFFF FFFF FFFF

FFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF

L LL LL LLS FF FFF

FFFF FFFF FFFF FFFF

L LL LL LLS LLS FFF FFFF FFFF FFFF FFFF FFFF

F FF FF FF FFF

FF FF FFF FFFF FFFF FFFF

L L LL LLS F FF FF FFF FFF

FF FFF FFF F

I I

4 5 • 2

5 2 • 4

138 ~: 4 2

145 ~: 2 4

43~:1 2

4 9 • 1 4

126 • 4 2

134 ~- 2 3

I

Rhizopus kann sich ~uch in der N~hrl~sung ohne Zusatz normal entwickeln, er wird durch den kiinstlichen Wuchsstoff aber deutlich gefSrdert, sein Trocken- gewicht wird auf das 2--3fache erh5ht.

Heteroauxin verz5gert bei Phycomyces die Bildung des Fliissigkeitsmyzels oft schon in der Verdfinnung 1 : 20000 sehr deutlich. Hierauf hat, wie auch Ta- belle 1 zeigt, der kfinstliche Wuchsstoff keinen Einflul~. Durch Extrakt aus Rhizopus oder aus Phycomyces kann aber die Wirkung geringer Heteroauxin- gaben aufgehoben werden und die grSl~erer G~ben wird wenigstens stark herab- gesetzt, wie das auch die Tabellen 1--3 zeigen. Rhizopus-Extrakt allein kann,

Uber Pilzwuchsstoffe mit spezifischer Wirkung 15

Tabelle 2

Phycomyces Blakesleeanus, 50 cm a Nghrl6sung in einem 300 cm a Erlenmeyer-

ko]ben mi t etwa 55000 Sporen am 20. I. 1939 beimpft.

F Spuren, FF wenig, FFF mehr, FFFF viel Fliissigkeitsmyzel, L beginnendes, LL viel Luftmyzel

Zusatz 2. Tag 3. Tag

- - FF FF

L Synthetischer Wuchsstoff FF

: FFF

Rhizopus-Extrakt aus 0,2 g Trockens. -5 synthe~ischer FFF FFFF

Wuchsstoff

Phycomyces-Extrakt aus 0,2 g Trockens. -5 synthe-

fischer Wuchsstoff

NH4-Heteroauxin 1 : 5000 -5 synthetiseher Wuchsstoff

NHt-He~eroauxin 1 : 5000 ~- Rhizopus~Extrakt aus 0,2 g Trockens. -5 synthetischer

Wuchsstoff

NIt4-Heteroauxin 1 : 5000 -4- Phycomyces-Extrakt aus 0,2 g Trockens. + synthe-

tischer Wuchsstoff

NHt-Heteroauxin 1 : 10000 + synthetischer Wuchsstoff

NHa-He~eroauxin 1 : 10000 + Rhizopus-Extrakt aus 0,2 g

Trockens. -4- synthetischer Wuchsstoff

NH4-Heteroauxin 1 : i0000 -5 Phycomyces-Extrakt aus

0,2 g Trockens. -5 synthe- fischer Wuchsstoff

FF I FF !

- - FF

FF FFF

- - - - -

- - F

FF FFF

4. Tag 6. Tag

FF FFL~,

/

LL LL I FFFF FFFF I

FFF I FFF F r

_ _ - I F

i

!

FFF FLFF

FF

FFFF

t0. Tag Trocken- gewicht

in mg je Kolben

39 2

144 2

~62 1

168 2

74 2

142 2

149 2

98 2

Anzahl der

Kolben

L FFF

LL FFFF

153

175

wie Tabelle 1 zeigt, das Fltissigkeitsmyzel etwas friiher ents tehen lassen als in den Kontrol len , u n d er k a n n das Trockengewicht etwas steigern. Phycomyces- E x t r a k t a]lein k a n n in hohen Konzen t ra t ionen Waehs tum und Trockensubstanz-

16 Umr~th

Tabelle 3

Impfung am 29. I I I . 1939

F Spuren, FF wenig, FFF viel Flfissigkeitsmyzel, L wenig, LL viel Luftmyzel

Art des Prizes

und der Impfung

~z r

�9

= = g

A m -

m o n i u m -

salz des Hetero- auxins

Hetero- auxin 1 : 600

Hetero- auxin

1 : 5000

Hetero - auxin 1 : 600

Extrakt- z u s a t z &us

0,1 g

Rhizopus Phycomyces Penicillium

Rhizopus Phycomyces Penicillium

Rhizopus Phyeomyces Penicillium

ghizopus Phycomyces Penicillium

Rhizopus Phyeomyees Penieillium

ghizopus Phycomyces Penicillium

2. Tag 3. Tag

FFF ~FFL FFF FFF FFF

_FFF] FFFL

FF FF FFF FFF

FF FFF FF

F FFF F FFF F FF F FFF

F

FF FFFL FF FFFL FF FFFL FF FFFL

F FFL F FF F FL

4. Tag 5. Tag

FFL FFFLL FFFL FF

FFF FFF FFF

FF F

FFFLL FFFLL FFFLL

6. Tag

FFFLL FFFLL FFFLL FFFLL ! FFFLL FFFLL FFFLL i FFFLk'

FFL FFL FFFLL FFFLL

F ~ L L FFFLLFFL

FFFL FFFLL FFFL FFFLL FFFL FFFLL

FFFF ~F

FFFLLjFFFLL FFFLLIFFFLL FFFLL'FFFLL

rFL I FFFL /F L L

FFFLL i FFFL IFFFLL FFFLL !i FFL ] FFLL FFLL

7. Tag Trok- k e i l -

s u b -

stanz in mg

29 39 41 39

9 15 12 9

85 39 35 69

0,3 10,7 4,4 1,2

64 58 45 63

0 33 28 14

produktion ungiinstig beeinflussen. Diese Wirkung diirfte aber auf einem anderen Stoff beruhen als auf dem, der antagonistiseh zum Heteroauxin wirkt.

Rhizopus wird erst durch hohe I-Ieteroguxinkonzentr~tionen im Wachstum gehemmt. Das Heteroauxin wirkt wahrscheinlich teilweise zungehst infolge seiner Sgurenatur. Das Ammoniumsalz des tteteroauxins wirkt erst in wesent- lich h6heren Konzentrationen; deutlich 1:1000. Die Wirkung kann dutch Rhizopus- oder Phyeomyees-Extrakt aufgehoben werden, und eine starke Hem- mung noch hSherer Heteroauxinkonzentrationen kann, wie aueh Tabelle 3 zeigt, dutch die Extrakte wenigstens hembgesetzt werden. Die Deutung dieser Er- gebnisse an Rhizopus wird allerdings dudureh etwas ersehwert, dab sein Waehs- turn aueh ohne tteteroauxin dutch die Extrakte deutlieh gef6rdert wird, wie man aus Tabelle 3 ersehen kann.

Uber Pilzwuchsstoffe mit spezifischer Wirkung 17

Mit Penicillium habe ich nur wenige Versuche ausgeftihrt, alle mit Zusatz yon kfinstlichem Wuehsstoff. Hohe tteteroauxinkonzentrationen hemmen das Wachstum yon Penicillium, und diese t temmung kann durch Extrakte aus Rhizopus, Phycomyces und Penicillium weitgehend vermindert werden. Dabei zeigt der Extrakt aus Penicillium an Rhizopus und an Phycomyces keino dem Heteroauxin antagonistische Wirkung, obwohl er das Waehstum ohne Hetero- auxin nicht nachteilig beeinflul~t. Tabel]e 3 zeigt Mle diese Verh~ltnisse.

Ein s Antagonismus zwischen einem in der Pflanze gebildeten B-Wuehsstoff und Heteroauxin geht aus Versuchen yon L o o f b o u r o w und D w y e r (1) an Here hervor. Sie haben gezeigt, dal~ in ttefeaufsehwemmung ein Stoff vorhanden ist, der die hemmende Heteroauxinwirkung auf Here aufhebt, und da~ eine Aufschwemmung, die 24 Stunden mit Heteroauxin steht, nach dem Abzentrifugieren der Here das ttefewachstum fSrdert.

Es s c h e i n e n n a c h a l l en d i e sen B e f u n d e n bei P i l z e n S t o f f e v o r - z u k o m m e n , die g a n z wie die E r r e g u n g s s u b s t a n z e n der h 5 h e r e n P f l a n - zen , A n t a g o n i s t e n der A - W u c h s s t o f f e , h ie r des H e t e r o a u x i n s , s ind. Die U n w i r k s a m k e i t des Penicillium-Extraktes an M u c o r i n e e n d e u t e t d a r a u f h in , dal~ d iese S u b s t a n z e n , wie die E r r e g u n g s s u b s t a n z e n der h S h e r e n P f l a n z e n , ffir die v e r s c h i e d e n e n s y s t e m a t i s c h e n G r u p p e n v e r s c h i e d e n sind.

N i e l s e n und H a r t e l i u s (3), N i e l s e n und F a n g (4) und N i e l s e n (5) haben gezeigt, dal~ die die Stoffproduktion fSrdernden B-Wuchsstoffe fiir die verschiedenen Pilze verschieden sind. Meine Versuche zeigen , da~ es auch fiir ein und denselben Pilz Stoffe mit verschiedener, spezifiseher Wirkung auf das Wachstum gibt. Die von mir untersuchten Stoffe sind versehieden yon Vitamin B1, da dieses in meiner Ni~hrlSsung immer in genfigender Menge vorhanden war und von Phycomyces nicht gebildet wird, sie sind verschieden yon dem syntheti- schen Wuehsstoff aus Glukose und Ammoniumtartrat und wahrscheinlich auch versehieden yon den yon N i e l s e n und seinen Mitarbeitern untersuchten, die Stoffproduktion yon Pilzen fSrdernden B-Wuchsstoffen.

Literatur

1. Loofbourow, J. R., and Dwyer, C.M., Intercellular wound hormones produced by heteroauxin. Science (N. Y.) 1938 II, 191--192.

2. Nielsen, ~N. und Harte]ius, V., 0bet die Bildung eines Wuchsstoffes (Gruppe B) auf chemischem Wege. Bioch. Zeitschr. 256, 2--10, 1932.

3. - - ---, Uber die Trennung der auf die Stoffproduktion der ttefe und Schimmelpitzen einwirkenden Wuchsstoffe. C. r. Labor. Carlsber~, S~r. physiol. 22, 1~22, 1937.

4. - - u n d Fang, S., Verg]eichende Untersuchungen fiber Wuchsstoffwirkung auf ver- schiedene Arten von ttefe und Schimmelpilzen. P]ant~ 27, 367--378, 1937.

5. --, (~ber die Aufnahme von Wuchsstoffen durch Ausschiitteln mi~ Hefe. Protoplasma 30, 130--131, 1938.

6: Soltys, A., Umrath, K. und Umrath, Ch., Uber Erregungssubstanz, Wuchsstoff und Wachstum. Protoplasma 31, 454~80, 1938.

Protoplasma. X X X I I I o