Experimentelle und theoretische Untersuchungen über die Entdifferenzierung und Teilung pflanzlicher...

EXPERIMENTELLE UND THEORETISCHE UNTERSUCHUNGEN UBER DIE ENTDIFFERENZIERUNG UND TEILUNG PFLANZ-

LICHER DAUERZELLEN I. Der isoelektrische Punkt (IEP) und die aktuelle Azidit~t von

meristematisierten Zellen

Von HANS PFEIFFER (Bremen)

i~it 6 Figuren

Eingegangen a�9 29. November 1928

lnhal tsUbers icht Seir EiMeitende Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

I. Abschnitt. Die u be i der E n t d i f f e r e n z i e r u n g v o n P f l a n z e n z e ] l e n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 1. Zur anatomischen Charakteristik der pflanzliehen lgeristemzelle und

ihrer Derivate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 2. Die Erscheinungen bei der Entdifferenzierung von Zellenzonen 384 3. Folgsrullgen i~ber de~ Kol]oidzustand dsr ~eristemzelle~ . . . . . 386 4. Die ausgeprggte Cyanophilie als ~,u~erer Ausdruck gesteigerten Teilungs-

vermSgens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 5. Die Adsorption von Farbstoffen du�9 die Protoplasten von Dauer- und

~eristemzellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 6. D~s ImbibitionsvermSgen tmd die Saugkra, ft meristematischer and Dau~r-

zellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393 7. Das Aufsnchen von Aziditgtsgradienten auf Achsenquerschnitten . 398

Zusammenfassung einiger Ergebnisse des I. Abschnittes . . . . . . . . . . 403 II. Abschnitt. Die E r s c h e i n u n g e n der E n t d i f f e r e n z i e r u n g in

b e s o n d e r e r B e z i e h a n g zu t A l t e r s h y s t e r e s e . . . . . . . 404 1. Weitere ErfMxrungen iiber das VerhMten besonders meristematischel�9

Protop]asmas in kolloidchemischer and physikMischer ttinsicht nach der vorliegen rien Literatnr . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404"

1) Die Permeabilitat teilungsf~higer Protoplasten 404. 2) Die Yer- minderung der Oberfl~chenspannung bel der Determination von Te~- hngsprozessen 405. 3) Der osmot~sche Druck im teilungsf~higen Protoplasma 406. 4) Die Viskositat teilungsf~higer Protoplasten 407. 5) Das elektrophoretische Verhalten der Plasm~kol]oide 407. 6) Elek-

Protoplasma. VI 25

378 Pfe i f f e r

trische Leitf~higkeit und totale Ionenkonzentration in meristematischen Zellen 408. 7) Der Grad der Liehtrefraktion als Ausdruck spezifischen KolioidzustaMes 409.

2. Die Voranssetznngen der Fastigialtheorie . : . . . . . . . . . 410 3. Die wiehtigsten Stiitzen der Fastigialtheorie in kritischer Beleuehtung . 411 4. Die Anwendung des Begriffes des IEP auf Zellen und Gewebe 412 5. Die Hysteresis der Plasmakolloide als )~lterserscheinung . . . . . . 413 6. Die Azidit~ttslage des optimalen FloekungsvermSgens . . . . . . . 414 7. Die Beziehnngen zwisehen Alterung" und Entdifferenzierung . . . . 415

Zusammenfassang von Ergebnissen des II. kbsehnittes . . . . " . . . . . . 416 I I I . Abschnitt. D i s k u s s i o n zu r A ~ l f s t e l l u n g . v o n G r u n d l i n i e n zu

einer p h y s i k o - c h e m i s c h e n A r b e i t s h y l � 8 7 i iber die Tei- l u n ~ s - a n d E n t d i f f e r e n z i e r u n g s p r o z e s s e . . . . . . . . 416 1. Die Bedeutung der Grenzfl~ehenerseheinun~en fiir die Physiologie des

Protoplasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 2. Die physiko-chenfische Kolloidlage vor und n~ch der Zellteihng . 417 3. Stelhngnahme zar Fastigialtheorie . . . . . . . . . . . . . 418 4. Die hypothetisehen Kolloidvorg~,nge bei der Teilung von Protoplagcen . 419 5. Physiko-ehemische Charakterisierun~ des Entdifferenzierungsvorganges von

Protoplasten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420 6. Gemeinsame Beleuchtung der wiehtigsten Theorien tiber die Ursache der

Zellteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 7. Deutung der gewonnenen Ergebnisse dureh die angenommene Arbeits-

hypothese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422 Zusammenfassung zum II I . Absehnitte . . . . . . . . . . . . . . . . 423 Sehlul~wort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424 Wiehtigere Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425

Einleitende Vorbemerkungen

Es bedar f vielleicht einer besonderen B e g r i i n d u n g , dag die nach-

folgenden, meist h is to logisehen Un tœ in der vor] i ›234

haupts~chl ieh zytologisch ger ichte ten, Ze i t sehr i f t geb rach t werden. Be-

kannt l i ch ist indessen bel den zelluli~r gebau ten 0 r g a n i s m e n die pro to-

p lasmat isehe Substanz, die wir als Subs t ra t der Lebense r sche inungen

aufzufassen ge wohn t sind, au�9 j ene als Zellen beze ichneten Ritumlieh-

kei ten verteil t . Die physiko-chemisehe E r f o r s c h u n g des P ro top lasmas

kann somit auf die U n t e r s u c h u n g der von den Zellwiinden umgebenen

Pro top las ten auch in ihrer Gesamthe i t als Gewebe n ich t durchaus ve r -

zichten, besonders wenn auch noch dus Studium der e inzelnen Pro to -

p las ten ira natt ir l ichen Zusammenhange w~thrend des Lebens e r s t r eb t

wird ( Z e l l p h y s i o l o g i e ira wei te ren Sinne nach KUSTER 1924, S. 961). Data i t aber geh5r t die phys iko-chemische E r f o r s e h u n g der En td i f fe - renz ie rungs- und Tei lungsprozesse von Pf lanzenzel len auch ira Gewebe-

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pfianzl. Dauerzellen. I 3 79

verbande sicher zn dem Arbeitsgebiete, von welchœ wir sp~ter einmal die auf den Ergebnissen der physikalisehen Chemin fn6ende Deutung der Lebenserseheinungen des Protoplasmas iiberhaupt erwarten.

Es kann hier nun nicht nochmals auf die z a h l r e i c h e n verseh ie - denen F a k t o r e n hingewiesen werden, denen man einen Einflul~ auf die Indnktion vert Zellteilungen zugeschrieben hat, nachdem H. PFEIFgER mehrfach (1926a; 1926b, S. t2f.; 1927b) dazu Stellung genommen und PRXT in dieser Zeitschrift (mit MALKOYSK~ 1997) und schon vorher (19'26) je eine Ubersicht gegeben hatl). Au~erdem werden wir viele der als Determinationsfaktoren far die Zellteilung angenommenen Beziehungen in unseren spi~teren Ausfiihrungen noch zu erwghnen haben. M5gen nun jene frtiheren Ansichten liber die Induktion von Zellteilungen auf den ersten Blick aueh nichts Ubereinstimmendes haben, so ist doch als ein derart gemeinsames Pr inz ip (vgl. hier PFEIFFER 1925, S. 47) aller neueren Theorien die Annahme einer mit dem Teilungsgesehehen symbaten Veriinderung des physiko-chemischen Zustandes des Proto- plasmas herausznstellen. In dieser Hinsicht zu einer Klgrung der teilweise widerstreitenden Meinungen zu kommen, soll das Ziel der angeste]Iten und noch fortgesetzten Untersuchungen sein. Mag nun auch die Frage nach der ze i t l i chen Folge von S t r n k t u r - nnd Funkt ionsi~nderung in vielen F~llen strittig sein, wie denn liberhaupt in der Physio- logie diese beiden Momente vielfaeh liberhaupt nicht zu trennen sind (vgl. dazu WILSO~ 1994, S. 670), so ftihlen wir uns doch mit PnX~ und MALKOYSK~2 (1927, S. 341) berechtigt, von den Beispielen sicher primi~rer Veranderung der Struktur den Schlu6 zn ziehen, dal~ allgemein durch ~ul]ere Faktoren eine Strukturgnderung bewirkt und dadurch sekundgr der Teilungsprozel~ ausgel6st wird. Diese Auffassung einer m› aktiven als symptomatischen Bedeutung der Struktur soll freilich nicht dnrch- ans die M6glichkeit ausschlie~en, dafi auch ein physiologisches Gesehehen wie die Zellteilung oder die ghnlich aufgefal~te Entdifferenzierung auf die Struktur zurtickwirken und damit auf die ferneren Prozesse regu- lierend eingreifen k6nnte.

Es mu6 nun nur noch erwghnt werden, daI~ die Basis far die nachfo lgenden U n t e r s u c h u n g s r e i h e n die schon frtiher betrachtete Fastigialtheorie von PEARSALL und PI~IESTLEu (1923) bildet. Indem sie ira II. Abschnitte noeh genauer charakterisiert werden soli, dtirfen wir sogleich datait beginnen, tiber den bisherigen Stand der m™ riel-

~) Anm. bei der Korrektur: Vgl. auch HEILBRUNN 1928, S. 256f.

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380 P fe i f f e r

seitig angstellten u zu ihrer Nachweisbarkeit und Ausbauf~higkeit zu be�9 Dabei wird sich Gelegenheit bieten, anderœ auf Erfahrungen der physikalischen Chemie gegriindete Auffassungen zu diskutieren und - - wie sich zeigen wird ~ die bisherigen Anschauungen zu einer einzigen Arbeitshypothese for die Teilung und Entdifferenz�8 pflanzlichœ Zellen zusammenzufassen.

I. Abschnitt

Die Vorg~nge bel der Entdifferenzierung von Pflanzenzellen

1. Z u t a n a t o m i s c h e n C h a r a k t e r i s t i k de r p f l anz l i chen Mer i s t emze l l e

und ihrer Derivate

Als M e r i s t e m e ~) pflegen wir seit C. Ns das Bildungsgewebe h(iherer Pflanzen wegen der lebhaften Teilungst~ttigkeit seiner Elœ zu bezeichnen. In ihnen geht eine Zellvermehrung und Gewebever- gr6fierung nebeneinander her. So lange Wachstum und Teilung in einem bestimmten Gleiehgewichte bleiben, erfolgt die Gewebezunahme ohne u des Charakters jener Meristemzone. Wird aber bei den Derivaten der Meristemzelle die Teflung zugunsten fortdauernden Wachs- tums eingeschrs so wechselt das Aussehen der gebildeten Gewebœ massen betr~chtlich. Derartige Danerzellen zeigen bel Pflanzen eine V e r a r m u n g an Z y t o p l a s m a und die A n s a m m l u n g d e r wi~sse- r i g e n A n t e i l e in r~umlieh gesonderten Absehnitten der Zelle, sogen. Vakuolen . Die relative Zytop]asmaverarmung des Zellk(irpers wird mit zunehmendem Alter desselben oft se weit gesteigert, da6 nur die i~uI~eren Wandteile und einzelne durch die Vakuole sieh erstreckende Faden iibrig bleiben. Dieser Vorgang der sogen. D i f f er en z ie r u n g von meristematisehen zu Dauerzellen besteht aber nicht in der Bildung, sondern h6chstens in einer Vermehrung des auch in i~Ieristemzellen bereits vorhandenen vakuol~tren Anteiles des Zytoplasmas, wie seit A. C. HOF mehrfaeh best~tigt worden ist. Gegentiber der verbreiteten Auffassung der Vakuolen als Ausscheidungsansammlungen mag hier die Ansicht von W. PFEFFER erwiihnt sein, derzufolge manche von ihnen ,,in Austausch und in Wechselwirkung mit dem tibrigen Protoplasten in recht verschiedener Weise funktionieren d[lrften" (vgl. auch HEILBRU~N 1998, S. 234f.).

Wi~hrend also in tierischen Ze]len das Zytoplasma junger Zel]en allgemein reicher an Wasser als das i~ltere ist (ROBERTSON 1993, S. ~69

t) Vom gri~chischea t~~~~~~ - - ich telle.

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung n. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 381

und die dortige Literatur), kann ein gleiches von der pflanzliehen Zelle nicht ohne weiteres gesagt werden. Allerdings ist hier ti b e r d en W a s s e r g e h a l t des e i g e n t l i c h e n Z y t o p l a s m a s nu r wen ig be- kann t . Die sehr sorgf~ltig durchgefiihrten Untersuchungen STRUCx@E]~S

199,6, 1928) liber die Wirkung freier H" auf das pflanzliche Protoplasma ftihren zu der gui begrtindeten Auffassung, dai~ mit der Ans~uerung eine E n t v a k u o l i s i e r u n g und zugleich eine Vermehrung und VergrSBe- rung der Mikronen parallel l~uft; auch eine Zunahme des osmotischen Druckes soU datait verbunden sein. Eatgegen bestimmten Annahmeu von PEARSAZL und PRIE8TLEu (siehe S. 410f.) schlie~t also der Vakuoli- sationsprozei] nicht eine Wasseranreicherung des eigentlichen Zytoplasmas ein, sondern entspricht in vieler Hinsicht eher dem Verluste von Gel- wasser bel alternden Kolloiden. Neuerdings konnte O. I~ARTS�9 au

Meristemzellen mit zunehmender Temperatur eine wachsende Vakuoli- sation und Verminderung der Zytoplasmamenge konstatieren. Deutlicher zeigt uns die Ursaehe der Erscheinung die von KUSTER (1921) erzielte experimentelle Vakuolisatiou von Zellkernen mittels Anwendung wasser- entziehender Substanzen. Es ist deswegen erkl~rlich, wenn die eigenen Versuche nur eine Best~tigung dieser und anderer U n t e r s u c h u n g e n i ibe �9 den V a k u o l i s a t i o n s v o r g a n g bringen k6unen.

I .--XII. Versuehsreihe

I. Vegetationskegel von Helodea canadensis werden 7 Minuten lang mit 0,05% NaOH behandelt und dann gut ausgewaschen; Her- stellung von Handschnitten. - - Nach dem Auswaschen ergibt sich eine sch6ne Vakuolisation des Zytoplasmas.

II. Wurzelspitzen von Vieia Faba werden 1 Minute in 0,05 oder Minuten in 0,01 oder reichlich 5 Minuten in 0,005% NaOH �9

tragen (Handschnitte). - - Ergebnis: Zytoplasmavakuolisation. III. Die Versuche der Reihen I und II werden mit gleichem Er-

gebnis an denselben Objekten wiederholt unter Anwendung einer gleich konzentrierten L(isung KOH resp. eine�9 doppelt so starken voa NH~OtI.

IV. Sehr deutliche Bilder resultieren nach Verwendung von 0,03 proz. oder schw~tcheren L6sungen von Tannin. Die Vakuolisation ist teilweise so erheblich, dal3 der Saftraum wie in Dauerelementen fast die ganze Zelle einnimmt. In stiirkeren L(isungen des Reagens tritt Schrumpfung des Protoplasmas ein.

V. Weniger deutliche Resultate zeigen Pr~parate nach Verwendung von 0,1% Coffeinum hydroehlo�9 und 0,5--0,05% Strychninnm nitricum.

382 P f e i f f e r

VI. Wenn sogleich nach der Einwirkung der Reagenzien ans- gewaschen wird, kann die eingetretene Vakuolisation reversibel sein (vgl. Tabellœ 1). In gleicher Weise sind fur alle der in den Versuchen benutzten Reagenzien und ihrer verschiedenen Konzentrationen ki]rzere Einwirkungszeiten gefunden, durch wœ der Normalznstand wieder- hergestellt wird.

Tabe l l e 1

l~iiekgang der V~kuolisation~ wenn einwirken: Objekt

0,05~ N a 0 ~ 10,005~ NaOH 0~03% Tannin

J Helodea eanadensis~ Vegetations-

kegel . . . . . . . . . 3 ~in . 15 Min. 5 Min. Vida ~Vaba~ Wurzelspitze 0~5 , ] 3 , 1 ,

VII. Stengelquerschnitte aus dem Sprol~ende von Vicia Faba zeigen eine auffallende Verschiedenheit der zur Vakuolisation der Zellen des Phloems und der xylematischen Markstrahlen ben0tigten Konzentrationen von NaOH, KOH und NH,0I-I~ indem die letztgenannten Zœ erst durch h0here Konzentrationen in gleichem Matie vakuo]isiert werden; die Zellen des Kambiums gleichen dœ des Phloems. Bel Anwendung von Strychnin oder Koffein fhllt der Unterschied ira Verhalten iiberhaupt fort. Auch die Stengelquerschnitte aas mehr basal gelegenen Abschnitten zeigen eine bessere 0bereinstimmung.

VIII. Die Erscheinung der Vakuolisation ist von de�9 Plasma- strOmung relativ unabh~ngig, wie an Epidermiszellen von Allium Cepa durch Anwendung von 0,5% Koffein gefanden wird.

IX. Hingegen wird nach Einwirkung von 0,1% NH,OH die P]asma- �9 bewegung vor der eigentlichen Vakuolisation eingestellt; bel Verwendung einer 0,05% LSsung kommt sie alsbald beim Auftreten der ersten Va- kuolen znm Stillstand.

X. Durch Anwendung der Reagenzien auf Quer- und L~tngsschnitte ~r Fuchsia oder anderen Pflanzen mit farbigem Zellsa�9 kann gezeigt werden, dal~ aie expœ Vakuolisation nicht eine weitere Steige- rnng der primer vorhandenen darstellt (Unterscheidnng beider Arten von Vakuolen nach der F~rbung!).

XI. Alkohol, der als wasserentziehendes Mittel bekannt ist, ist in verschiedenen der versuchten Konzentrationen fi]r die Versuche ungeeignet oder zeigt doch keine bemerkenswerten Wirkungen in der ver- langten Richtung.

Expe�9 u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 3 8 3

XII. Einen sehr eigentiimlichen Einflul3 iibt der bei der Ausf~llung von SiO.2-Solen sehr bedeutsame 1) Phenol auf jtingere Dauerzellen und Meristemderivate ans (Schnitte aus der Kambiumregion diverser sekun- d~rer Rinden). Es bilden sich ein Wandbeleg und F~den aus Zytoplasma aus. Bel l~tngerer Einwirknng von Phenoll~sungen platzen vermutlich die dann in den Zytoplasmaf~den auftretenden kleineren Yakuolen, wo- bel ~Terschieden grolle Granula in kettenf5rmiger Aufreihung sichtbar werden.

Anmerkungen zur D e u t ung v o r s t e h e n d e r Befunde. - - Ohne hier auf das Wesen der Einwirkung der verwendeten Reagenzien n~ther einzugehen und die Befunde etwa mit frtiheren Untersuchungen in derselben tlichtung zu vergleichen, heben wir besonders den wasserentziehen- den Einflul~ hervor. Dann aber geht eine Vakuol isa t ion de�9 Wasser- abgabe dttrch das e i g e n t l i c h e Z y t o p ] a s m a parallel . Damit wird vermutlich eineF~llung bestimmter Bestandteile einhergehcn (vgl. dazu aueh besonders Versuch Vil). Denken wir uns die Fitllung an vielen Stellen des Zytoplasmas vor sich gehend, so k6nnten die ausgef~llten Produkte (vielleicht wegen osmotischer Wirksamkeit?) eine Entmischung hervorru�9 a]s deren ~ul~erer Ausdruck die Vak~olisation resultieren k6nnte. W~hrend in solcher Weise die Mikronenvermehrung und die Abnahme des Disloersit~ttsg�9 der Kolloidc auf eine Ann~herung an den IEP zu denten scheinen, so mSchte das angenommene Auftreten die zum Beispie] von Sn konstatierte Erh~ihung des osmotischen Druckes best/~tigen k(~nnen. Weiter ist allerdings kaum anzunehmen, da6 die auftretenden Vakuolen in ih�9239 @esamtheit von den primer vorhandenen abzuieiten sind (Vers. X).

Die bentitigte K o n z e n t r a t i o n der zur Vakuolisation des Zyto- plasmas benutzten Elektrolyti~isung h~ngt (oh immer?) iunerhaib weiter Grenzen von der jeweiligen Ladung der plasmatischen Kolloide ab (Vers. VII); doch ist diese�9 Einflu6 so grob, dal~ danach kaum jemals eine azidimetrisehe Methodik ausgearbeitet werden kann. .Bel Verwen- dung von Nichtelektrolyten zu dem Versuche ffillt ein soleher Unterschied naturgem~l~ fort.

Ohne diese Vorversuche fur ausreiehend zu halten, m5chten wi�9 schon folge�9 da6 das e n t v a k u o l i s i e r t e Zy top iasma von Meris tem- zel len (Kambium) wahr sehe in l i ch r e i che r an Wasser als das- j en ige d i f f e r e n z i e r t e r Dauerzœ ist. Dementsprechend erfolgen ira Zytoplasma der l~[eristemzellen vermutlich auch nicht nu�9 Konden-

~) Vgl. tI. t)FEIFFER�87 Archiv f. exper. Zellforsch. 6~ 418, 428i 1928.

384 Pfeiffer

sationen, sondern aucb hydrolytisch gerichtete Stoffwechselprezesse. Wenn schlie61ich schon ein Urteil liber die Azidit~tslage gewagt werden soll, so ist mit einiger Wahrscheinlichkeit anzunehmen, da{~ die K o l l o i d - a m p h o l y t e m e r i s t e m a t i s c h e r P r o t o p l a s t e n dem I E P w e n i g e r gen~thert sind als diejenigen der differenzierten Elemente. Bemerkens- wert erscheinen auch bestimmte Ubereinstimmungen ira Verhalten von kambia•en und phloematischen Proteplasten.

2. Die Erscheinungen bei der Entdifferenzierung von Zellenzonen

Es ist hier nieht der 0rt , um die bisherigen experimentellen Be- ruade tiber die Darstellung entdif�9 und datait erneut teilungs- und vermehruugsfiihiger Zonen von Dauerzel]en zu diskutieren. Die neuerdings angestellten eigenen Versuche beputzen wie viele frtihere t r a u m a t i s c h e E i n g r i f f e, um experim• die -Produktion voa Meristemzonen und aus ihnen entstehender sekundtrer Fibrevasalstr~tnge zu zeigen. Aus hier nicht zu erwthuenden Griinden war dieses Mal die Bildung von Folgemeristemea ira l%indenk6rper der Pflanze von be- sonderem Interesse. Dartiber liegen bereits Untersuchungen von SCKm- BERSZKY (1899) an Keimlingen von Phasolus multiflorus ver.

XIII.--XIV. Versuchsserie

XIII. Die Nachpri]fung seiner Ergebnisse an den naeh seinen Vor- schli~gen behandelten Keimiingen ergibt eine v(illige Ubereinstimmung auch der Einzelheiten (Fig. 1). Mir will allerdings scheinen, da• die von ihm ausgesprochene strenge Beschr~nkung des Mutterherdes der Entdifferenzierung auf die St~trkescheidœ unberechtigt ist. Ein end- giiltiges Urteil wage ich freilich ira Augenblick noch nicht zu f~llen, weil die letzte Serie von Keimlingen vor der Untersuchung unbrauchbar geworden ist. Die Versuche zeigen aber bereits, dal~ Z e Ii e n ei n e s D au e r ge w e b e s (der prim~ren Rinde) infolge der mechanischen Ein- griffe (Lockerung der gegensœ Beziehungen zwischeu den Geweben durch Herausheben eines Sttiekes aus dem Rindenk6rper) in T e i l u n g s - g e w e b e i i b e r g e h e n , d i e d a s charakteristische anatomische Bild and die Wirksamkeit ven kambialen Zellen zeigen, also zum Bildungsherd neuer Fibrovasalbiindel werden.

XIV. SCtIILBEI%SZKY nennt keine weiteren 0bjekte, an denen der Versuch zu dem gleichen Ergebnis fi~hrt, l~Iir ist au jungen Blattstielen von Solanum Lycopersicum und einige Male s0gar an einj~hrigen Achsen

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferelazierung u. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 385

von Wistaria nach entsprechender Verwundung das gleiche Resultat be- gegnet. 0hne dal] wir heute schon ausreiehend tiber die erforderliehen Faktorœ Beseheid geben k6nnen, darf doch hervorgehoben werden, da6 eine besondere Eignung bestimmten s c h n e l l w t t c h s i g e n G e w e b e n , 0 r g a n e n o d e r P f l a n z e n zukommœ diirfte. Man mSchte versucht sein, daraus abzuleiten, dag eine [~ber eine gewisse Sehwelle hinaus fortgesehrittene Differenzierung nicht mehr rtickg~ngig gemaeht werden

Fig. 1. Experimentell hervorgerufenes interkortikales Folgemeristem ira Xeimlingsstengel von Phaseolus multiflorus WILLD. - - ~oEngerhalb der normalen Selerenchyml)latten haben

sich abnorme Fibrovasalstriinge gebildœ (Nach SCHILBERSZKY 1892.)

kann, oder dafi es dazu so tiefgreifender Eingriffe bedarf, da6 die Pflanze in�9 der Sch~digung dureh die Versuchsbedingungen an rien germe geprtiften Ste]len abstirbt.

T h e o r e t i s c h e B e t r a c h t u n g . - - Unter bestimmten, teilweise experimente!l hervorrufbaren UmstSnden kSnnen also solehe Zellen, die lange Zeit hi~durch alle Eigenscha[ten typischer Dauerelemente gezeigt haben, aufs neue in Teilungsti~tigkeit tibergehen. Der allgemein verbreiteten Umwandlung von Meristemen in Dauergewebe ( p r o g r e s s i v e E n t w i c k l u n g nach K. LINSBAUER 1916; PFEIFFER 1923; 1927b) steht also eine r e g r e s s i v e V e r w a n d l u n g gegen[lber. W~hrend der progressiven Entwicklung werden stufenwœ gewisse Wachstumsphasen durehlaufen, die mit J. SACHS als embryonale Phase (C. N�9 Ur- meristem), prim~tres Meristem (0. Sc�9 Halbmeristem), Streekungs-

386 Pfeiffer

phase und event, als Phase der inneren Ausbi!dung untersehiœ werden (O. SCH~EPP). Der regressive Entwieklungsprozel3 der Zellverjt~ngung ist nun aus erkl~irliehen Grt~nden keine gew6hnliehe Umkehrung der Progression, sondern die Annahme einer Reversibilit~tt des Diffe- renzierungsgesehehens ist n u r in H i n b l i e k au f das E n d r e s u l t a t zu maehen. Keineswegs handelt es sieh jemals um die regressive Um- wandlung einer Dauerzelle in eine andere mit undifferenziertem, omni- p0tentem, embryonalem Protoplasten. Zwisehen dem Anfangsstadium der regressiven Entwieklung (Dauerzelle) und dem vœ Endergebnis ist stets eine mehr oder minder reiehliehe H~iufung von Teilungsprozessen eingesehaltet. Diesen Vorgang werden wir zweekm~13ig mit WINKLER (1903) als F u r e h u n g bezeiehnen und mit der gleiehnamigen Erseheinung ara tierisehen Ei vergleiehen k6nnen. Mit LINSBaUER (1916) kann man geradezu das Wesen der regressiven Entwieklung in der Zuuahme der T e i l u n g s t ~ t t i g k e i t und der g l e i e h z e i t i g e n H e m m u n g d e r W a e h s t u m s p r o z e s s e suehen (vgI. PFE~FFER 1923; 19~7b). Diebei der Furehungsteilung stufenweise embryonalisierten Zellen erfahren keine odœ nur eine unbedeuteude Volnmzunahme, und dadureh reiehern sie sieh ira Endergebnis an zytoplasmatiseher Substanz an, w~ihrend ihr vakuol~�9 Anteil zuriiektritt.. Der Beg'inn der E n t d i f f e r e n z i e r u n g oder der regressiven Entwieklung wird also e h a r a k t e r i s i e r t du reh den P h a s e n w e e h s e l im physiologisehen Gesehehen, der die vor- herrseh› Teilungst~tigkœ anstatt der Volumzunahme bedingt.

3. Folgerungen tiber den Kolloidzustand der Meristemzellen

Die vorstehenden Betraehtungen, die andernorts ausft~hrlieh dargelegt worden sind, gestatten den SehluB auf p h y s i k o - e h e m i s e h gegebene V e r s e h i e d e n h e i t e n ira Kolloidzustande der meristematisierten und der Dauerzellen. W~thrœ die strukturelle Abweiehung der Meristem- zellen (stark verminderte, wenn aueh nieht fehlende Vakuolisation, diehtes Zy™ aber zur Erkl~rung der Diffœ234 im physiologisehen Ver- halten beider Zellkategorien kaum irgend etwas beitragen kann, ver- spreehen wir uns eine bessere Einsieht dureh Erinnerung an einige Befunde der vorliegenden Literatur (vgl. KUS~Ea 19'25, S 308f.). Dureh versehiedenste, ganz besondœ dureh traumatisehe und von Gallen aus- gehende Reize wird die Teilungst~ttigkeit von Meristemzelien oft t~beraus lebhaft angeregt, w~ihrend die glœ gereizten Dauerelemente des- sœ234 Organs nur ia beseheidenem Mage die Teilung aufnehmen oder tiberhaupt unbeeinflul3t bleiben. Andererseits kommen Waehstumshyper-

Experim. n. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pfl~nzl. Dauerzellen. I 3 S 7

trophien gerade durch Elemente des mehr oder minder differenzierten Grundgewebes in erheblichem Grade zustande. Wenn auch von einem gewissen Stadium des Dauerzustandes an - - ob als Fo]gewirkung des Altœ - - die Beeinflussung sehr erschwert wird, so ist doch von Zellen des Markes und alter Jahresschichten der Sekund/~rrinde nach ausreichendem traumatischen Reize trotz mehrj~.hriger Ruhezeit der be- treffenden Zelle das VermOgen zu hypertrophischem Wachstum nachgewiesen worden. -- Leidœ ist wohl noch nicht zu enlscheiden, ob die angeft~hrten Erschwerungen der Reizbeantwortung ,alternder" Zellen von der Abnahme des Reaktionsverm6gens der der Alterung ebenfalls unterliegenden Plasmakolloide bedingt werden, noch ob tiberhaupt eine kausale Beziehung zwischen beiden Erscheinungen besteht.

Wenngleich nun aber die Tatsache physiko-chemischer Unterschiede zwischeu Meristem- und Dauerzellen leicht eingesehen werden kann, so stehen doch der Frage nach der Art jener Verschiedenheiten heute noch fast uniiberwindliche Schwierigkeiten entgegen. Vor allem mangelt es an einem anerkannten quantitativen Mal~e ftir die w/ihrend der Pro- gression bzw. Regression eintretenden Ver/~nderungen in der Struktur der Protoplasten (vgl. I-IEILBRU:NN 1923, S. 485). Es mag deshalb ent- schuldigt werden, wenn hier nur e r s t nach w e n i g e n R i c h t u n g e n das Wesen der physiko-chemischen Unterschiede zwischen differenzierten und meristematischen Zellen untersucht wird. Die Prtifung weiterer Momente ist noch nicht abgeschlossen, so dal] dartiber zu sp~terer Zeit berichtet werden roui3.

4. Die ausgepr~gte Cyanophilie als ~ut~erer Ausdruck gesteigerten Teilungsverm6gens

In diesem Merkmal haben wir, wie entsprechende Beobachtungen an den schon oben verwœ Objekten (Vegetationskegel von Helodea, Wnrzelspitze von Vicia, Keimlinge von Phaseolus, kambial t~tige peri- medu]lare Partien von Curcurbita, Solarium Lycopery u. a.) zeigen, ein recht brauchbares Unterscheidungsmoment der entdifferenzierten von typischen Dauerzellen zu erblicken.

XV.--Xu Versuchsreihe

XV. Ansetzen der w~sserigen LSsung A: 0 ,001% Fuchsin, sowic der w~sserigen LSsung B: 0,002 % Methylenblau. Die Schnittœ werden zuerst mit L(isung A behandelt und nach mœ234 Eiuwirkung mit Wasse�9 oder schwach alkoholischer L(isung ausgœ alsdann wird

388 Pfeiffer

in L(isung B tibertragen und schlie]lich in 95 % Alkohol oder einer Mischung aus Xylol (3 Vol . ) -~ Alcoh. absol. (1 Vol.) gr�9 ausgewaschen. - - E r g e b n i s : Die Kerne der Meristemzellen neigen auf- fallend zur Aufnahme von Methylenblau und unterscheiden sieh darin von den differenzierten Grundgewebezellen, welche durch Fuchsin schwach r6tlich gef~rbt werden oder weniger gut Methylenblau speichern. Aus methodischen Gri]nden mu• von dem Vergleiche der differenzierten Xylem- zellen abgesehen werden.

XVL In der iibliehen Weise wird einer 50proz. alkoholischen L~isung von Methylgrtin eine gteichfalls 50proz. alkoholisehe LOsung von Fuchsin bis zut Entstehung einer violetten Mischung zugesetzt. F~irbung der Schnitte mit diesem G e m i s c h . - B e f u n d : Die Kerne der Meristem- zellen neigen weniger stark als die selbst benachbarter Rindenzellen (oder als das Zytoplasma beider Zellformen) zut Aufnahme von Fuchsin.

Zur A u s w e r t u n g . - Ira ganzen werden also ~ihnliche Befunde von ROSE~ und neuere von PETER$CHILKA (19~4, S. 328 sq.) bestiitigt.

Die von RTJ'~I5KA vorgeschlagene Doppelfiirbnng mit Neutralrot und Methylenblau (vgl. ERWI~ BAVER 19~4b) hat weniger einleuchtende Resultate ergeben, und so ist von der weiteren Durchftihrung einer Versuchsserie mit diesem Farbstoffgemisch abgesehen worden, noeh bevo�9 der Grund fiir das t e il w e i s e Versagen dieses Verfahrens erkannt worden ist.

Zut genaueren Auswertung der vorigen Ergebnisse ist dagegen die F~rbung mit dem Gemisch aus Vers. XV[ in einer Reihe einfacher Versuche noeh weiter verfolgt worden.

Xu Versuehsreihe

XV]I. Durch Zusatz vœ Farbstoffmengen (Methylgrtin bzw. Fuchsin) zu positivem Ferrure oxydatum dialysatum bzw. negativer Mastixl0sung ist die positive Aufladung beider Farbstoffe leicht nach- weisbar. Dabei zeigt sich zugleich, da]~ zur Ausflockung des Fuchsins eine etwas geringere Menge Mastixl(isung geniigt, als fiir die gleich starke Ausfloekung des Methylgrgms ben~itigt wird.

XVIII. Wir fertigen in der spiiter (s. S. 391) noch zu besprechendeu Weise eine Serie von ModeratorlSsungen an, benStigen dabei allerdings die aal~en (besonders auf der sauren Seite) stehenden Aziditiitswerte nicht; beide Farbstoffe flocken n~mlich im alkalischeu Bereiche aus. Es zeigt sich wiederum, da6 Fuchsin bel einer CH ausgeflockt wird, bei welcher Methylg�9 noch l~sungsstabil ist; erst bei hSheren pI-I-Werten fiockt auch letzterer Farbstoff.

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. EntdJfferenziernng u. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 389

XIX. Nach Zusatz des Farbstoffgemisches zu einem Tropfen einer Tierkohleemulsion auf dem~Objekttrfiger sehei1 wir auf weiBem Unter- g�9 zuerst die Fuchsinf~rbung verschwinden. Nach l~ngerem Stehen wird aueh Methylgrtin adsorbiert.

XX. Durch Zusatz eines Tropfens Essigs~ure geht Fuchsin wieder in L~sung.

XXI. Eine Reihe wahllos geprtifter Infusorien verhi~lt sich dem Farbstoffgemiseh gegentiber wie die Kohleemulsion; die tierischen Proto- plasten ziehen begierig Fuchsin an und schwimmen also in anniihernd reiner Methylgrtin](isung.

XXII. Nach l~ngerer Dauer des Versuehs XXI fi~llt nebeu der Schfidigung der Tiere die Aufnahme des Methylgrtins zusammen mit der Entf~Lrbung des urspri]nglichen Gemisehes auf.

B e t r a c h t u n g der Ergebnisse . - - Wir dtirfen nach vorstehenden Ergebnissen auf ein u n t e r s c h i e d ] i c h e s P o t e n t i a l de r b e i d e n . F a r b s t o f f e schliegen, und zwar mu~ zur Entladung des Methylgrtins eine sti~rkere negative Plasmaladung ben(itigt werden (Vers. XVII--XVIII). Negative Kolloide (also aueh das Protoplasma von Infusorien, von Pflanzen- zellen usw.) beladen sich aus einem Gemisch beider Farbstoffe zuerst ~orzugsweise mit dem geringer geladenen Fuchsin (Vers. XIX, XXI). Mit der Verminderung der negativen Ladung jener Kolloide geht der sehw~eher geladene Farbstoff wieder in L6sung (Vers. XX). Nehmen wir mit dem Absterben eine Entladung der Plasmakolloide au, so mu~ die alkalische Zellfltissigkeit die Adsorption des st~rker geladenen Methyl- griins bewirken (Vers. XXII).

Die stiirker ausgepr~Lgte Cyanophilie der K e r n e s p e z i e l ] de r M e r i s t e m z e l l e n (Vers. XV--XVI) 1N3t also vielleieht anf ihre ge- r i n g e r e E i g e n l a d u n g , d. h. auf die M(5glichkeit der Auswirkung der alkalischen Plasmafltissigkeiten sehlie6en. Die gr~il3ere Alkalinitgt in den Kernen von Meristemzellen gegentiber der Aziditgtslage in jenen der Dauerzellen ist nun aber aueh mit entspreehend gr 5 g er e r En t- f e rnung veto IEP de�9 Kol lo idampholy te in Beziehung zu bringen. Es bleibt freilich eine ungelSste Frage, ob man den Vergleieh so weit durchfiihren darf, dag man in den Kernen von Meristemzellen ebenfalls › Ladungsverlust und die Beeinflufibarkœ durch alkalischen Zœ wird annehmen dilrfen. Auch ist mit unseren Versuchen kaum sehon ausreichend die Ladungsverteilung der zy top l a sma t i s chen Bes tand- te l le von Meristem- nnd Dauerzellen erfa6t worden.~'Vorlgufig k(innen wir in dieser Hinsicht nur die im allgemeinen nicht widersprechœ

390 P�9

Resultate, die wir zugleieh mit der Kernf/irbung gewinnen, zur Annahme der Ubereinstimmung heranziehen. Besondere Schwierigkeitœ erwaehsen unsern zum Ausgangspunkt genommenen Versuchen auch noch dadurch, dag wir ira wœ nur die Kerne von differenzierten Rindenzellen mit jenen der Meristemzellen vergleichœ k6nnen.

5. Die Adsorption von Farbstoffen durch die Protoplasten von Dauer-

und Meristemzellœ

Die aber immer noch bestehenden Unklarheiten lassen den Versuch der genaaeren B e s t i m m u n g des I E P d e r K o l l o i d a m p h o l y t e in beiden beteiligten Zellkategorien wiinschenswœ erscheinen. Obgleich diese Vœ erst zu einem kleinen Teile zu Ende gebracht worden sind und noch fortgesetzt wœ sollen doch berœ einige Ergebnisse hierhergestellt werden, wœ sie uns die aufgeworfene Frage in deutlicher Umgrenzung erkennen lassen. Sp~ter mag dann ira Zusammen- hange liber die Resultate bei der Anwendung noch anderer Verfahren zur Ermittlung dœ IEP abgehandelt werden.

Wenn wir die sicher gui begrtindete Annahme machen, dag man n a c h d e r M e t h o d e d e r A d s o r p t i o n s b i n d u n g g e g e n i i b e r F a r b - s t o f fe n unter bestimmten Umst/~nden auch am histologischen Pr~tparate die ann~hernde Lage des IEP verschiedener Gewebebestandteile konstatieren kann (vgl. PISCgrNGER 1996, S. 182), so braucht die Frage nach der Azidit~tslage jœ Umladungspunktes ira Kambium oder Folge- meristem ira Verhfi.ltnis zur Lage des IEP in dœ Abk6mmlingen der Teilungsgewebe nicht von vornherein wegen methodischer Schwierig- keiten unlSsbar zu sein. Wenn, wie seit langem durch A. BETttE far die F~rbung mit basischen Farbstoffœ bekannt ist, die F~irbbarkeit in Abh/~ngigkeit von der CH der FarbstofflOsung steht und mit der An- n~herung an den IEP steil abf~tllt, so mul3 dieses Verhalten fiir geeignetœ saure Farbstoffe in dem gleichen Azidit~tsberœ allerdings in gegen- l~tufiger Riehtung liegen (PISCmNGER a. a. 0.). Ein derartiges Z u- s a m m e n f a l l e n des F ~ r b u n g s a b f a l l e s b a s i s c h œ u n d s a u r e r F a r b s to ff œ wiirde also dem IEP der Plasmakolloide entsprechen miissen (vgl. auch MICHAELIS 1920). Diese Erscheinung beim F~rben mit verschieden gœ234 Farbstoffen werden wir jedoeh, wie wir PISC�9 zustimmen miissen, nur unter der Bedingung finden kOnnen, dal3 die Eigœ der Pr@arate durch einœ C~-Ver~nderung der tleagenzien nicht oder nur unwesentlich beeinflul3t wird. Aus diesem Grunde werdœ241

Experim. n. theo�8 Unters. iib. d. Entdifferenzierung n. Teilung pflanzl. Dattœ I 391

wir tunliehst hoeh disperse Farbstoffe anzuwenden haben, die au•erdem keine anders reagierenden Nebeuradikale ira Molekiil besitzen dtirfen.

Einige V o r v e r s u e h œ unter Vœ reinster trockener Gela- tine haben erkennen lassen, dal] diese Bedingungen von dem F a r b - s t o f f p a a r e Safranin und Pikrins/~ure erftillt werden, wie denn auch PlSCgINGI~I~ (a. a . O . S . 191) sie fiir geeignet befunden hat neben der von ihm untersuchten Zusammenstellung Toluidinblau und Zyanol Extra. Die Vorversuche ergeben, dal3 die Gelatine bel steigender C~ der Farb- stoffl6sungen das negative Safranin mit fatlender, die positive Pikrinsi~ure mit zanehmen” Intensitiit adsorbiert; aueh die weitere Bedil~gung" wird gut erfiillt.

Es soll zwar nicht verkannt wœ dag nach vielen Erfahrungen die Teilchen saurer Farbstoffe dureh S/~urezusatz, diejenigen basiseher ebenso in alkaliseher Reaktion einen gr~iberen D i s p e r s i t / i t s g r a d annehmen k0nnen. Zut Vereinfaehung sehen wir jedoch hier vorl/~ufig davon ab, irgendwelche Riickschliisse auf die Teilchengr61~e zu ziehœ und wir diirfen das noch ara ehesten deshalb, weil unter den speziellen Bedingungen an dem durch Fixiœ koagulierten Protoplasma offenbar die )~nderungen des Dispersit~ttsgrades einigermal3en zurticktrœ Ferner ist zu bemerken, daB man statt dœ PISCHINGERschen Untersuchungen aueh diejenigen von NAYLOI~ (19~6) h~tte zum Vorbilde nehmen k6nnen; doch dtirfte die von ihm angewendete Chromessigs/~urefixierung die Ladung des Gewebesubstrates beeinflussen, und wir w/~hlen deshalb mitPrscHI�98 die einfache Alkoholfixierung (Koagulation der Ampholyte).

XXIII.--XXt'I . Ve'rsuchsreihe

Zuvor setzen wir von Safranin und Pikrins~ure bestimmte, nur nach der CH verschiedene S e r i e n von F a r b s t o f f l i i s u n g e n an. Als K o n z e n t r a ti o n ist geeignet ftir Safranin 1/2ooo in m/2oo Moderatorgemisch, ftir Pikrins~ture m/~00 in einer rm/~o Moderatormischung. Aus einer vor- r/;tig gehaltenen Stamml6sung des Farbstoffes werden vor Gebraueh die ver- langten Farbl6sungen mit den vorhœ angesetzten 14 Moderatormischungen zusammengebraeht. Die bœ m o d e r i e r e n d e n F l i i s s i g k e i t e n ergeben sich nach Aufftillen mit Wasser bis auf 50 cm ~ aus �9 beiden Serien:

A. aus 25 cm 8 0,1 MoL 3~onokaliumzitrat, welchem 0,1 n N a 0 H zu~-eser162 worden ist in einer ~enge von: - - 0,9, 7,55, 14,6, 21,6, 28,3, 34,6 cm s (entspreehend p l i 3,8, 4,2, 4,6, 5,0, 5,4, 5,8);

B. aus 25 cm 8 K~KP04, welchem 0,1 n NaOH hinzuge�9 wird in einer )Ienge jeweils von: - - 4,3, 8,9, 11,8, 14,8, 17,5, 19,8, 21,g, 23,5 cm 8 (nm zu erhalten L8sungen ~:on lori 6,2, 6,6, 6,8, 7,0, 7,2, 7,4, %6, 8,0).

392 Pfeiffer

Zu untersuchen haben wir nunmehr Q u e r s c h n i t t e durch Achsen von S o l a n u m L y c o p e r s i c u m (aufier meistens solchen mit normalem Kambiumverlauf auch einige mit experimentell erzeugtem Folgemeristem; s. S. 384), V i c i a F a b a , L i g u s t r u m v u l g a r e und R h o d o d e n d r o n m a x i m u m .

Stets zwei nach Dicke und GrSfle m6gliehst gleich beseha�9 Schnitte werden auf einem Objekttr~ger mit.rien verschiedenen Farbstoffl(isungen behandelt und dann mit rien zugeh5rigen Moderationsfltissigkeiten ab- gespiilt, so dafi eine sp~tere Um- oder Entf~rbung ausgeschlossen wird.

Das VermSgen zur Farbstoffaufnahme ist nun nicht nur fiir die anatomisch untersehiedenen Gewebebestandteile, sondern aueh fur die einzelnen T e l l e d e r Z e l l e ungleich. Hier interessieren, da f a r die feineren Differenzen kaum schon eine bœ verst~ndliche Regel- m~6igkeit erkannt werden kann, haupts~chlich die Untersehiede ira Ver- halten der P r o t o p l a s t e n de r T e i l u n g s - u n d de r D a u e r g e w e b e . Beispiele fiir die dabei konstatierten Ergebnisse zeigt Tabelle ~.

T a b e l l e 2

' 0bjekt

Solanum Lycopersieum . . . .

Viola ™ . . . . . . . . L igus t rum vulgare . . . . . ~hododendron max imum .

Bereich der F~rbungsabnahme in pH-Werten im

Rinden- p arenchym

4,4--5,0 4,2--4,6 4,0--4,41) 4,0--5,0

Kollen-I Kambiam ' _ _ Phloem Xylem chym

4,2--4,8 4,8--5,8 5,0--5,41)] 3,8--4,4 3,6--4,6 3,8-4,6 3,8-4,2 4,2--4,81 4,4--4,8 3,8--4,4 4,2--5,2f 4,4--5,5

4,2--4,6 3,8--4,21 ) 3,6--4,2 3,4--4,2

0bjekt

Solanum Lyaopersicum . . . . Vicia .Eaba . . . . . . . . L igus t rum vulgare . . . . . Sthododendron maxi~num .

Vr239 Lage des Umladungspunktes (IEP) in pH-Werten ira

Rinden- parenchym

ca. 4,7 ,, 4,4 ,, 4,3 ,, 4,5

Kollen- thym

ca. 4,5 ,, 4,1 ,, 4,0 ,, 4,1

Phloem

ca. 5,3 ,, 4,1 , 4,5 ,, 4,7

Kambium [

ca. 5,3 ,, 4,2 ,, 4,6 , 4,9

Xylem

ca. 4,4 , 4,0 , 3,9 , 3,8

Als die dem IEP (Umladungspunkte) entsprechende Aziditi~tslage der betr. Gewebe betrachten wir etwa die M i t r e d e r Z o n e de r F i ~ r b u n g s a b n a h m e (vgl. die Tabelle). Gegentiber der kambialen Zone

1) Oder noch mehr.

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung l~fianzl. Dauerzellen. I 393

dtirfte danach der IEP des Xy]ems ein Potential von anni~hernd 56--80 (selten nur bis ca. 20)Millivolt aufweisen, der des Phloems ein solches von 11--6 Millivolt. Es ist dabei tibrigens fraglich, ob die letzteren Werte nicht schon innerhalb der F e h l e r g r e n z e liegen.

Eine kaum schon gentigend auszuschliefiende F e h l e r q u e l l e fiir derartige Bestimmungen der Farbungsabnahme liegt ferner darin, dal~ das Zytoplasma der Kambiumzellen wegen der g rS~e ren o p t i s c h e n D i c h t e durchggngig eine intensivere Fgrbung, als sie den weniger dichten Protoplasten benachbarter Elemente eigentt~mlich ist, vor- ti~uschen k(innte. Wir werden weiterhin bemtiht b]eiben miissen, hier zu noch besser verg]eichbaren Resnltaten zu gelangen, mttssen abœ als vorlgufigen Befund eine r e l a t i v e U b e r e i n s t i m m u n g z w i s e h e n Kambium und Ph loem resp. sogar die stgrkere Alkalinisierung der kambialen ~[eristemzeilen feststellen.

6. Das Imbibitionsverm0gen und die $augkraft meristematischer und Dauerzellen

Mit uuterschiedlieher Ladung von Protoplasten mul~ folgerichtig e ine verschiedene Quellbarkeit symbat gehen. Durch die sorgfi~ltigen Untersuchungen ULEHLAS (1928, S, 490f.) ist bereits ira wesentlichen die Technik der ,anzustellenden Versuche gegš Nur mu~ es uns darauf ankommen, Schnitte einerseits haupts~chlich durch Gewebe er- hShte r T e i l u n g s t i i t i g k e i t , andererseits a u s g e s p r o c h e n e r Dauer= s t a die n miteinander zu vergleichen.

XXVII. Versuchsreihe

Die Schwierigkeit der Beschaffung geniigend gro 6er Mengen Tei]ungs- gewebe zwingt uns, gewShnliy nur zwei L~tngsschnitte der jeweiligen Gewebezone in flachen Sch~lchen mit entsprechenden Versuchsfliissig- keiten zu iiberschichten. Fttr die Vergleichbarkeit derartiger Bestimmungen kommt es ganz besonders auf m~iglichste Ubereinstimmung an Gewicht, Fl~chengr~i6e und Dicke der verglichenen Schnitte an. Schon wegen der datait verkni]pften Schwierigkeiten sind erst wenige Versuchsresultate gewonnen worden. Die Dicke der betr. Schnitte wird anfangs und in bestimmten Zeitabst~nden mikroskopisch durch Bewegungen der Mikro- meterbewegung gemessen and alsdann in % der Vorversuchsdicke um- gerechnet (dabei auch abgerundet); trotz der Erkenntnis, dafi eine feinere D i c k e n b e s t i m m u n g ftir die richtige Auswertung unerl~l~lich ist, kann

Protoplasma. VI 2~

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Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung" u. Teihng pflanzl. Dauerzell™ I 395

heute wegen der mangelnden besseren Einrichtung noch keine exaktere Bestimmung zugrundegelegt werden. Fiir die Anwendbarkeit der er- haltenen Werte spricht aber die befriediiende Ubereinstimmung. mit den unter vollkommeneren Bedingungen angestellten Versuchen ULEHr~AS. Die hier tabellarisch verzeichneten Werte beziehen sich auf Achsen vert ttelianthus, die in den unteren Teilen bereits einen Kambiumrin i angelegt haben. Durch Anfertigung vert L~ngsschnitten gelingt es, wie die mikroskopische Kontrolle zeigt, in bestimmten F~l]en nu r Dauer - g e w e b e (Rindenparenchym) oder haupts~ichl ich die K a m b i u m s c h i c h t herauszupr~parieren. Wiedergegeben wird die einzige gut gelungene Versuchsserie mit einigermaf%n gesichert erscheinenden Resultaten; denn Mittelwerte aus Befunden an verschieden konzentrierten HC1- und NaOH- L0sungen sind zum Vergleiche ungeeignet. Das Ergebnis (nnd weitere Einzelheiten ) verzeichnet T a b e l l e 3; die g r a p h i s c h e D a r s t e l l u n g der Verh~ltnisse zeigt die Beziehung des Imbibitionsgrades gegen die Azidit~t des Mediums (Fig. 2) bezw. gegen die Imbibitionszeit (Fig. 3).

Tabœ 3

I pH Anfangsaziditiit CH

EintauchlSsung

Gewebekategorie 1)

Prozentuale Dickenzu-

nahme (Imbi- bition) nach

1 Std. 6 Std.

12 Std. 24 Std.

I II III IV V VI VII

1,076

8,5 �9 10

n/le tIC1

drm

7 12 10 10 9

2,022 3,013

9,6.10 9,8.10i

~Ao. 'V~ooo HC1 HC1

7,0

10

11,13 12,12 13,07

7,4.10 7,6.10 8,6.10

n/lOOO "/loo Iii0 Na0H Na0H

dira d Ira d [m

3~ ::138 ::i~9 ::li~ ~~lii !~I 8 42 40 54 50 46 45 15 45 42 59 53 52 50 22 43 57 49 19

n/1o Na0H

] lll

5 10 15 16

Wie ULEHLA finden wir nach einer anfangs starken Quellung eine allm~thliche Imbibitionsabnahme, die allerdings fur die wachsende CoE einen geringeren Grad erreicht (Fig. 3). In dem vert ULEHLA studierten Gewebeverhalten stimmen die beiden Gewebekategorien gut tiberein, indem beide eine m i t t l e r e Zone des I m b i b i t i o n s r t i c k g a n g e s zeigen (Fig. 2). Um danach die Azidit~tslage des IEP einigermaf~en zuverli~ssig umschreiben

~) Die Buchstaben m bezw. d bezeichnen meristematische bezw. Dauergewebe. 26*

396 Pfeiffer

zu k(innen, h~tten freilich die Versuche mit noch st~rker verdtinnten HC1- und NaOH-L0sungen vorgenommen werden miissen. Es ist kaum zu erwarten, daB die Dauerg› sich darin wesentlich von den meristematischen unterscheiden. Ohne den in dieser Hinsicht geplanten

~ d

~"�9

i f '

I I I "I 6 ;'2 Sfundcn 2q

Fig. 3. Beziehung 4er Versuehszeit gegen den Dehnungsgrad bei Imbibitionsversuchen von meristematischen und Dauerffeweben. -- Bedeutung der Bezeichnungen wie bei Fig. 2.

fortgesetzten Untersuchungen hier vorgreifen zu wollen, mag auf das durchschnittlich g e r i n g e r e I m b i b i t i o n s v e r m S g e u der Mer i s t em- g e w e b e hingewiesen werden. Die Ursuchen �9 dieses Verhalten werden wir in dem noch unbekannten, spezifisch gegebenen Kolloidaufbau ihrer Protoplasten zu suchen haben.

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pfianzl. Dauerzellen. I 397

XXYIII. u

In enger Beziehung zu den angestellten Imbibitionsbš stehen S a u g k r a f t m e s s u n g e n , die nach den methodisehen Erfahrungen von URSPRU~G (mit BL™ 1916, S. 541) angestellt worden sind. Die Miihsamkeit des Verfahrens, das nach ihren Vorschriften durchgefiihrt worden ist, darf nicht die Veranlassung dazu geben, die iiberaus ein- leuchtenden Befunde auch an dem hier benutzten Material nachzuprtifen. Ein Vergleich der Versuchsergebnisse an Ligustrum wlgare und Rho- dodendron maximum mit jenen U~SPI~UNGS an Hedera Helix (vgl. Ta- be l le 4) ergibt eine deutliche Ubereinstimmung mit seinen Erfahrungen (mit BLUM 1918a, S. 595, 1918b, S. 602). Es zeigt sich n~mlich eine m i n i m a l e S a u g k r a f t ira Xylem oder Kambium und ein Ansteigen

Tabe l l e 4 ~)

Gewebe

Mt{rk . . . . . .

Xylem . . . . . .

Kambium . . . . .

Sekund~rrinde

Prim~rrinde . . . .

Kollenchyra . . . .

Epidermis . . . . .

Hedera Helix (nach URSPaUNG)

Mol. Rohr- zucker Saugkraft pro l

Versuchs- in at ]~sung

0,18 4:8

0,17 4,6

0,16 4,2

0,19 5,0

0,20 5,3

0,27 7,3

0,28 I 7,5

I Rhododendron Ligustrum vulgare I maximum

Mol. Rohr- ~[ol. Rohr- zucker Saugkraft zucker pro 1 pro 1

Versuchs- in at Versuchs- 15sung 15sang

0,19

0,18

0,15

0~20

0,21

5,0

4,8

3,9

5,2

5,5

0,30

0,26

0,23

Saugkrat in ar

8,1 I

I 6,9

I 6 , 1 I

0,33 , 9,0 I

- - ] _ _

0,37 10,1

derselben einerseits gegen das Mark, andererseits gegen das Phloem. URSPRU~G hebt dabei das Ansteigen der Saugkraft mit der Entfernung vom wasserleitenden Hadrom hervor. Sehen wir von dem darin ein- geschlossenen 6kologischen Vorteil fur die Pfianze ab, so kSnnte man eine derartige Verteilung der Saugkraft kausal hSehstens aus dem

1) Unter Verwendung der nach Berechnungen von ~[ORSE, BERKELEY und ]=[ARTEY zusammengestellten Tabelle von URSPRUNG in Tabulae Biologicae 1, 439. - - Ffir hShere )[ol.-Konzentrationen vgl. BLU~I, ]~eih. Bot. Centralbl. [I] 4,% 9; 199.6, oder F. J. ~OLZ, Amer. Journ. Bot. 13, 402; 19"26.

398 Pfeiffer

physikalischen Verhalten der die Protoplasten aufbauenden Kolloide verstehen. Bemerkenswert wird dann das geringe Saugkra�9 gerade der meristematischen Zellen und allerdings vielleicht noch mehr ihrer xylematischen Derivate. Ohne daB also die URSPRUNGsche Deutung der Befunde in Frage gœ werden soll, werden wir ktinftighin auch auf die kolloidchemische Ursache der Erscheinung zu achten haben. Die h( ichs ten S a u g k r a f t w e r t e finden wir jedenfalls ebenso wie URSPRU~C~ (19~3, S. 341) in Gewebezonen s t g r k s t e n S t r e c k u n g s w a c h s t u m s , also h e r a b g e s e t z t e r Te i lungs t i~ t igke i t . Es ist leider aber datait nicht entschieden, oh etwa die geringe Saugkra�9 der teilungsf~higen Gewebe von einer relativen Wassers~ttignng herrtihrt. Dafi die Be- ziehungen der Wassers~ttigung und des Wasseranziehungsverm5gens aber nicht den gesuchten Determinationsfaktor darstellen, ist nach dem Ausfall der wenigen Versuche doch sehr wahrseheinlich.

Anm. bei der K o r r e k t u r : Nach Vorschl~g'6n von ~PEARSALL und EWINO [Brit. Journ. exper. Biol. 4:, 245; 1927] angestellte Versuche dcr Bestimmung der (~ewichts- zunahme der Schnitte durch Dauer- bzw. Meristemzellen sind leider technisch noch nicht gemiigend vervollkommnet, um eindeutige Ergebnisse hierzu liefern zu kSnn~m

7. Das Aufsuchen von Azidit~tsgradienten auf Achsenquerschnitten

Zu einer wichtigen Voraussetzung der modifizierten Fastigialtheorie (s. S. 410f.) gehSrt nach ihrem gegenw~trtigen Stande (vgl. PRIESOELEu 1928, S. 16) neben dem Gegenspiele von ttydrolyse und Kondensation und dessen Bedingtheit durch eine unterschiedliche Ann~herung an den IEP der Plasmaampholyte weiter die Vorstellung von Gradienten i. S. von CI-I~D (1915). Es wird niimlich oin stetiges Gefgl le z u n e h m e n d e r Mengen f re ie r H' von dem phloematischen Gewebekomplex tiber die kambiale Zone zum Xylem angenommen. 0ft zwar ist der Nachweis eines solchen Verhaltens gescheitert (vgl. PFEIFFER 1926a, S, 85); doch k6nnen sich diese 1VIil~erfo]ge auch aus der u n g e n a g e n d e n E i g n u n g der Method ik der kolorimetrischen Azidimetrie erkl~iren. Denn zufolge den k~irzlich verSffent[ichten Ergebnissen der nach R. FURTH durch- gefahrten e l e k t r o m e t r i s c h e n U n t e r s u c h u n g e n an Pflanzenachsen durch GICKLHORN und U~RATH (1928) zeigt sich tats~tchlich das Xylem relativ positiv, das Phloem relativ negativ, wie ersteres aber auch Scleren- chym und in geringerem Grade Ko]lenehym, endlich negativ eben�9 das Mark und in wechselndem Ma~e das Rindenparenchym (s. Fig. 4). Es werden also die Be�9 der nach der F~rbbarkeit erschlossenen elek-

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teihng pfianzl. Dauerzellen. I 3 99

trostatischen Ladung der Gewebeelemente (vgl. KELLER 1925, S. 282--295) und einigermafien die gedachte Annahme der Fastigialtheorie bestBtigt. Auch die soeben veriiffentlichten Messungen U~RAT~s (1928) mittels des Quadrantenelektrometers stimmen scheinbar gut datait tiberein.

Leider fehlen bei diesen elektrometrischen Bestimmungen die ver- ]angten Werte fiir die M e r i s t e m z o n e (das Kambium), und hier bleiben wir vorlBufig aus technischen Griinden ausschliel~lich auf kolorimetrisch

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Fig. 4. Querschnitt durch den Bliitenstandstiel von Primula obeoniea und die 1)otential - verteihng der Gewebe gegeneinander und gegen Wusser aul~erhalb des Schnittes.

(Mach GICKLttORN un(] �99 19280

gewonnene Befunde angewiesen. Da lassen sich aber die Messungen von Frl. Zh�99 (1925) an Wurzelzellen von Secale Cereate, Triticum aestivum, _Pisum und Fagopyrum sehwer mit dem geforderten H'-Gef~tlle in Einklang bringen (vgl. Tabelle 5)1). Man kSnnte zwar daran denken,

~) Ebenso miissen wir iibrigens auch nach den in dieser Zeitschrift (6~ S. 201) be- sp�9 Beobaohtungen von. SLOSSE und REDING liber die Ursache karzinomatSsœ ]3ildungen-eine griil~ere Alkalinit~t gerade des teilungsfiihigen Zustandes annehmen.

400 Pfeiffer

dal3 die abweichendœ Resultatœ aus dem andersartigen Aufbau des Wurzœ und aus damit in Beziehung stehenden Verh~ltnissen zu erkl~iren sind. Die Betraehtung der entsprechenden Befunde von MARTIN (1926, S. 504f.), REA und SMM& (1927, S. 51f.) zeigt jedoch (vg]. unsere Tabelle 6), daii aach in Wurzelachsen, und zwar in ~llen t~egionœ ihrer L~ngenausdehnung, die m e r i s t e m a t i s c h e Zone in dœ R e a k t i o n s t a r k dem Ph loem a n g e g l i c h e n und zusammen mit diesem hSchstens vom Xylem deutlich unterschieden ist. Zwar m~igen die Eigenart und der Grad der Moderation einen bedeutsamen Einflug auf das zu erwartende Ergœ haben; doch fehlœ dari]ber entsprechende Spezialuntersuchungen (die von Mitarbeitern dœ S~Al~I~schen Schule dazu gelieferten, an sich

Tabe l l e 5 (nach ZACttAI~OVA 1925, S. 77--78)

Pflanze

Seeale Cereale

T r i t i c u m a e s t i v u m .

P i s u m s a t i v u m .

F a g o p y r u m . . . .

Aktuelle Azidit~t [in plt-Werten] vom

Rinden- parenehym 3{eristeia

6,1--7,0 8,0 6,1--7,0 I 7,9 6,1--6,7 8,0 5,2--5,5 6,4--6,7

Zentral- zylinder

7,9--7,3 7,8--7,0 7,6--7,0 5,8--5,5

Tabe l l e 6

Pflanze

Vic ia F a b a .

H e l i a n t h u s a n n u u s

0r~an

Stengel Wurzel Stengel Wurzel

Aktuelle Aziditat [in pH-Werten] vom

Phloem Kambium

5,2--4,81) 5,6--4,8 ~) 5,6--4,8

5,8--5,6-4,8 5,8--5,6--4,8 5,8-5,61 ) 5,8--5,6

Xylem Autor

4,4--4,0 II REA und 4,4--4,0 SMALL 1927 4,4--4,0 ~ARTIN 4,4--4,0 1926

we�9 Beitr~tge, ver6ffentlieht in dieser Zeitsehri.ft, seheinen zur Beantwortung unserer Frage wohl noch nicht auszureichen). In dem hier erSrterten Zusammenhange kommt es auch nicht so sehr auf die Ursache der jeweiligen Reaktion, als vielmehr in weit h5herem Mage auf ihren

1) Oder saurer. ~) Sp~ter pli 5,2--4,8.

Experim.n. theoret. Unters. ™ d. Entdifferenziernng u. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 401

faktischen Wer t an. ~Da die vorliegenden Ergebnisse eine Beantwortung der Frage naeh der aktuellen Azidit~t ira Sinne der Forderungen der Fastigialtheorie nicht erm~iglichen, schreiten wir zu e i g e n e n U n t e r - s u e h a n g e n . Zur Vereinfachung werden wir uns dabei vorlgufig auf die entsprechenden Verhgltnisse in oberirdischen Achsen beschr~nken~).

XXIX. Yersuchsreihe

Die T e c h n i k ist durch friihere eigene 2) Erfahrungen und durch diejenigen der S~~Almschen Mitarbeiter 3) gegeben: Anfertigung von Rasiermesserschnitten, die zum S~tubern von angeschnittenen Zellen mit neutralem Wasser gewaschen, dann zu mehreren - - in den vorliegenden Fgllen ftir 8- -10 Std. - - in ein Sch~Llchen der Indikatorl(isung r tiber- t™ und nach noehmaligem Absptilen mikroskopisch beobachtet und mit Serien gleichfalls gefi~rbter Moderatorenl(isungen verglichen werden; Kontrolle unbehandelter Schnitte zur Fes t s t • der natiirlieh auftretenden Farbe des Gewebes.

Ans den zah]reich gepriiften Pflanzœ seien nur die folgenden drei als besonders charakteristiseh herausgehoben (Tabelle 7).

T a b e l l e 7.

0bjekt

Coehlearia Armoraeia . L igus t rum vulgare. )~hododendron maxi+hum

Aktuelle Aziditgt [in pH-Werten] vom

Phloem Kambium

5,8--6,0 5,6--6,0 4,8--5,8 �87 5,4--6,0 5,2--6,06) 5,4-6,0

Xylem

um ca, 4,6 4,4--4,1 4,4--3,6

~) Anf die naheliegende Diskussion der Aziditgtsverschiebung anEizellen bel der Befruchtung (BUYTENDIJK nnd WOERDEMAN 1927, S. 396f.) wird in den spgteren Abschnitten noch zurtickzukommen sein (s. S. 408f.).

2) u g. PFEISFE~, Zeitschr. f. wiss. Mikroskop. 42, 396, 1925. a) S. hauptsiichlich Protoplasma 1, 328, 1926; 3, 458, 467, 1928. ~) Statt der von SMALL bevorzugten Indikatoren von CLARK und LUBS sind die

Yon t:)FEIFFER @. a. 0. S. 406f.) empfohlenen vorzugsweise benutzt wordcn. 5) Selten nur bis pE 5,2. s) 0der bisweilen 4,8--5,6.

402 Pfe i f fe r

Das E r g e b n i s , tiber das auszugswœ in Tabelle 7 berichtet wird, ist in mancher Hinsicht bemerkenswert:

a) Eine so starke Alkalinisie�9 wie siœ von Frl. ZACgAROW~_ angegeben wird, finden wir an unseren Objekten durchweg nieht. Wir erklfiren das mit der ganz andersartigen Zusammensetzung des Materials, ohne die Unterschiede nfiher pr~zisieren zu k6nnen. Dagegen ist einœ gute U b e r e i n s t i m m u n g mit den Messungen der Mitarbeiter S~AL~s nicht zu verkennen.

b) Ira ganzen weisen die Protoplasten des Kambiums annithernd die g l e i c h e oder nu r e ine wen ig a l k a l i s e h e r e R e a k t i o n als die Ze l l en des P h l o e m p a r e n c h y m s auf; jenœ des Xylems weiehen am stiirksten, und zwar naeh der sauren Seite zu ab (vgl. auch S. 384, 393).

e) Die wiedergegeben Bestimmungsergebnisse diirfen n u r als Ver- g i e i c h s z a h l e n gewertet werden (vgl. auch die Einschr~tnkungen in den Noten zur Tabelle!), indem die Reaktion nicht das ganze Jah�9 konstant ist. Zumal die Reaktion der phloematischen Protoplasten erfi~hrt ira Sommer und Sp~tsommer (vielleieht im Zusammenhange mit einer Funk- tionssteigerung in der Hauptvegetationszeit?) Bine sti~rkere AIkalisierung.

d) Eine relativ geringe Schwankung der aktuellœ Azidit~tt finden wir dagegœ bei den Xylemzellen.

e) Stark wechselnd ist die Aziditiitslage aul3er beim Phloem auch bel den kambialœ Elementen. Die spezifische Art des untersuehten Gewebes und vermutlieh auch dessen von der Lage ira 0rgan bedingte besonderœ Funktion l~gt so die D i f f e r e n z e n de r a n g e f t i h r t e n f r t i h e r e n U n t e r s u c h u n g e n anch bei gieich sorgf~ltig durehgeftihrter Technik versti~ndlich erscheinen.

f) Eine sti~rkere A l k a l i s i e r u n g ist sehr wahrseheinlich fiir Organe mit besonders lebhafter Waehstumst~tigkeit (und gesteigertem Teilungs- rhythmus) charakteristiseh, wie aus dem Vergleieh d e r angeftihrten frtihere~a Untersuehungen geschlossen werden mag. Besonders lebhaft waehsende Aehsen von Ligustrum vulgare zeigen aueh nach Tabelle 7 ira Kambium Bine alkalisehere Reaktion als in den benaehbarten EIe- mœ des Phloemparenehyms.

g) Der Vergleieh der Aziditi~tslage des Kambiums mit den in einem frtiheren Absehnitt (s. S. 392) abgeschi~tzten Werten fiir den IEP lfi6t fiir Ligustrum und Rhododendron erkœ dan die Plasmakolloide jener Gewebe von ih rem U m l a d u n g s p u n k t e mehr oder m i n d e r d e u t l i e h abwe iehen . Diese Distanz seheint bel Ligustrum sogar ftir das Kambium betri~ehtiieher zu sein als fiir diœ andern Gewebe.

Experim. li. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 403

Zusammenfassung einiger Ergebnisse des I. Abschnittes

1. Die E n t d i f f e r e n z i e r u n g ist n icht eine vol lkommenœ Re- g �9 des Differenzierungsvorganges. Vielmehr geht ihr eine off l ebhaf te T e i l u n g s t ~ t i g k e i t u n t e r g l e i c h z e i t i g e r Hemmung des Wachs tums dœ Gesamtze l l e voraus. Der Beginn der Entdifferen- zierung ist in diesem Phasenwechsel zu suchen. Das Uberwiegen ent- weder der Teilung oder des Wachstums ist als Ausdruck einer physiko- chemisch gegebenen V e r sc h i e denhe i t zwischen mer i s tema- t i schen und Da ue rze l l en aufgœ worden. Die hier sich ergebende Aufgabe, durch tiefer schiirfende Analyse weitere Differenzen zwischen diesen beiden Gewebekategorien aufzudecken, hat bisher nur erst schwache Ans5tze zu einer gliicklichen L6sung gefunden.

2. Experimentell wird die M6glichkeit begrtindet, dal~ die Vakuoli- sa t ion bel der D i f f e r e n z i e r u n g mit e iner Wasserabgabe durch das e i g e n t l i c h e Z y t o p l a s m a verbundense inkann . Diemitzurtick- tretender Vakuolisation verkntipfte Entdifferenzierung, die zu erneuter Anregung oder zur Beschleunigung des Teilungsrhythmus ftihrt, di~rfte also kaum allein einem auf Kondensation gerichteten Stoffwechsel entsprechen, sondern zugleich hydrolytische Prozesse umfassen.

3. Die st5rkere Cyanophi l ie der Kerne ~Ton Mer i s temze l len wird mit geringerer Eigœ und mit der M0glichkeit einer Auswirkung alkalischer Plasmafliissigkeiten erklArt.

4. Die Absch/ i tzung des U m l a d u n g s p u n k t e s (IEP) der Plasma- kol]oide nach der Methode der Farbstoffadsorption ergibt eine an n/ihern de Ube re in s t i mmnng der t e i l u n g s f g h i g e n K a m b i u m z e l ] e n mit diffe- r e n z i e r t e n E l e m e n t e n des R indenpa renchyms .

5. Auffa]lend und erst wenig gekl/~rt ist das nach ROBB~NS und ULEttLA unters~lchte ge r inge Imbib i t ionsver ra6gen gerade der meristematischen Zellen des Kambiums. Bemerkenswert ist ein solches Ver- halten auch deshalb, weil es durch den nach URSPRUNG- gefiihrten Nach- weis g e r i n g e r e r S a u g k r a f t derselben Gewebe eine gewisse Best~ttigung e�9

6. Die Bestimmung der Azidit /~tslage der n e b e n e i n a n d e r auf dem A c h s e n q u e r s c h n i t t e ge t ro f f enen Gewebe ftihrt zu dem Schlusse, dal] die m e r i s t e m a t i s c h e Kambiumzone az id imœ dem Phloem angen / ihe r t (oft sogar alkalischer als dieses) ist und von ihrem v0rher abgesch/~tzten IEP zuweilen st/~rker abweicht als das ftir die andern `234 anzunehmen ist.

404 Pfe i f fer

II . Abschnit t

Die Erscheinungen der Entdifferenzierung in besonderer Beziehung zut" A l t e r s h y s t e r e s e

Bevor wir unsere Ergebnisse der abweichenden physiko-chemischen Beziehungen, welche in Verbindung mit der Entdif ferenzierung result ieren, nghe�9 wtirdigen, sollen in diesem II . Abschni t t einzelne wichtige B e f u n d e

d e r L i t e r a t u r zusammenget ragen werden, die wir sodann mit den Vor-

aussetzungen der hauptsgchlich untersuchten F a s t i g i a l t h e o r i e von PEARSALL und PRIESTLEY in Beziehung zu br ingen haben. Fe rne r aber

sollen nicht allein die von letzteren Autoren aufgestel l tœ Thesen er-

(irtert, sondern auch die aus der RU~I6KAschea Theorie der P r o t o p l a s m a -

h y s t e r e s i s zu unserer F rage sich ergebenden Antwor ten untersucht werden. Daraus wird uns die weitere A u f g a b e erwaehsen, die Fas t ig ia l -

theorie der Entdif ferenzierung mit den von RU~,I6KA bel der Al terung angenommenen Ph~tnomenen in Einklang zu bringen.

1. We i t e r e E r f a h r u n g e n fiber das Verha l t en besonders m e r i s t e m a t i s c h e n

Pro top lasmas in ko l lo idchemischer und phys ika l i scher Hins icht

nach der vor l iegenden L i t e ra tu r

Es ist eine bekannte Tatsache~ d~~ zahlreiehe in der L%erschriff angedeuteten Daten untereinander zusammenhi~ngen und aueh zu 4en bisher betraohteten Merkmalen des merlstematisehen Zytoplasmas ganz bestimmte Beziehungen au�9 Es diirfte deswegen von nieht geringem Interesse und fiir die sp~tere Deutung der Befunde gleieh- zeitig wegen der MSgtiehkeit einer Kontrolle sieher niitzlieh sein, noeh einige der wichtigsten in der Literatur mitgeteilten Beobaehtungen aus der Kol lo idphys ik des teilungsfi~higen Plasmas zusammœ Um eine Wiederhohng zu ver- meiden, werden dabei die sehon erwiihnten Literaturangaben liber das Quellungs- verhal ten , die aktuel le Azidi t~t and das Adsorp t ionsvermSgen der Plasma- kotloide an dieser Stelle nieht wieder erwi~hnt, und aus demselben Grunde werden die Angaben zur F lockung hier noch zuriiekgeste]lt, da sie ira III . Abschnitt in anderem Zusammenhange erSrtert werden sollen. Dafiir besprechen wir hier zuerst die Einwirkung der Permeabilitiit, woriiber zugleich noch unabgesehlossene eigene Untersuehnngen vorliegen, dann die Bedeutung der 0berfliiehenspannung, die experimente11 gut begriindet erseheiut and deshalb fui" unsere spater zn gebende Deutung der Entdifferenzierungs- erscheinung wiehtig wird, und sehlie~lieh eine Reihe anderer - - tei]weise in einer spi~teren Untersuehung noeh zu priifender - - physikalischer Erseheinungen (osmotiseher Druck, Viskositiit, Elektrophorese, Lœ Refraktion) unter stets demselben Gesichtspunkte der Anwendbarkeit auf die darzu]egœ Arbeitshypothese.

1. Die Permeabi l i t~ t teilungsfi~higer Pro toplas ten . - - Wenn Spirogyra- Zellen naeh vollendeter Kernteilung nnd vor Fe~oEigstellung der Zellwand dauernd den gleichen Plasmolyse~rad wie 4le sich nicht teilenden Zellen desselben Fadens zeigen,

Experim. n. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung" n. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 405

so ist darans zu sehliegen, dag mindestens wghrend der Telophase der Karyokinese keine wesentliehe PermeabilitiitserhShung eintritt (PRXT 1922). Andererseits bewirkt bekanntlich jede St5rung der gewShnhehen Ionenmisehnng - - und vielleieht insbesondere des

Il" Quotienten ~ - - je nach der gegebenen Gleiehsgewichtslage ei~/e Zu- oder Abnahme

de�9 Permeabilitgt, indem die Polarisierbarkeit der ira Protoplasma postulierten G�9 flachen nach unseren Vorstellungen geradezu eine Funktion ihrer Ionendnrchlgssigkeit darstellt~). So erkl~rt PFEIFFER (1928, S. 94) den von J. LOES, J. SPEK, COLLETT, "

W. S. InJ~N nnd vielen anderen konstatierten Salzeffekt auf die Permeabilit~t der Protoplasten. Nach Untersuehungen von NOND erfolgt die vSllige Umketu-nng ira Permeabilitgtsverhalt~n vert BlutkSrpe�9 annghernd bei demjenigen Azidit~ttsgrade, der als IEP de�9 sie aufbauenden Kolloidampholyte aufzufassen ist: Freilieh ist eine zum weiteren Ausbau dieser Befunde erwiinschte elektrische Theorie der Ionen- permeabilit~t, die sur die schon friiher in dieser Zeitschrift erwghnten Untersuchungen und Ansehauungen ,zon ]~[OLDERER basiert werden kSnnte, heure leider noch nieht gentigend ausgebildet, als dag wir tiber eine Ver~tnderung der Permeabilit~t w~hrend der Entdifferenzierung sehon zu vergleichbaren t~esultaten gelangen kSnnten. Die angefangenen Untersuchungen in dieser Richtung 2) sind deswegen noeh nieht in imsere Disknssion einzubeziehen. Der oft konstatierte Znsammenhang der Penneabilitgts- g ndœ i. S. der lyotropen Reihe steht mit vorstehenden Gedanken iiber einen (allerdings begrenzten!) Parallelismus zwisehen Permeabilitat und elektrischer Ladung nicht in Widers]?rueh, wenn wir uns an die nachgewiesenen Beziehungen zwisehen Hydratation nnd Ladung erinnern (PFEIFFER 1928, S. 95). Nit BoAs (1928, S. 61, 98s werden wir allerdings folgern, dal~ f~ir die Leistung des Zytoplasmas bel @egenwart kolloidaktiver Snbstanzen weniger die Permeabilit~tt als das fiir kolloide Oberflaehen eharakt› Adsorptionsverhalten (vgl. auch S. 417) wichtig wird.

2. Die V e r m i n d e r a n g der O b e r f l ~ e h e n s p a n n u n g bel der D e t e r m i n a t i o n von T e i l u n g s p r o z e s s e n . - - Eine nieht wenig verbreitete Ansehauung liber Ne expe�9 mentelle Erzielung von Teilungsvorg~nxen sueht die causa morbi in einer Erniedrigung der Oberfl~tchenspannung (s. die ~ltere Literatur bei ~AURƒ 1925, S: 158f., die neuere bei PRs und MAIJKOu 1927, S. 323). Pa&T meint indessen, dag ,,vielleieht eher innere Xnderungen in der Plasmastruktur, die dureh die Xnderung der Oberflachen- spannung hervorgœ werden, das entseheidende Moment" als der Wert letzterer an der Grenzfl~chœ Zelle/Augenmedium bilden. Ein iiberzeugter Anh~nger der Ansicht von ihrem integrierenden Einflusse ist Eaw. BAUER (1924e, S. 542), der die Annahme eines Aasgleiehes von Spannungsdifferenzen zariiekweist, dafiir a.ber die lebende Zelle auffa$t a]s ,ein System, welches seine Arbeitsfahigkeit, d. h. seine freie Energie zu solchen Leistungen verwendet, welehe den Gleiehgewiehtseintritt verhindern". Bei der Teilung

i) Vgl. hierbei auch die inteiissanteni soeben ver~ffentliehten Untersuchnngs- ergebnisse von J. RUNNSTROM an Eizellen, die zur EntwieMnng angeregt wurden; Protoplasma 4, 388, 503, 1928. - - Siehe ferner HEILBRUNN 1928, S. 260, 277 n. a.

3) Die b i s h e r i g e n Befunde sind nieht leicht zu deuten. Wenngleieh anf~nglich eine geringe Pel~meabilit~tsznnahme der gesteigerten Teihngst~tigkeit symbat geht, erfolgt bei weiterer PermeabilitatserhShung eine Umkehrung des Prozesses, also eine Hemmung- des TeihngsvermSgens.

406 Pfe i f fe r

treten also Einriehtungen, die rien Ausgleich lokaler Differenze�9 in der 0berfl~tchenspannung verhindtrn, in Wirksamkeit. Er zeigr dementsp�9 experimentell, wie es sich bel bestimmten Teilungsvorggngen um eint Arbeitsleistung gegen das C41eiehgtwicht der 0berflgehenspannung handelt. Btim Yergleieh von Befunden itbe�9 die Einwirknng von tt" und OH' auf dit Xnderung dtr u nnd der Oberflitchenspammng eines Serums ergibt sich ein Antagonismus zwischen beiden (SCHADE 1920, S. 25, 185; PFEIFFER 1928, S. 97). Ein Ninimum der Oberflgchenspannung von Gelatineteilchen ist ira IEP, je ein ~[aximum bei plI 3,0 und 8,0 naehgewitsen worden (PSEIFSER a. a. 0.). Andererseits wird die Obtrfl~tchtnspannung dnreh Sguren erhSht, durth Basen ernitdrigt (PSEIFFER 1928, 8. 112). Will man reehnerisch Beziehungen zwisehtn Obertt~tchenspannung nnd tltktrischer Btladung von Teilchen findtn, so kann man entwedtr den normal zm" Ober- fl~ehe ausgtiibten Druek der Oberflachenspannung nfit dem entsprethenden Expansix r- d r u t k der Elektrizitiit vtrgltithen, wit R. AUERBACH (1927) geztigt bat, oder man setzt eine der Oberfl~ehenspannung entsprethendt eltktrische Expansivspannnng in Btzithung zneinande�9 Beidt Wege fiihren zu dem gleiehen Ergebnis, dag dit Ver- ringerung der Oberflgeh• bel einfather elektrostatiseher nnd Doppelsehicht- btladung (vgl. PFEIFFER 1928, S. 97) von dem Ladungswert abh~ngt. Ans der AUERBACH- stheli Formel

(Jll ~ ~ J O -

(worin ~o die Oberfi~ehenspannung der llngeladentn, an die der geladenen FliissigkeRs- V 2

kugel vom Radius r, s sch]iel~lieh die elektrostatisehe Expansivspannung 16 �9 ,~ �9 r bedentet,

wenn V die Potentialfunktion e ans der Elektrizit~tsmenge und dem Radius, ausgedriiekt r

in ESE zu 300 Volt, btztiehnet) folg~, dag mit einer Beladung sieh die 0btrflgehtn- V ~

spannung um den Wert der elektrostatisehen Expansivspannung 16. = . r (in dyn/em)

verringert. Nath anderen Untersuchungen tritt der Einflug tlektrischer Beladung auf den Wtrt der Oberfl~tthenspannung allerdings stark zuriick zugnnsten engerer Beziehungen zum 3~olekiilvolumen n. a. Merkmalen (PFEIFFER 1928, 8. 98). So wtrden aueh Befunde verstgndlieh, naeh denen dit Oberfl~ehenspannnngsabnahme kaum den gesuehten Dtterminationsfaktor darsttllt, wit dtnn aueh dit Annahme eines Znsammtnhanges zwisehen angeregter Karzinomt~tigkeit und Erniedrigung der Oberfl~ehenspannung kamn sehon eine eindeutige Zustimmung geft�9 bat. Es seheint deshalb doch wohl noeh gewagt , ans den b i s h e r i g e n U n t e r s u e h u n g t n en t sehe iden zu Wollen, oh eine Be- odt r E n t l a d u n g die Ursache f ines Te i lungsp rozes ses darstellt.

3. Der osmotisehe Druek ira te i lungsf~ ih igen Pro top lasma . - - Weniger fiir die Teilungst~tigkeit als hauptsitthlieh fiir das Waehstum hat man h~ufig einen Einflul~ des osmotischtn Druckes attfznfinden versucht (PR~_T nnd ~[ALKOVSKY 1927, S. 325). Es mul~ jedoeh unentsehieden bleiben, oh das physiologisehe Plasmagesehehen (etwa das Waehstmn) eine Veranderung de�9 8alzkonzentration und datait des osmotisehen Druekes bewirkt, oder ob umgekehrt das ver~nderte Plasmaverhalten eine Yolge der variitrten Salzkonztntration und des osmotisehen Druekes darstellt. Wie kompliziert die Beziehungen des osmotisehen Druekes zu den Ersehein~ngen am Protoplasma dabei sind, folgr aus neueren Unterst~thungen von OBEt~TS, naeh wtlthen die als ~feristem fungierende Basalzelle von Trichomtn zwar eintn niedrigeren Druek als die Spitzenzelle, indessen immer noeh einen h8heren Ms die ZeIlen ~tlterœ ausgewaehsener Haare aufweist.

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entd~fferenzlerm g n. Teilunff pflanzl. Dauerzellen. I 40 7

Ira iibrigtn ist aueh durehaus nnsieher, wit weit aus einer Senknng des osmotisehen Druekts vtn Protoplasten anf eine Azidit~tsversehiebung der beteiligttn Proteine (etwa in Hinbliek auf fine Ann~thernng an den IEP) gesehlossen werden darf (PPEtFFER 1928, S. 67). Dit oft beobaehtete Abnahme des osmotisehen Drnekes vert Eizellen wird mit Permtabilit~ttsznnahme der Oberft~che fiir osmotiseh besonders wirksamt Salze gedentet (Me CLENDON); manehmal ist aueh der Eiinhalt sehon vorher stark hyptrtonisch (GRAY, RUNNSTROM n. a . ) . - Gtwisse Ungleieha~oEigkeiten der Befunde legen uns also nahe, in dent osmot isehen Drueke nu r eJnen m i t w i r k e n d e n ( R e a l i s a t i o n s - ) F a k t o r far das Te i lnng-sgeschehen zu erb l icken . Aus ditsem Grunde sind entspreeheMe eigene Untersuehungen an dem hier verwendefen Naterial noeh gar nieht beg'onnen worden.

4. D i t V i skos i t~ t t t i l n n g s f ~ h i g e r P r o t o p l a s t e n . - - Dag man an dtmselben 0bjekt die Viskosit~t unter vtrsehiedtnen Bedingungen sehr variabel findet, ersehwtrt die Erkennung des rien Teihngsprozef~ induzierendtn Viskosit~ttsgrades augertrdentlieh. Zudtm wird sieherlieh bel der ErSrternng der Viskosit~tt des Plasmas noeh riel zu wenig an entspreehende Untersehiede der plasmatisehen Komponenten gedaeht (W1Lso~ 1924, S. 63). Zn nnserer Fragesttllun~' haben wir zu erw~hnen, dal~ die Ze]len kopulationsbereiter Spirogyra-F'~den naeh Beobaehtungen von FR. WEBER (1924b) einen Viskositgtsanstieg erfahren (Naehweis naeh dtr Zentrifugier- und naeh der Plasmolysemethode gleieher- mal~en), und naeh mehrertn anderen Antoren (Literatur bei FR. WEBER 1924e, S. 293) soll fiir den Tœ die Umwandlung eines gelartigen in den Solzustand eharakte- ristiseh sein. Diese Annahme sttht aueh mit vielen kolloidehemischen Vorstellungen ira besten Einklange (BOAS 1928, S. 46f.). Indessen weist die von Nƒ friiher in embryonelen Zellen der Wurzelspitzt von Allium Cepa gefundene ,Eekenplasmolyse" gerade auf eine erhShte Viskositat hin. Er deuttt dieses Verhalten denn aueh so, dag Ne angenommene festere Konsistenz auf besonders diehte Aneinanderreihnng sehr kleiner Vakuolen beruht, wobti an den Btriihrungspunkten letzterer die molekularen Anziehungs- kr~fte eine Versehiebung der Vakuolen dureh Zug oder Dru@ ergiebig ersehweren. (Vgl. aueh HEILBRUNN 1928, S. 264f.).

Ahnlieh ungeeignet zut Entsehtidung der anfgetauehten Frage sind vorlgnfig die Befunde liber die BRowNsehe Nolekularbeweg-nnff, ans welehen unter Anwendung des SVED]~Elmsehen Gesetzes (Konstanz des Produktts ans Btwtgungsamplitudt der Teilchtn und Viskositat) allgemeine Sehliisse auf dit Z~hiffkeit nabglieh sind. Bemerkt wtrden mag, da~ nach HLUCHOVSKr beim Absterben einer anf~ngliehen Besehleunigunff der ~folekularbeweffung erst slo~ter deren Stillstand folgt. Der nach dem Verhalten von Aminos~.uren angenomment Parallelismus zwisehen dem Wechsel der Reibun~skonstanten der Plasmakolloide ira eltktrisch ntutralen und ira ionisierten Znstande (dtm Neutral- teilchenmaximum miigte ein Viskosit~ttsminimum entspreehen; vgl. PFEIFFER 1928, S. 70) ist naeh den in der Literatnr vorlieffenden 3Iitteilungen allerdings vorl~ufig nng te igne t~ b e s t i m m t ge r i eh t e t e Ve r seh i ebungen der e l e k t r i s e h e n L a d u n g der P lasmakol lo ide w~hrend der f l e l l t e i l u n g zu e r k t n n e n . Ira Interesse der Einfaehheit nnserer Vorstellungen von der Entdifferenzitrnng nnd Teilung, ftir deren Erkl5rung" sonst aueh thixotropisehe Prozesst herang-ezogen werden kSnnten~ ist das sehr btdauerlieh.

5. Dus e l t k t r o p h o r t t i s c h t V t r h a l t e n der P l a s m a k o l l o i d e ist nur selten und dann ~twShnlieh nicht in Hinblick auf die von uns anfgeworf~nt l~ragt des unttr- schiedliehen Vtrhaltens von teilungsf~higen und Dauerze]len unttrsueht worden (vgl. dazu aueh 19FEIFFER 1928, S. 64). Naeh leider nieht wiederholttn, ira fibrigen aber

408 Pfe i f fe r

auch nirgends bestrittenen Versuchen von tt. F. A. MEIER (1921) ist die kataphoretische Verlagerung des Zytoplasmas gerade ira Urmeristem von Wnrzeln ara grSgten, wenn letztere in einer feuehten Xammer zwischen unpolarisierbaren Elektroden von Str5men der GrSl~enordnung 10 -2 und 10 -1 I~I.-A. durehflossen und sogleieh mit FL~MMmGscher L~sung fixiert werden. Bei Beachtung der fiir Ne elektrophoretische Beweglichkeit als Na~ der elektrisehen Ladung gebr~nchlichen~ durch PEI~RIN modifizierten u HELMI-IOLTZ- sehen Formel

y .D lI "-- 4 �9 ,~ �9

(unter Vernachl~ssigung des Diaphragmenquerschnittes und des elektrisehen Abstandes), worin E das angelegte Potentialgefalle, r der elektrophoretisehe Potentialsprung, D die DEK nnd ~] die Viskosit~t bezeiehnet, lol~t die Zunahme der Plasmaverlagerung in meristematischen Zellen ara einfaehsten ans einer Verringerung der inneren Reibung (ira komplexen Sinne, also einsehliel~lleh Elastizit~t, Verschiebungselastizit~t und Z~higkeit) gegeniiber den Protoplasten differenzierter Zellen. Aus der Verminderung der Plasma- verlagerung direkt an der Wurzelspitze und iiberhaupt in einigermafien vakuolisierten Zellen wird auf einen hochviskosen (gelartigen) Zustand des Plasmas geschlossen. Doch nmg dabei bedacht werden, dag im Falle st~rkerer Vakuolisie�9 der hindurehgesehiekte Strom vorzugsweise durch den besser leitenden Zellsaft fliefien, d. h. die geringere Strom- dichte ira eigentliehen Zytoplasma also schon allein jene Abnahme der Veflagerung bewirken k5nnte. Es ist somit heure kaum sehon mSglich: die Brauchbarkeit der 3Iethodik und datait den Wert der konstatierten tlesultate riehtig abzuseh~tzen.

6. E l ek t r i s che L e i t f a h i g k e i t und to ta le I o n e n k o n z e n t r a t i o n in m e r i s t e m a t i s c h e n Z e l ' l e n . - Ira @egensatz zut Wahrun~ der normalen Zellfunktion (z. B. der friiher von LILLIE untersuehten Erhaltung de�9 Reizempfindlichkeit der Nuskeln and Nerven) ist die Zellteilung naeh LILLIE und CATTELL keineswegs von der faktisehen Leitfithigkeit oder der totalen Ionenhonzentration in direktem Sinne abh~ngig, wie aus dem Vergleich von Eiteilungen in L5sungen reinen and in versehiedenem Grade dureh Saccharose ve�9 Meerwassers abgeleitet wird. Die Teilungsgesehwindigkeit sinkt erst bei Zunahme des Saeeharoseanteiles auf liber 80%, ohne dag eine reehnerisehe Beziehung zwisehen beiden Grgl~en erkennbar wi~re. Andererseits ist seit langem dureh }L[c CLENDON bekannt~ dag zur Teilung ungeregte Eier eine Abnahme der ionalen Leit- f~higkeit zeigen. Datait stimmen atteh gut iibe�9 die Befunde von PESERICO (1926) liber den gleiehen Effekt bel einsetzender Driisent~tigkeit oder diejenigen von ~ENDEL~EF (1926) iiber die Leitf~hlgkeitszunahme mit der Ausdifferenzierung embryonaler Organe. Ausfiihrlieher noch und in guter Ubereinstimmung wird diese Frage aber von ]~UYTENDIJK und WOEaDE~AN (1927) beantwortet. Sie finden mit der Befruehtung des Amphibieneies eine Alkalisierung und mit der Furehung einen gering'en Riickgang- dieser Azidit~tsversehiebung (Ubereinstimmung mit rien von ihnen zitierten Befunden von FAIJR• �9 und REISS~ wohingegen NEEDHAM~ CHAMBERS und BODINE keine Vergnderung mit der Befruehtung konstatieren). Ebenso verliert der Dotter des ttiihnereies naeh BUYTENDIJI™ und WOERDEMAN mit der Bebriitung an Azidit~t, und das sehon anfangs alkalisehe Eiweil~ nimmt in den ersten Tagen noeh an Alkalinit~it zu.

Ftir unsere I~enntnis iiber die Leitf~higkeits~nderung in Beziehung zur Azidit~tslage von Eiweigen werden demniiehst vielleieht noeh Ne neueren Befunde von W. W. PALSIER,

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teflung pflanzl. Dauerzellen. I 409

D. W. ATCttILEY und R. F. LOEB wichtig~ naeh denen bel p l i 3,0 steigende Eiweil~zusiitze eine Leitfi~higkeitserhShung bewirken, wiihrend in der Niihe des IEP der Eiwei$e ein plStzHehes Absinken der Leitf~higkeit eintritt.

Die vorstehenden Andeutungen mSgen geniigen, um Beziehungen dieser noeh nicht auf die Verh~tltnisse bœ der Entdifferenzierung und Teilung angewandten Ersehei- nungen dahin zu umschreiben, dag, soweit iiberhaupt eine ~itwirkung der elektrischen Leitfahigkeit und der sie bedinffenden totalen Ionenkonzentration angenommen werden darf, f i ir das P l a s m a der T o e h t e r z e l l e eine u der L e i t f ~ h i ~ k e i t c h a r a k t e r i s t i s e h zu sein sehein t . Ob damit aber, azidimetriseh gesehen, eine Ara naherung an den IEP der Kolloidampholyte verkniipft ist, soll erst in einer spKteren Untersuchung entsehieden werden.

7. Der Grad der L i c h t r e f r a k t i o n als A u s d r u c k s p e z i f i s c h e n K o l l o i d - zus tandes . - - ~%er diese und andere physikalische Eigentiimliehkeiten sind wir noch kaum in den Anfiingen unterriehtet. Ganz besonders gilt ” fiir die gesuchten Werte vor, wi~hrend und naeh der Teihng der Protoplasten. Naeh VL~S (1921) sol1 der ' Breehungsindex in der Beobachtungszeit (wahrend 45 ]gin. vom Zeitpunkte der Be- fTnehtung an) wenig oder kaum wechseln. Naeh anderen Erfahrungen soll wi~hrend der Eientwieklung beim Auftreten des Diasterstadiums des Kernes ein sehr sehwaehes Ansteigen, von der Telophase an bis zur Blastomerenseheidung ein Absinken des Breehungsindex bis zur gewShnliehen HShe erfolgen (FAuR‚ 1925, S. 154).

Derartige anf den ersten Bliek fernliegend erseheinende Beziehungen werden spater .sieher noch einmal grOt~ere Bedeutung erlangenl). Das ist sehon deshalb anzunehmen, weil Liehtbreehung und Diehte einer kolloiden Zerteilung fiir einœ gegebœ Wellenlange in linearer Funktion vom Volumprozentgehalt an disperser Phase abhi~ngen (R. WINTGEN). Auch fiir elektrostatisehe Erscheinnngen an Kolloiden k8nnte der Brechungsindex wiehtig werden. Zwar l~l~t sich unter Anwendung der heufigen Atom- theorien ein einleuehtender Zusammenhang zwischen rien optischen und elektromagneti- schen Eigensehaften der Y[olekiile und der Konstitution ~) der in ihnen gebundenen Atome herstellen, doeh ist noch nirgends versucht worden, derartig tief sehiirfende physikalisehe Untersuchungen auf so spezielle biologisehe Verhi~Itnisse anzuwenden. Dag eine solche Beziehung besteh L folgt ans FAJANs Theorie der Ionendeformation, d.i. jener Elektronen- versehiebung, welehe die elektrostatiseh genaherten Ionen eines Molekiils erleiden k~innen. Aus einer solehen gegenseitigen Deformation zweier Yonen muI~ Energie frei werden, und der Wert OE des elektrisehen Momentes, den das Ion ira elektTisehen Felde 1 erh~lt, lii~t sieh dureh eine Funktionsbeziehnng bereehnen, die u. a. den Brechungsindex beriick- sichtigt. Jedoeh wiirden wir der allein geniigenden Basis experimenteller Erforschung nur vorauseilen, woHten wir dureh Deduktionen in dieser Riehtung die gesuehten Ver- h~ltnisse bei der Teilung zu entscheiden suchen. Unsere Notizen sollen nur ermSgliehen, rien Blick fiir die Felme der gesuehten L(isung unserer Aufgabe freizumaehen. Das wird dann aueh erkennen lassen, mit weleher Beseheidenheit der Vert. von der hentigen C~estalt seiner noeh zu entwiekelnden Arbeitshypothese urteilt!

1) V~I. auch che kiirzhch hier erschienenen Untersuchunffen von RUNNSTR0• (Protoplasma 4, 492 sq.), sowie HEILBRUNN (1928, S. 275).

2) Ira Sinne des Zustandes der Elektronenwolke. Protoplasma. VI 27

410 Pfeiffer

2. Die Voraussetzungen der Fastigialtheorie

Es soll vorweggenommen werden, dafi n i c h t n u r diœ von d i e s e r A u f f a s s u n g v e r t r e t œ D e h y d r a t i o n , sondern auch deren Gegen- stiick als Ursache der Teilungsvorg~nge angesehen worden ist. Aus der Beobachtung des gr(i~eren Wasserreichtums der embryonalen ira Gegensatz zu den ausgewaehsenen Geweben vorzugsweise des tierischen Organismus (vgl. S. 380f.) ist auf erhShtes Teilungsverm(igen der wasser- reicheren Zellen geschlossen worden. Ftir die Teilungsgeschwindigkeit ist die dafiir gegebene Begrtindung der 5konomischen Bauweise bei Wassertiberschufi auch wohl einleuchtend. Fiir die pflanzliche Dauer- zelle ist mit guten Grtinden zu belegen, da• sie sich nicht w e s e n t l i c h anders verh~lt (S. 383).

Demgegeniiber ist aber auch die Ansicht vertreten worden, dal~ der Teilung eine D e h y d r a t a t i o n (Ge la t i en resp. segar K o a g u l a t i o n ) der Plasmakol]oide vorausgeht (vgl. etwa HE~BRUNN 1915; 1998, S. 166f.1)). Die Ausl(isung von Zellteilungen durch bestimmte intra- zellul~re Zuckerkonzentrationen (SI•o• 1990; s. aueh PFEIFFER 1996 a, S. 81f.; 1996b, S. 15) dtirfte datait aus der entquellenden Wirkung von Zuekerl(isungen auch gut verst~tndlich werden. Indem nun PEARSALL und P~IESTr,EY (1993, S. 188) das Schwinden der Vakuolen in entdifferenzierten Dauerzellen zusammen mit einex Vermehrung des Zyto- plasmas fiir eine Dehydratation halten, die als Folge synthetisch ge- richteter Stoffwechsdvorg~nge auftreten soll, gelangen sie zu einer durch grofie Einfachheit ausgezeiehneten Arbeitshypothese fiir die Entdifferen- zierung von Pretoplasten (Fastigialtheorie'~); vgl. z. B. WEBER 1994C, S. 292 ; VL€ 1925 ; PEARSALL und PRIESTLEu 1995 ; PFEIFFER 1926 a, S. 78f., 83f.; 19~6b, S. 15f.; 1927b u .a . ) . Jene Autoren sehen n~mlich die Ursache der Teilungsvorg~nge in der Eigenttimlichkeit der A z i d i t ~ t s z o n e beim I E P der P l a s m a a m p h o l y t e , daB sie d a u e r n d die E x i s t e n z e i n e r r e l a t i v e n W a s s e r a r m u t zur E r h a l t u n g des a n g e n o m m e n e n s y n t h e t i s c h e n S t o f f w e c h s e l s erlaubt. Da Proteine ihr durch maximale L5sungsinstabiliti~t umschriebenes Flockungsoptimum in der Niihe des IEP zeigen (vgl. S. 414), gleichzeitig das Quellungs- verm(igen in diesem Stadium den geringsten Wert erreicht, nehmen PEAl~SALL und PRIESTLEu ftir den Azidit~tsgrad der Meristemzellen die

1) Diese soeben erscheinende VerSffentlichung kann fiir die gesamte vorliegende Abhandlung leider nicht mehr gebiihrend herangezogen werden.

~) u lat. ,~astigium" -- schriige Richtung nach unten (Abdachung) und oben (Steigung).

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 411

Ann~herung an den IEP an, fiir jenen der kambialen Derivate eine Abweichung derart, dag die eine F l a n k e des T e i l u n g s g e w e b e s sau re r , die ande re a l k a l i s c h e r als j e n e r U m l a d u n g s p u n k t ist. Es miiftten also Meristematisierungen an jenem Punkte bestimmter Azidit~tsgradienten entstehen, welcher dem IEP entsprieht. Wegen gewisser Denkschwiœ gerade max ima ten Entquellungs- und Flockungsverhaltens beim IEP bat WEBER (1924C, S. ~94) die Ver- allgemeinerung eingefiihrt, dafl fiir den Teilungszustand ein bestimmtœ Azidit~tsgrad erforderlich ist. Er ftihrt freilich nur den Nachweis augen- scheinlicher Zustands~nderungen w~thrend des Teilungsvorganges, sowie der ErmSg- lichung solcher infolge ver~nderter Azi- dit/it. Indem diese Verallgemeinerung aufgenommen worden ist, besteht die

der neuesten Darsteliung PRtEST~EYS (1928, S. 16) darin, dal~ meristematisierte

Grundannahme der Fastigialtheorie nach . . ~

Zellenzonen auf bestimmten Gradienten -~~~...i( ) Y / saurer und weniger saurer Reaktion liegen (igl. S. 398f. und Fig. 5).

Fig. 5. Schematische Darste]lung 3. Die wichtigsten Stfitzen der Fastigial- der Ctt-Gradienten bel radi~rer An-

t heor i e in k r i t i s c h e r B e l e u c h t u n g ordnung von Xylem und Phlo~m in Wurzelachsen. - Von den dunkel

Es ist bereits dargelegt worden, dal3 gezeichneten Xylemzentren streichen der wichtige Nachweis unterschiedlicher abnehmendel-]'-Gefi~l]e entsprechend Azidit~t zu beiden Seiten von Meristem- den angedeuteten Kurven unter

Uberschneidung der kreuzfSrmig ver- zonen in vielen F~tllen durch Anwendung ]aufenden Kambialzone zu den ]~reis- verschiedener Methoden in begrenztem f~irmig angedeuteten Phlo• Ma6e sichergestellt worden ist (s. S. 398 f.). (Nach PRIESTLEY 1928.)

Allerdings vermissen wir noch die er- wtinschten Angaben liber die geforderte Anniiherung an den IEP, stellen vielmehr eine oft betri~chtliche Abweichung davon lest.

Die Befunde der Wundheilung an Knollen von Solanum (G. A. C. HERKLO~rS) und die Ergebnisse iiber die L o k a l i s i e r u n g von Kork- b i l d u n g e n tiberhaupt (PRIEST:5EY allein und zusammen mit E. E. NORT~) kSnnen auch nur die Luge von T› an der Grenze von Geweben unterschiedlichen Azidit~tsgrades erweisen, fiir die Anni~herung der Plasma- ampholytœ an den IEP aber keine einleuchtende Begriindung beibringen.

27*

412 Pfeiffer

Zu der letzteren Annahme scheinen aber bestimmte Ergebnisse bei Versuchen mit variierter L e i t f i~h igke i t (S. 408 f.) einigermal~en zu passen; (loch verlieren sie andererseits an Beweiskraft, weil ihnen Er�8 bei der Bestimmung der K a t a p h o r œ (S. 407f.) oder der 0ber f l~ iehen- s p a n n u n g (S. 405 f.) zu widerstreiten scheinen und die Ergebnisse tiber das P e r m e a b i l i t t t s v œ (S. 404f.), den o s m o t i s e h e n Druck (S. 406f.) und die V i s k o s i t ~ t (S. 407) keine deutliche Entscheidung ermSglichen.

Beachtenswert sind aber noch bestimmte, von FULMER (1925) festgestellte Ubœ (von PEAgSAr~L und PRIESTLEY nich™ erw~hnt), liber deren kausalen Zusammenhang ailerdings noch der exakte Nachweis ausstehen dtirfte. Naeh den Erfahrungen jenes Autors liegt in einem synthetischen Medium mit NH4 das Wachstumsmaximum von 8accharomyces bel dem gleichen Verhi~ltnis der Stoffe, bel welchem Gluten ein Quellungsminimum (charakteristisch fiir die Zone bœ IEP) zeigt. Vielleieht pa~t aber auch diese Beziehung besser ftir das Wachs- tumsverhalten als fur die in mancher Hinsicht davon v�99 verschiedenen (vgl. S. 418f.) Teilungsvorg~nge.

4. Die Anwendung des Begriffes des IEP auf Zellen und Gewebe

Der Begriff des IEP ist urspriinglich fur L6sungen bestimmter rein dargestellter Substanzen gepr~gt worden (W. HARDY; vgl. PFEIF~Eg 1929, S. 3) und daher nicht ohne weiteres auf ein Gemiseh zu tibertragen, wie es das hœ Kolloidsystem des Protoplasmas darstellen mui~. In Ubereinstimmung mit den Gepflogenheiten der biologischen Literatur wenden wir den Ausdruck aber nur zut Beschreibung des Umstandes an, daB das Zytoplasma in jeder Aziditi~tslage eine Aus - f l o e k u n g des u n t e r s u c h t e n c h e m i s c h e n G e m i s c h e s erfi~hrt resp. in a n d e r n K o l l o i d m e r k m a l e n dem V e r h a l t e n von A m p h o l y t e n in der Zone ihres IEP entspricht.

Dabei sind wir uns ferner dariiber klar, da6 das, was die bio- togische Literatur allgemein dem IEP zuschreibt, mit mehr Berechtigung e i n e m a n d e r n der v i e r b e n a c h b a r t e n W e n d œ zukommt, welche wir als sukzessive Stufen der S~turebindung nach Ergebnissen der Wo. PAuLIschen (19~0, S. 40f.) Schule zu unterscheiden haben (PFEIFFER 1928, S, 54; 1929, S. 8). Es bleibt indessen in dem von uns eriirterten Zusammenhange ohne Belang, ob es sich bei dem gedachten kolloidchemischen Verhalten des Zytoplasmas und seiner Ampholyte um den wahren IEP oder richtiger um den Punkt des Neutralteilchen-

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teihng pflanzl. Dauerzellen. I 413

maximums (0-Maximums) handelt. Wichtig ist nur die gœ Verbindung solcher Azidit/ttslage mit don Erscheinungen minimaler Quellung, maximaler Flockbarkeit usw.

5. Die Hysteresis der PlasmakoUoide als Alterserscheinung

W~hrend nun oin solches Stadium nach der Fastigialtheorie die meristematische Zelle darstellt (S. 410), ist durch die Schule RU~[~KAs in vielfacher Weise nachgewiesen worden, daB sich die K6rpe r subs t anz dem I E P mit dem Al tern n~hert . Das Protoplasma soll sich vom ]3eginne der 0ntogenese an bis zum Absterben kontinuierlich verdichten, indem seine Kolloide aus einem hochdispersen in einen geringer disper- gierten Zustand ilbergehen, wobei durch Verminderung der 0berfl/~che des Adsorbens oin Adsorptionsriickgang fur Wasser (ausgedrtickt in entsprechender Dehydratation) hervorgerufen wird (Fig. 6). Mit dieser progressiven Kondensation soll trotz event, mehrfacher Unterbrechung durch Hydrolysestadien schlieBlich oin Uberwiegen der Dehydratation und in Verbindung datait eine tIerabsetzung der elektrischen Ladung dœ Kolloide erfolgen (E•w. B.~uEI~ 1924a). Dabei sinkt zugleich die aktuelle Azidit~t, so dal] die Plasmaampholyte dem IEP n/~her gertickt werden (RUzI~KA 1924, S. 459). So ist also die Ann/ thœ an den IEP , die eine Abnahme des Potentialgef~lles der Teilchen ausdrilckt, die a l lgemeins te Ursache der Al t e rungsprozesse .

In einer gro6en Zahl von Abhandlungen sind diese Gedanken dureh RU~I~KA selbst (1917; 1922; 1924; 1925; 1927) wie durch seine Mit- arbeiter ERw. BA™ (1924a; 1924b), VLAD. BERCz_~UER, /k. EDSCttUBOFF, FB. H~_JEK, BOHUM]:L HLUCHOVSK3~, F. LUSKA, ~™ SVEHLA, _A_x, OIS SVOBODA, M. A. TiSEK, J. VAPE~iK und Frl. VE3�9163 (1924), ferner auch durch Duzil~ (1923), und zwar an violon 0bjekten (u. a. diverse Sera, Eier, Larven, sowie verschiedene Pflanzen, Infusoriœ Insekten, _Rana-Arten, Lepus cuniculus) und bei vielerlei Erscheinungen (Koll0id- labilit~it des Serums und dessen Albumin-/Globulin-Quotient, Bildungs- verm•gen spezifischer Pr/~zipitine, schutzkolloide Wirkung des Lezithins, mancherlei Strahlungseinfltisse, Adsorptionsf/~higkœ des H/tmoglobins an die Erythrozyten, Lues und manche kachektische Erscheinungen, atrophische Zust/inde ira Kindesalter, S~E~NAcH-Verjtingung, Vorgang des Hungerns, der Entztindung, der Regeneration, der inneren Sekretion, Viskosit/ttsverhalten, diverse zytologische Erscheinungen, Vitalf/irbung u. a. m.), auch bereits in praktischer Anwendung (forensiseher Naehweis der Blutidentit/tt), experimentell dargelegt worden. Dabei wurde zumeist

414 P fe i f f e r

der Nachweis durch die 1V[ethode der Alkoholf lockung oder durch die

CH-Bes t immun i mit tels der vere infachten Ind ika to renmethode nach

MICHAELIS gefiihrt , se l tener wurden Viskosit~ts- o. a. Ver fahren heran-

gezogen. Auch v. TSCHERMAK (1924, S. 423) t r i t t daftir ein, ,,dafl

Al te rn und nat i i r l icher Tod eine . . . Fo lge der endogen begr i indeten,

exogen gef6rder ten Hys te res i s oder abs te igenden gelot ischen Ver~tnde-

r u n g e n der Plasmakol loide dars te l l t" . W i r haben also mit der e i n i g e r -

m a B e n g u t b e g r t i n d e t e n V o r a u s s e t z u n g d e r RU~I~KAschen H y p o -

t h e s e zu rechnen und sie nu r mit der s c h e i n b a r w i d e r s t r e i t e n d e n

A n s c h a u u n g v o n PEARSALL und PRIESTLEY in E ink l ang zu br ingen.

6. Die Azidi t~ts lage des op t ima len F l o c k u n g s v e r m 6 g e n s

Zuvor aber haben wir die elektroehemischen Bedingungen der vert RU~I~KX und seinen ~itarbeitern meistens untersuehten Floekungsreaktion niiher zu betraehten (vgl. 1)FEIFFER 1928, S. 76f.; 1929, S. 14f.). Dieser seit W. ]~ARDY gew(ihnlieh primiir auf e l ek t r i sche E n t l a d u n g der Kol lo id te i lehen zuriiekgefiihrte Prozeg wird nach der Theorie u S~OLUCHOWSKI's (1917) datait begriindet, dag aie Attraktionskr~fte zwischen den Teilehen naeh einffetretener ]~ntladung nieht mœ dureh elektrischœ Abstogungs- kri~fte ausgegliehen werden, Unter aen EiweiSœ tritt die Erseheinung hauptsi~ehlich bel Globulinen und Kaseinen auf 7 deren elektrisch neutrale Teilehen infolge ihres lyophoben Charakters nicht l~isungsbest:,indig sind, wiihren4 die mange lnde Aus- f l o e k b a r k e i t von Serumalbumin, Oxyhiimoglobin u. a. �9 p-~aximum dureh aie An- nahme gleicher Liisliehkeit ihrer Ionen und undissoziierten ~[olekiile zu erkl~ren sein wird. Bekanntlieh nithern sieh naeh ]~/[ICHAELIS und RO~r (1919) aie von den Wasser- hiillen befreiten Teilehen hydrophfler Kolloide dera hydrophoben Verhalten (Floekung aureh Elektrolyte ohne odœ dureh Niehtelektrolyte naeh Zufuhr elektriseher Ladungen). Wiihrend das Flockungsoptimum dureh ans bei der Salzbildung versehobene ~faximnm dœ Kurve des Dissoziationsrestes (p) bestimmt wird~ bleibt die Laffe des wahren IEP dabei unveri~ndœ (~)FEIFFER 1928, S. 781 1929, S. 6f.). Wie sehon angedeutet, handelt es sieh bel dem Floekungsnaehweis also ira ganzen um die Best immung des ~[aximums der iNeutral te i lehen (des Dissoziationsrestes), wenngleich in bestimmten Essigsiiure- Azetat-Gemisehen das Floekungsoptimum mit aem elektrophoretiseh bestimmten IEP zusammenfallen kann. Wenn E. WOHLISCH bel Untersuehung der BlutkSrperehensenkung beim Ubergange des Fibrinogens in aen Gelzustand zugleich mit der Entladung eine Verlagerung des Punktes miniraaler LSsungsstabfliti~t nach der neutralen Seite zu konstatiert~ se darf man diese Erseheinung wohl als Analogon zum Verhalten des Albumins bel der Denaturierung ansprechen. Innerhalb von Zellen kommt die Ausfiockung wegen ner iiberwiegena hydrophilen Natur des Pror ira allgemeinen erst bel Zutritt hSherer Salzkonzentrationen zustande. Doeh schlieSt das nieht ans, dag naeh Befunde.n vonr S. STRUGGER (1926; 1928) n. a. dureh Salze eine rein dispergierte Fiillung oder seltner die Bildung gTSfierer Granula hervorgerufen werden kann (vgl. L~PESCHKIN 1923, S. 5--44).

Auf die Bedenken, die gegen die Annahme des IEP oder gegen minimale L~isungsstabilitat der Kolloide te i lungsf i ih iger Zellen vorgebracht werden k~nnen, wird noeh zuriickzukommen sein (s. S. 417).

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teiluug pflanzl. Dauerzellen. ~ 415

7. Die Beziehungen zwischen Alterung und Entdifferenzierung

Zuerst sollte man annehmen, daB diese beiden Ph~nomene gegen- l~ufig seien, dal~ also n i c h t be ide d u r c h e ine Ann~Lherung an die Z o n e des I E P b e d i n g t sein k(innten, wie aus den angestellten Betrach- tungen abzuleiten ist (s. S. 413). R~~IS]~,~ nimmt fiir den Vorgang der Ent- differenzierung an, da6 ein geniigend intensiver Reiz die in der Ontogenese bereits erreichte Hysterese unterdrtieken oder wenigstens ihr weiteres Ansteigen hemmen kann. Wenn beispielsweise bei dœ Entztindung weniger differenzierte Zellformen auftreten, so f~llt hier nach Frl. VEJ~AROV~ (19~4) die Phase des Hystereseabfalles mit ]okaler Stoff- wechselsteigerung zusammen, deren Ursache in der zugleich erh0hten

4z!

4J

5

Fig. 6.

10 ;'8 2~ 37 q8 6g 8funden

Veriinderunffœ der CtI mit der Zœ im Verla~fe einer Entzii]ldun~. (Nach u163 1924.)

Dispersit~t gesucht wird (Fig. 6). W~hrend aber dabei anfangs die dis- similatorischen Prozesse iiberwiegen, resultiert sp~ter deren Ausgleich und so'gar Uberkompensierung durch die vorher zurticktretende Assimi- lation, so da6 der Dispersiti~tsgrad allmiihlich abnimmt, die Hysterese steigt und der Kondensationsvorgang die St~irung tiberwiegt. Dabei kommt es dann zu einer l oka l en U b e r a l t e r u n g tiber das normale Alter des betr. Gewebes hinaus.

Es wtirden also die Anschauungen von PEARSAZL und PRIES~LEY mit denen der R™ Schule zwanglos vereinigt werden k~innen, wenn man die an sich nicht unwahrscheinliche Annahme machen wiirde, da6 bel der E n t d i f f e r e n z i e r u n g in den P r o t o p l a s t e n der dissi- m i l a t o r i s c h e S t o f f w e c h s e l d a u e r n d den a s s i m i l a t o r i s c h e n tiber- wieg t . Restlos befriedigen wird aber diese Deutung nicht, weil dann selbst nach experimentellem Nachweise jener Voraussetzung, der auch noch aussteht, unter bestimmten Verh~ltnissen nicht leicht einzusehen w~tre, weshalb an andern Orten mit wahrscheinlich tiberhaupt meist dissimilatorisch gerichtetem Stoffwechsel, wie sie far die hShere Pflanze

416 I)feiffer

zahlreich namhaft gemacht werden k5nnten, die Entdifferenzierung unter- bleibt. Freilich lassen sich zur Erkli~rung dieser Unstimmigkeit we i t e re A n n a h m e n zu Hilfe nehmen, die hier aber nicht diskutiert werden sollen, weil wohl noch eine andere M(iglichkeit zur Vereinigung beider Hypothesen gefunden werden mag (s. den III. Abschn.).

Zusammenfassung von Ergebnissen des II. Abschnittes

7. Es wird on e iner Re ihe von E i g e n s c h a f t e n der Kolloid- phys ik u n t e r s u c h t , we lches Verha l tœ dem m e r i s t e m a t i s c h e n bezw. dem D a u e r z u s t a n d e igen t i iml i ch ist, d. h. es wird die Frage au�9 worin die Vorg~nge der Entdifferenzierung zur Wieder- au�9 des Teilungsrhythmus in kolloidchemischer Hinsicht bestehen. Soweit heute schon eine Entscheidung dartiber erlaubt ist, darf vielleicht angenommen werden, dafi die Daue rze l l e wie das t e i l ungs f i i h ige S t ad ium durch hohe, d a s j e n i g e sog le ich nach v o l l z o g e n e r T e i l u n g durch n iœ e l œ L a d u n g a u s g e z e i c h n e t ist.

8. Ferner wird die A n w e n d b a r k e i t des Begr i f fes des I E P auf ganze Ze l len und Gewebœ diskutiert, sowie die B e d e u t u n g des F l o c k u n g s o p t i m u m s kritisch untersucht. Dazu wird eine Charak- t e r i s i e r u n g der F a s t i g i a l t h e o r i e gegeben und eine K r i t i k i h r e r S t t i tzen begonnen. Schlie~lich wird gezeigt, wie mit der Fastigial- thœ die A n n a h m e der H y s t e r œ nicht sogleich in Ein- klang zu bringen ist.

III. Abschnitt

Diskussion zur Aufstel lung von Grundlinien einer physiko-chemischen _~rbeitshypothese iiber die Teilungs- and Entdifferenzierungsprozesse

Aus dem dargelegten G e g e n s a t z e z w i s c h e n der Fas t ig ia]= theo r i e und rien V o r s t e l l u n g e n der P l a s m a h y s t e r e s e mit dem Al t e rn erw~chst uns die Aufgabe nach e inem A u s g l e i c h e , den wir ara besten unter Anlehnung an die ira I. Abschaitt wiedergegebenen eigenen Versuche zur Erkennung der Vorgiinge bei der Entdifferenzierung and Teilung von Pflanzenzellen vornehmen. Indem wir nunmehr - - in Form einer in weiteren Untersnchungen zu priifenden �9 event, weiter auszubauenden • - - einen m(ig]ichen Ausweg aus den widerstreitenden Behauptungen der beiden Grundanschauungen aufzeigen


wollen, haben wir nicht nur die œ Deutungen zu entwickeln und a u f d ie e x p e r i m e n t e l l e n B e f u n d e a n z u w e n d e n , sondern auch zu versuchen, die bisher oft ziemlich unvermit te l t nebeneinanderstehenden frtiheren Anffassungen liber die Induktion von Teilungsprozessen zu verœ Dem gegenw~rtigen Stande der kolloidchemischen und physikalischen Erkl~rung der plasmatischen Lebenserscheinungen gem~l~ werden wir rien Adsorptionsvorg~tngen eine besondere Bedeutung zu- sprechen.

1. Die Bedeutung der Grenzfli~chenerscheinungen fiir d iePhys io logie des Protop]asten. - - Noch bis vor wenigen Jahrzehnr stand das A�9 der physiko-chemisehen Biologie beinahe aussehlie$lieh unter der Herrschaft der Lehrœ vom osmotischen irueke und griindete sieh auf die experimentellen Untersuchungen ~nd Dednk- tionen z. B. "con W. P~EFFER, VAN'T HOFF u.a. In dem dur eh die klassisehen Unter- suehungen von ARRHENIUS 7 WI. OSTWALD und ~NERNST gegebenen Ausbau client uns das Wissen vom osmotischen Drucke ja auch hente noeh als Basis fiir Forschungen an ~olekiilen und Ionen ira LSsungszustande. Durch die aufbliihende Kolloidchemie wurde indessen als weiteres ~roges Arbeifsfeld die Erforschung jener Teilchen (sogen. kolloid- disperser Systeme) ersehlossen, deren GrSSenordnung zwisehen dem Reiche der eehr LSsungen (Gebiet der molekular- und iondispersen Systeme) und dem mikroskopisehen Reiehe der grobdispersen Systeme liegt. Ira @ebiete der kollolddispersen Systeme des Protoplasmas haben wir uns nun ganz besonders mit den dort charakteristischen Grenzfl~ehen- nnd Kapil]arphiinomenen zu befassen, zu deren wiehtigsten Formen die Adsorptions- erscheinungen zu rechnen sind. Damit ist gleichsara der Hintergrund fiir die hier zu entwiekelnde Arbeitshypothese gefunden.

2. D ie p h y s i k o - c h e m i s c h e K o l l o i d l a g e v o r u n d n a c h d e r Z e l l t e i l u n g . - - Eigentl ich k0nnen nach den ge]~tufigen kolloidchemischen Vorstellungen der I E P und das 0-Maximum wegen der dabei zu kon- statierenden geringsten L0sungsstabilit~t der Kolloide nicht gut eine S t e i g œ d e r z e l l u l ~ r e n F u u k t i o n einschliel~en (Bo~_s, 1928, S. 23; PFEIF~ER 1928, S. 92L, 1929, S. 27 f.), sondern mtissen, wie R™ folgert, ira Endeffekt zur Strophogenesis (zu Altern und nattirlichem Tode) durch Koagulation fiihren. Mit erh0hter Gesamtleistung des Proto- plasten braucht nun �9 die Beziehung zwischen Membranladung and Plasmaleistung nicht parallel zu gehen.

Indem eine ~ul~erliche Kennzeichnung der physiko-chemischen Um- wertung des Protoplasten ers t mit und nach der Teilung bekannt ist, scheint uns ara ehesten die Annahme m0glich, dag der Protoplast der M e r i s t e m z e l l e in de r A z i d i t ~ t t s l a g œ am m e i s t e n v o m I E P e n t - f e r n t ist, und das schliel~t nach den iiblichen Vorstellnngen ein M a x i m u m d e r A d s o r p t i o n s f / i h i g k e i t fiir Salze und Enzyme ein. In Zusammen-

418 Pfeiffer

hang datait wiirden beispielsweise die maximale Festlegung und also Herausziehang dieser Substanzen aus dem Stoffwechsel, aber auch die Erniedrigung der Oberfl~chenspannung und ebenso die gesteigerte Per- meabilit~t und schliel~]ich die Zunahme desosmotischen (und Turgor-?) Druckes und des QuellungsvermSgens (R. HER~rWIGS ,,Teilungswachstum") stehen. Auch fiir den Kern wtirden wir erhShte Hydratation und wohl auch Solvatation der Kernkolloide und gesteigerte Karyotinsynthese unter Aufnahme geeigneter Baustoffe nus dem Zytoplasma anzunehmen haben und vielleicht ebenfalls erh0hte Permeabilit~t und Quellung. Im allgemeinen das entgegengesetzte Verhalten wiirde dann den phys iko- chemischen Z u s t a n d des P r o t o p l a s t e n sog le ich nach v o l l z o g e n e r T e i lun g charakterisieren: st~rkste Ann~herung an den IEP, maximalen Adsorptionsrtickgang nnd daher Befreiung von Enzymen und/oder Salzen als Katalysatoren der sogleich einsetzenden Wachstumst~tigkeit, ferner Quellungs-, osmotisches und Viskosit~tsminimum. Das mit der Ann~herung an den IEP durchlaufene Flockungsmaximum stellt alsdann vermutlich das Stadium derWandbildung da l

3. S t e l l n n g n a h m e zur F a s t i g i a l t h e o r i e . -- Wenn unter der Fastigialtheorie entsprechend ihrer urspriinglichen Fassung ver- standen wird, da6 die Kolloidampholyte der Protoplasten sich t e l lender Zellen dem IEP ara weitesten gen~hert sind, so stimmen unsere Schlu6folgerungen datait nicht tiberein. Wir meinen vielmehr, da6 die m a n n i g f a c h e n Aufgaben , die das Z y t o p l a s m a w~hrend des T e i l u n g s p r o z e s s e s zu l e i s t en bat , œ w a h r s c h e i n l i c h s t a r k e E n t f e r n u n g von jenem A z i d i t g t s w e r t e e r fo rde rn . Anderer- seits aber ist nach unserer Auf�9 die unmittelbar mit dem Teilungs- vorgange verkniipfte Folge eine erhebliche Verschiebung in der Richtung des IEP (bel der Wandbildung der Tochterzellen vielleicht sogar die Erreichung dieses Zieles). Allerdings soli die azidotisch gerichtete Variation der Ionenlage unerlgfilich sogleich nach vollzogener Teilung von einer invers gerichteten Verschiebung abgel6st werden.

Indem die natiirlich gegebenen Verhgltnisse bei Untersuchung pflanzlicher Teilungszonen h~nfig offenbar ein Uberwiegen der in jenem Augenblicke gerade nicht in Teilung begriffenen Elemente zeigen kSnnen, wird es nicht verwundern, wenn die von der Fastigialtheorie im ur- sprtinglichen Sinne geforderte Aziditgtslage gelegentlich scheinbar dennoch nachgewiesen werden kann. Auf diese und verwandte Beziehungen wird bel der Fortsetzung der Untersuchungen noch zurtickzukommen sein. - -


Die von unserer Arbeitshypothese gemachten Annahmen b e s t ~t t i g e n t ibrigens insofe rn die B e h a u p t u n g e n der F a s t i g i a l t h e o r i e , als auch wir eine Ann~hœ an den IEP der Kolloidampholyte des Zyto- plasmas als w ich t igen T e i l s c h r i t t im Laufe eines Tei lungs- p rozesses und als unerl~61iches Glied im Teilungsrhythmus voraus- sctzen. Es leuchtet ein, welche Schwierigkeiten dem exakten Nachweise solcher Vorstellungen als Realit~ten nach dem heutigen Stande der Technik entgegenstehen mtissen, wird dabei doch das Ionengleichgewicht nicht mehr statisch, sondern extrem dynamisch aufgefa6t. Diese Verh~ltnisse miissen uns auch bei der Beurteiiung den geringen bisherigen Ergeb- nissen gegeniiber bescheiden machen.

4. Die h y p o t h e t i s c h e n Kol lo idvorg~nge bei der Te i lung von Pro top las ten . - - Bei einer derartigen Deutung der vorliegenden sp~rlichen Befunde kann der Determinationsfaktor fiir die Zellteilung nur in einem Agens gesehen werden, das die hypothetisch geforderte Umstimmung zu bewirken vermag. Wœ an Zellen trotz tiberaus verschiedener Kern/Plasmaanteile der Eintritt von Teilungen konstatiert wird, so bedarf es dazu der Anwesenheit g e w i s s e r - qualitativ wohl kaum zu beschreibender - - Substanzen oder der von ihnen abh~ngigen Kr~fte, um den abweichenden Teilungsrhythmus zu erkl~ren. Leider sind wir in dieser Hinsicht noch sehr auf blol~e Vermutungen angewiesen. Denn jedes der betrachteten physiko-chemischen Momente kann fiir sich eine StSrung der gegenseitigen Beziehungen und datait einen Teilungs- proze~ induzieren, und es niitzt nicht riel, etwa die Bedingtheit ge- steigerter Quellung durch 0xydationsprozesse nachzuweisen~ so lange nicht letztere als wichtigste Ursache der Lebenst~tigkeit betrachtet werden k~nnen. In demselben Sinne k6nnten auch die Verminderung der Ober- fl~chenspannung oder der Viskosit~t o. a. Kolloidveriinderingen die prim~re Ursache des Ungleichgewichtes sein. Allgemein aber werden wir datait zu rechnen haben, da~ eine i ibe r s t e ige r t e Adsorp t ions- v e r s t ~ r k u n g gegeniiber hinzutretenden Salzen (oder Enzymen) oder eine i i be r s t e ige r t e H y d r a t a t i o n die gew6hnlichen Plasmafunktionen

zum Stillstand bringen mtissen; denn letztere sind nach den gel~ufigen Vorstellungen nnr ira Gebiete m~t6iger Hydratation und vermutlich also auch allein im Bereiche eines begrenzten Adsorptionsverm~igens m6glich. Wir k~innen also auch folgern, dal3 eine zu s t a rke Ladungse �8 weil diese Eigenschaft ira allgemeinen mit zunehmender Hydratation symbat geht, dem Funk t ionsve rm( igen der P lasmakol lo ide gegen-

420 Pfeiffer

l~uf ig ist. Der Teilungsprozefi entspricht also einer solchen Beein- flussung, die eine irgendwie bewirkte Entladung 1) zur Folge hat.

Vermutlich wird dazu ab› auch eine voriibergehende Beladung ftihren k0nnen, soweit sich eine solche ira Rahmen physiologischen Ge- schehens h~lt; denn dadurch k6nnte der normale Te i lungsrhy thmus b e s c h l e u n i g t werden.

5. P h y s i k o - c h e m i s c h e C h a r a k t e r i s i e r u n g des E n t d i f f e - r e n z i e r u n g s v o r g a n g e s von P r o t o p l a s t e n . - Es ist b› aus- gefiihrt worden, dal~ wir unter der Entdifferenzierung die V o r b e r e i t u n g zu e r n e u t e r T e i l u n g s b e r e i t s c h a f t zu verstehen haben. In unserm Sinne umfassen die Entdifferenzierungsph~nomene sohin jenœ Er- scheinungen, welche e ine e t w a du rch zu we i t g e s t e i g e r t e H y d r a - t a t i o n 2) ftir T e i l u n g e n unfi~hig g e m a c h t e K o l l o i d l a g e r e s t i t u - ieren . Das kann nach unsern Ableitungen beispie]sweise auf dem Wege einer Hydratationsverminderung vor sich gehen. 0der wir fassen als Ursache des Unverm5gens zu Teihmgen eine iibersteigerte Adsorptions- verst~rkung auf, welche alsdann bei der Entdifferenzierung einen Rtick- gang durch eine irgendwie zu begrtindende StSrung in den Kolloid- beziehungen des gesamten Systems erfahren wird. Allgemein wird also geschlossen, dag eine Entdifferenzierung eine vorl~ufig zuerst m/~Bige V e r s e h i e b u n g de s g e s a m t e n G l e i c h g e w i e h t e s in d e r s e l b e n R i c h t u n g e in sch l i eB t , wie sie f a r rien Te i lungsp roze i~ abge - l œ w o r d œ ist . Dag die verschiœ Protoplasten nicht alle gleich leicht in den fiir die Aufrechterhaltung des Teilungsrhythmus erforderlichen Zustand gezwungen werden k0nnen, wird an der unterschiedlichen Menge und vor allem der Art der Plasmakolloide, an der jeweiligen Adsorptionsbindung und tiberhaupt an dem gerade gegebenen Zusammenwirken aller der erwi~hnten kolloiden Zustandsmerkmale liegen

1) Nicht immer aber braucht nm~ eine solche zur Teilung zu �9 Die ex- pel~menielle Induk™ des Vorganges durch Verwendung von Niehtelektrolyten (Nareo- ticis in sehwachen Dosen) miissen wir wohi vorl~ufig derart deuten, dag eine direkte Einwirkung auf die Hydratation, vielleicht in�8 einer Permeabilit~itssteigerung,. vorliegt. Dafiir sprieht aueh die ~[Sgliehkeit der UmkeM'tmg des Versuchsergebnisses nach Verwendung derselben Substanz in h~herer Konzentration (rg1. die Zusammen- fassung bel LEvu 1921, S. 107). Sehlie$1ieh aber bœ ja eine Hydratations- versehiebang in gewisser Weise aueh eine Ladungs~nderung (s. S. 405, 419).

.2) Nur in Hinbliek auf das Teilungsgeschehen ist dieser Ausdruek hier gebraueht worden. Ein solches Verhalten braueht sich also auf das VermSgen einer Hydratationssteigerung ira ganzen nieht zu erstreeken.


miissen. Speziell den Meristemzellen mufl eine p e r i o d i s c h stark wechselnde Azidit~ttslage ihrer Ampholyte allgemein eigenttimlich sein.

6. G e m e i n s a m e B e l e u c h t u n g der w i c h t i g s t œ T h e o r i e n liber die Ursache der Ze l l t e i l ung . - - Den vorstehenden Gedanken- g~ngen ganz ~thnliche finden wir von BOAS (1998, S. 78) als Hypo- these ftir die E n t s t e h u n g der p f l a n z l i c h e n P e r i o d i z i t ~ t und die W i r k n n g s w e i s e der T r e i b m i t t e l ansgesprochen. Neben einer ersteu Phase der Periodizit/~t infolge iibersteigerter Adsorptionsverst~trkung (,Lahmlegung des Zel]betriebes durch Absorption katalytisch wirkender Stoffe") nimmt er eine zweite an, bel welcher infolge des Adsorptions- riickganges der Zellbetrieb erneut katalysiert wird. Der Mechanismus der Zu- und Abnahme des Adsorptionsverm6gens wird dabei dem Ein- f lusse des A l t e r s auf die Kol lo ide zugeschrieben. Eine solche Annahme geniigt aber allein nicht, un3 den Anstot3 der anormalen Meristematisierung von Dauerzellen befriedigœ zu erkl/iren. Wir fiihren dafiir als hypothetischen Faktor die B œ des Hy- d r a t a t i o n s - oder des L a d u n g s z u s t a n d e s ein. DieweitereAnalyse dieses )/fomentes im Zusammenwirken der mehrfach besprochenen Faktoren soll und kann hier hente noch nicht durchgefiihrt werden, da die anf- genommenen Untœ noch keineswegs zu einem Abschlul~ ge- kommen sind, der ein bestimmtes Ergebnis erwartœ l~tl]t.

Mit der genannten BoAsschen Theorie hat die hier vertretene Arbeitshypothese also die Annahme des Einflusses des Adsorptions- rtickganges und daher auch die M6glichkeit der Voraussage von Teilungs- vorg~ngen in den F~llen dœ ABDERttALDENschen A d s o r p t i o n s v e r - dr~tngung gemeinsam. Die Wirkung der Treibmittel auf die St6rnng der normalen Periodizit~tt will BOAS n~mlich in ganz verstandlicher Weis› mit dem letztgenannten @eschehen erkl~ren (Wirkung zahlreicher oberfl/ichœ Narcoticis). Der Zuckeranstieg, der als Folge des Stiirkeabbaues eintreten kann, soll durch Befrœ gewisser an die Sfftrke gebandener Katalysatoren (vielleicht Phosphate) wirken. Die Treibf~higkeit von Blaus~ture soll durch Beeinflussung des an Ober- fl~chen sich abwickelnden Atmungsprozesses, die Wirkung traumatischer Eingriffe durch Mobilisation der Zellbestandteile infolge eingetretener Destruktionen, der Einflul~ des Warmbades und der Strahlungen durch beschleunigtes Altern der Kolloide und datait erzielten beschlennigten Absorptionsriickgang erkl~rt werden, und eine/ihnliche Wirkung soll etwa den HABEI~LANDTschen Hormonen zukommen (BoAs, a. a. O. S. 79--81).

422 Pfeiffer

In gleicher Weise m5chten wir dann aber aueh die bisherigen Auffassungen, nach welchen die B e d i n g u n g der Z e l l t e i l u n g die An- stauung von Assimilaten ist ( S u f f l a m i n a t i o n s t h e o r i œ 1); vgl. PFEIFFER 1926a, S. 79, 82, 86; 1926b, S. 15; 1927b), m i t dem datait zu ver- kniipfenden Einflu$ auf das Adsorptionsverhalten erkl~iren. Die LINS- BAUER S che D e d i f f e r e n z i e r u n g s t h e o r i e von der Gleiehgewichtsst~run g zwischen Wachstum und Teilung wird in unserer Arbeitshypothese zu einer kolloidchœ zu fordernden Notwendigkeit. Mancherlei a n d e r e G e w e b e b e z i e h u n g e n , wie entsprechender 0-Gœ Verh~iltnis geradœ bestimmter chemischer Elemente oder Radikale, Verminderung der Ober- fl/ichenspannung u. a. m., k5nnen ebenfalls leicht nach demselben Er- kl~irungsprinzip eingegliedert werden, wie denn dabei auch filr die HABERI~ANDTschen H o r m o n e eine ungezwungene Einordnung m5glich wird. Ferner gelten die Annahmen der F a s t i g i a l t h e o r i e mindestens in dem modifizierten Sinne, dal sie das Verhalten vor und naeh der Zellteilung beschreiben, wenngleieh die œ dort angenommenen C~-Gradienten nur in beschr~nktem Grade - - n~mlich durch diœ Ver- schiedœ der xylematischen und phloematischen Derivatœ des Kam- b i u m s - aufrecht erhalten werden k~nnœ Es diirften sich also wohl a l le b i s h e r i g e n A n s c h a u u n g e n iiber die T e i l u n g s u r s a c h e n von P r o t o p l a s t e n ohne gr~l~ere Denksehwierigkeiten eingliedern lassen, und der aufgefundene Widerspruch der Fastigialtheorie zu Rfi~I6~:As H y s t e r e s i s t h e o r i e wird ebenfalls leicht beseitigt.

7. D e u t u n g de r g e w o n n e n e n E r g e b n i s s e d u r c h die ange - n o m m e n e A r b e i t s h y p o t h e s e . - - Vor allem aber glauben wir au]er den bisherigen Auffassungen und Theorien auch die hier (s. S. 403) zu- sammengetragenen Resultate nach der aufgestelltœ Hypothese deuten zu kOnnen. Die etwa von ihr geforderte physiko-chemische ™ heit der Protoplasten von Dauer- und Meristemzellen haben wir zuvor bereits aus deren p h y s i o l o g i s c h e m V e r h a l t e n g e g œ expe r i - m e n t e l l e n E i n g r i f f e n (S. 386) abgeleitet. Das gegeniiber der Cy- an oph i l i e der Kerne ungleiche Verhalten selbst benachbarter Meristem- zellen scheint ein unmittelbarer Ausdruck- der in der Ladung bezw. in der Azidit~itslage iiberans variablen Plasmakolloide gœ in lebhaft sich teilenden Zellen zu sein (S. 389). Der Gedanke d e r W a n d b i l d u n g als Folge der in dœ N~ihe des IEP anzunœ Flockung von Kollo-

x) Von lat. sufflamino -- durch einen Hemmschuh hindern.

Ex!oerim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pfianzl. Dauerzellen. I 423

iden ist schon h~tufig hypothœ angenommen worden. Die ira allgemeinen aber nicht unbetr~chtliche Entfernung der Kolloidampholyte meristematischer Zellen von ihrœ IEP, die wir ans den wohl un- bestritten gr(i6eren Leistungen dieser Elemente soeben gefolgert haben, ist schon durch den Verg le ich der g e f u n d e n e n C~-Werte mit der a b g e s c h ~ t z t e n Lage des U m l a d u n g s p u n k t e s (S. 392f.) recht gut begrtindet, auch wenn das Bemtihen, das I m b i b i t i o n s v e r m S g e n und die S a u g k r a f t der Plasmakolloide zur Bestimmung des IEP ebenfalls anszuwerten, noch nicht gelinien wollte (S. 396,398). Indem das geringere Imbibitionsverm~igen der Meristemzellen beinahe ira Gegenteil auf eine sffirkere Ann~herung an den IEP der Plasmaampholyte hindeuten kSnnte, wird durch die weiter angestel]ten Saugkraftbestimmungen die Kom- pliziertheit der dabei bertihrten Verhi~ltnisse und unsere noch so geringe Einsicht in sie deutlich, indem in jener Hinsicht Meristeme und Xylem einander niiher stehen, als ans den sonst gew~ihnlich gefundenen en gen B e z i e h u n g e n zwischen T e i l n n g s z o n e und Ph loem abzuleiten w~ire. Wenn w�8 zu der vorstehend ausgebauten bezw. modifizierten Fastigial- theorie gelangen, so kSnnen wir auch noch darauf verweisen, dafi die grundlegende Vorstellung des Teilungsprozesses als einer Dehydratation - - von welcher die Fastigialtheorie ursprfinglich a u s g e h t - nicht ohne hier experimentell begrtindete Bedenken aufrecht erhalten werden kann (vgl. S. 383f.). Wir miissen freilich bedauern, daB datait die Einfachheit der von der Fastigialtheorie frtiher behaupteten Beziehungen einer so e r h e b l i c h e n K o m p l i z i e r t h e i t weicht, daB in der vorliegenden ersten Untersuehungsreihe das aufgeworfene Problem kaum erst in den An- f~ngen beantwortet werden kann.

Zusammenfassung z u m III. Abschnitt

9. Die Diskussion ftihrt zu dem Ergebnis, dal die b i s h e r i g e n T h e o r i e n der Entdifferenzierung, die sich groiienteils mit der schwer davon zu trennenden Zellteilung befassen, l e i ch t in d ie e n t w i c k e l t e A r b e i t s h y p o t h e s e e i n g e o r d n e t werden k~innen, wobei durch eine solche Verbindung aller der .bisherige Gegensatz, in dem manche zu- einander standen, fort�9 Die angestellten eigenen Untersuchungen lassen ebenfalls einœ einfache Erkl~trung zu.

10. Es wird dargelegt, dal das W a c h s t u m de r g e t e i l t e n T o c h t e r z e l l e durch Salze (oder Enzyme?), die infolge des mit der Ann~ther~ng an den IEP eingetretenen Adsorptionsriickganges frei

4~4 Pfeiffer

werden, a n g e r e g t wird. Dabei unterliegen die Salze ira Sinne von BOAS teflweise einer erneuten AdsoI:ptionsbindung und bewirken so letzten Endes einen Funktionsstillstand, der alsba]d eintritt, wenn die Kol]oide gegeniiber f re ien Salzionen iiberwiegen.

11. Es wird angenommen, da6 dann in fo lge e ine r auf ver- s c h i e d e n e m Wege m6g l i chen H y d r a t a t i o n s - oder L a d u n g s - a bnahme eine T e i l u n g b e w i r k t werden mufi. Als damit verkniipfte F o l g e e r s c h e i n u n g wird die Anniiherung an den IEP der Plasma- ampholyte und in�9 ein Adso rp t ions r i~ckgang ftir Salzionen (oder Kolloide) erschlossen. Einem solchen Geschehen wird dann wiederam ein Wachstum folgen miissen, so dal] dieses als notwendige Wirkung der Teilung erkannt wird.

12. E n t d i f f e r e n z i e r u n g ist alsdann d e r j e n i g e Vorgang , bel welchem eine derartige Modifikation der Kolloidampholyte von Dauer- protoplasten eintritt, da6 durch schon g e r i n g e L a d u n g s v e r s c h i e b u n g das Verm~gen zur A u f n a h m e des T e i l u n g s p r o z e s s e s zur i ick- g e w o n n e n wird, nachdem jene F~ihigkeit infolge tibersteigerter Hydra- tatioI1 oder wegen der datait verkniipft zu denkenden andern physiko- chemischen Eigenschaften der Plasmaampholyte verloren gegangen war. Praktisch nur schwer davon zu trennen ist der ~hnlich sich abwickelnde T e i l u n g s p r o z e 6 an ~uflerl ich mit D a u œ i i b e r e i n s t i m m e n - den E l e m e n t e n , die noch nicht zu optimaler Hydratationssteigerung ihrer Plasmakolloide gelangt sind und durch geringe Beladung u. U. zu einer B e s c h l e u n i g u n g des T e i l u n g s r h y t h m u s angeregt werden kSnnen.

Schlu6wort

Es bleibt zu wiinschen, da6 schon die vorstehende AufroUung der schwebenden Fragen die K o m p l i z i e r t h e i t der mit den Teilungs- prozessen so gut wie mit den Erscheinungen bei der Entdifferenzierung verbundenen physiko-chemischen Ver~nderungen deutlich zum Ausdruck gebracht hat. Wenn auch erst wenige der mit mancherlei Schwierig- keiten ringenden Untersuchungen zu einem einigermaI~en greifbaren Resultat gefiihrt haben, so wird doch gehoff t , da6 ftir die ,,sehr er- wiinschten . . . genaueren Untersuchungen liber die Vorgiinge der Zell- verjiingung" (KUsTER 1995, S. 309) durch unseren vorstehenden Be- richt ein e r s t e r Schritt zu sp~iterer umfassenderer Kenntnis gewonnen worden ist.

Experim. u. r Unters, iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pflanzl. Danerzellem I 425

Wir haben weiter zum Schlusse zu bemerken, dag die Betrachtung der von der entwickœ Arbœ geforderten Ladungsver- schiebung, als deren Ausdruck hier h~tufig e ine C~-Veri~nderung erw~hnt worden ist, nicht den Eindruck erwecken darf, als ob dabei in dem Gegenspiel von H" und OH ~ der einzige Faktor gesehen wtirde. Viel- mehr sel besonders hervorgel�9 dag event, der Synergismus be- s t immter u n g l e i c h w e r t i g e � 9 Ionenpaare, wie etwa dasVerh~ltnis der K" zu den Ca" ', zu dem gleichen Effekt �9 mug. Die datait gegebene weitere Komplizierung aueh nur anzudeuten, roui3 aber der weiteren Untersuchung des angeschnittenen Fragenkomplexes tiberlassen bleiben. Dabei werden dann auch die in der Literatur niedergelegtœ Erfahmngen tiber dus Auftreten karzinomat(iser Bildungen (die nicht immer nur die Aziditi~tsverschiebung ira Medium, wie bel den ktirzlich in dieser Zeitschr. besprochenen Beobachtungen von REDING und SnOSSE, betreffen) besonders zu wiirdigen sein.

Wichtigere Literatur

1. AUERBACtt t~., 1927, Elcktrostatiseh geladenc Grenzfl~chen. Kolloidzeitschr. 4:3, 114. 2. BAUEtr ERWIN, 1924a, Die physikalischen Voraussetzungen der hysteretisehen Vc�9

iinderungen. Arch. f. ~nikrosk. Anat. u. Entw.-Meeh. 101, 483. 3. - - 1924b, Versuche zur Theorie der vitalen-letalen F~rbung und ihres Zusammen-

hanges mit hysteretischen Vorg~ngen. Ibid. 1017 521. 4. - - 1924 c, t~Tber die FSrderung de:" Zellteilung mittels der Vermindœ dœ Ober-

fli~chenspannung des umgebenden )/[ediums. Ibid. 101, 541. 5. BoAs, FR.~ 19287 Die Pflanze als kolloides System. Freising-Miinchen. 6. BUYTENDIJK, ~F. J. J. und WOERDEMAN, ~ . W., 1927, Die physiko-chemischen Er-

scheinungen w~hrend der Eientwicklung. I. Die 3Iessung der Wasserstoffionen- konzentration. Areh. f. mikrosk. Anat. u. Entw.-3~eeh. 112, 387.

7. CItILD 7 C. ~/[., 1915, Individuality in organisms. Chieago. 8. Duz~,l~ 7 J.7 19237 Einfiuil des Alters auf die Kol]oidlabilitiit des Blntserums ira

Si~uglingsMter. Abdr. ans Jahrb. f. Kinderheilk. 100. 9. FAUR~-FI~EMIET, E., 1925, La cin› du d› ]~[ulti#lication cellulaire

et croissance. Paris. 10. }0ULMER, ~E. I., 1925, The effect of ammonium salts upon the growth of yeast af

various tempcratures. Colloid Sympos. Monogr. 2, 204. 11. Ca-ICKLHORN, J. und UMRATH, K. 7 1928, 3~essung elektrischer Potentiale pflanzliehcr

Gewebe und einzelner Zcllen. Protoplasma ~, 249. 12. I~EILBRUNN, L. V. 7 1923, The clectrical charges of protoplasm. Amer. Journ. Phys.

6~t, 481. 13. - - 1928, The colloid ehemistry of protoplasm. Protoplasma-Monogr. 1. Berlin. 14. KELLER , R., /925,._Die Elektrizit~tt in der Zelle. 2. Aufl. N~thrisch-Ostrau.

Protoplasma. VI 28

426 P f e i f f e r

15. K™ ALFR., 1917, Uber die Beziehungen zwischen Plasmateilung and Kernteilung be�8 AmSben. Zool. Anzeig. 48, 198.

16. KgSTER, E., 1921, Uber Schwellungsdeformationen bei pflanzliehen Ze]lkernen. "Zeitsehr. f. w�8 ]~ikrosk. 38, 350.

17. - - 1924, Experimentelle Physiologie der Pflanzenzelle. In ABDERHALDEN, Handb. d. biol. Arbeitsmeth. XL 1, 961.

18. - - 1925, Pathologisehe Pfianzenanatomie. 3. Aufi. Jena. 19. LEPESCHiKIN, W , 1923, The constancy of the living substance. Pragae. 20. LEVY, F , 1921, Neutre Untersuchungen auf dem Gebiet dcr Zellteilungsphysiologie.

Naturwiss. 9, 105, 21. LILLIE, i~. 8. and CATTELL, W., 1925, The conditions of aeidifications of unfertilized

Starfish eggs by the eleetric carrent. Biol. Bull. 49, 100. 22. LINSBAUER, K., 1916, Die physiologischen Arten der Xeristeme. Biol. Zentralbl.

se, 117. 23. MARTIN, S. H., 1927, The hydriou concentration of plant tissues. I I I . The tissues

of He]ianthus anuuns. Protoplasma 1, 497. 24. MEIER, H. F. A , 1921, Effect of direct current on ce]ls of root tip of Canada ficld

pea. Bot. Gaz. 72, 113. 25. :MEND•201 P., 1926, Constantcs › et physiologie cellulaire du foie des

Cobayes en gestation et de ]eurs embryons. Compt. rend. Soc. biol. 94, 414. 26. ~ICHAELIS, L., 1920, L%er den heutigen Stand der a]lgemeinen Theorie dœ histo-

logisehen F~rbang. Arch. f. mikrosk. Anat. 9~, 580. 27. - - and RONA, 13. 1919, Erweiterung der Theorie des isoelektrischen Punktes.

Biochcm. Zeitscim 94, 225. 28. I~AYLOR, ERNST E, 1926, The hydrogcn-ion concentration and thc staining of sections

of plant tissue. Amer. 5ourn. of t~ot. 13, 265. 29. PAULI, WO., 1920, Kolloidehemie der EiweiI~kSrpcr. 1. Dresden and Leipzig. 30. PEARSALL, W. H. and PmESTLEY, 5. H., 1923, Meristematic tissues and protein

iso-electric points. New Phytol. 22, 185. 31. - - - - 1925, 8ome protr properties of plant protoplasm. Brit. Journ. exper. Biol.

2, 347. 32. PESERICO, E., 1926, Modificazioni della conduttivita de]la ghiandola sottomasce]lare

durante la funzione. Arch. Ski. biol. 9, 184. 33. PETERSCHILKA, F., 1924, ~�9 die Kernteilung usw. bel Rhizoclonium hierogly•hicum

KUTZ. Arch. f. Protistenk. 47, 325. 34. PFEIFFER~ ]~ANs, 1923, Dedifferenzierungen bel atypischem Dickenzuwachs von

Fflanzen. Biol. Zentralbl. 48, 528. 35. - - 1925, Grundlinien zur Entwicklungsmechanik der Pflanzengewebe. Ber]lu. 36. - - 1926 a, Studien zut entwicklungsmechanischen (kausalcn) Anatomie von FoIge-

meristemen der Pflanzen. Abh. Nat. Ver. Bremen 26, 73. 37. - - 1926b, Das abnorme Dickenwaehstvan. In K. LINSBAUER, ttandb, d. Pfl.-Anat.,

2. Abt., 2. Teil, 9. Berlin. 38. - - 1927 a, Dcr gegœ Stand der kolorimetrischen Azidimetrie in der Gewebe-

physiologie. Protoplasma 1, 434. 39. - - 1927b, Beitr~ge zur kausalen Begriindung der abnormcn Verdickungsschcmata

der Pflanzenachsen. Festsehr. H. H. 8CHAUINSLAND: 8. 41. Bremen. 40. - - 1928: Elektrizit~tt und Eiwei$e, insbesondere des Zcllplasmas. Dresden und Leipzig.

Experim. u. theoret. Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung pflanzl. Dauerzellen. I 4~ 7

41. t)FEIFFER, ]=[ANS, 1929, Der isoelektrische Punkt von Zellen und Geweben. Biol. Reviews 4 i 1 (Cambridge).

42. PISCl4INGER, ALFR., 1926, Die Lage des isoelektrischen Punktes histologiseher Elemente als Ursache ikrer versehiedenen Farbbarkeit. Zeitschr. f. Zellforsch. n. mikrosk. Anat. 3, 169.

43. PR~T, S., 1922, P]asmolyse und Permeabilitgt. Biochem. Zeitsehr. 128, 557. 44. - - 1926, 0 p�9234 rfistu a bun•233 d• Sbornlk p}~rodovœ 2, 103. 45. - - und ]~ALKOYSK~, K. i~[., 1927, Ursachen des Waehstums und der Zellteilnng.

Protoplasma 2, 312. 46. PRIESTLEY, J. H., 1928, The meristematic tissues of the plant. Biol. Reviews 3, 1. 47. REA, ~[. W. und SMALL, J., 1927, The hydrion concentration of plant tissues. V.

The tissues of Vicia Faba. Protoplasma 2, 45. 48. ROBERTS0N , 'P. B., 1923, The ehemieal basis of growth and senesr Philadelphia. 49. R~~ISKA, YLAD., 1917, Beschleunigung der ttgutung dnrch Hunger. Ein Beitrag

zum Studium des morphologischen .~[etabolismus nnd der Verjiingungsfrage. Arch. f. Entw.-]geeh. t2, 671.

50. - - 1922, Uber Protoplasmahysteresis. Pfliigers Areh. 194, 153. 51. - - 1924, Die Protoplasmahysteresis als Entropieerscheinung. Arch. f. mikrosk. Anat.

u. Entw.-Meeh. 101, 459. 52. - - 1925~ Seine remarks te the analysis of the determiner of duration of lire. ~em.

volume 100 th birthday J. G. ~-u Prague. 53. - - 1927, Physiologische Gradienten und Protoplasmahysteresis. Areh. f. mikrosk.

Anat. u. Entw.-~Iech. 112~ 247. 54. SCHADE, ]=[�87 1920, Dit physikalische Chemie in der inneren }Iedizin. Dresden

und Leipzig. 55. SCHILBERSZKY, K., 1892, Uber kiinstlieh hervorgerufene Bfldung seeund~rer (extra-

fascieulgrer) Gefg~biindel bei Dicotyledonen. Ber. d. Dtsch. Bot. Ges. 10, 424. 56. SIlgON, S.V., 1920, Uber die Beziehungen zwischen Stoffstauung und Neubildungs-

vorggngen in isolierten Blgttern. Zeitschr. f. Bot. 12, 592. 57. SMOLUCttOWSKI, ]~. V., 1917, Versueh einer mathematisehen Theorie der Koagulations-

kinetik kolloider LSsungen. Zeitsehr. f. physik. Chem. 92, 129. 58. STRUGGER, SIEGFR., 1926, Untersuchungen iiber don Einflu~ der Wasserstoffionen

auf das Protoplasma der Wurzelhaare von Hordeum vulgare L. (2). Sitz.-Ber. Akad. Wien, math.-nat. K1. (2) 135, 453.

59. - - 1928, Ebenso II . Ibid. (2)137, 143. 60. TISCttLER, C~., 1922, A1]gemeine Pflanzenkaryologie. In K. LINSBAUER, Kandb. d.

Pfl.-Anat., I. Abt., 1. Teil, 2. Berlin. 61. TSCHERI~AI~, A.Y., 1924, Allgemeine Physiologie, 1, 2 (Morphologisehe Eigensohaften

der lebenden Substanz und Zelhlarphysiologie). Berlin. 62. ULEItLA, VL�92 1928, Geweberegulation bel Sukknlenten. Ein Beitrag zur Frage

des isoelektrisehen Punktes der Pflanzenzelle. Protoplasma 8, 469. 63. URSPRUNG, A., 1923, Zur Kenntnis der Saugkraft. VIL Ber. d. Dtseh. Bot. Ges.

tl~ 338. 64. - - und BbUM, G., 1916, Zur Methode der Saugkraftmessung. Ibid. ~ , 533. 65. - - - - 1918 a, Zur Kenntnis der Saugkraft. I I . Ibid. 36, 577. 66. - - - - 1918b, Bespreehung unserer bisherigen Saugkraffmessungen. Ibid. 86, 599.

28*

428 P f e i f f e r , Unters. iib. d. Entdifferenzierung u. Teilung usw. I

67. VEJNAROVs E., 1924, ~bcr Protoplasmahysterese bel Entziindungsvorg~ngen. Arch. f. mikrosk. Anat. u. Entw.-Mech. 101, 499.

68. VL€ I~RED~ Sur les variations de ]'indice dt re�9 de l'oeuf d'Oursin pendant la division. Compt. rend. Sot. biol. 85, 194.

69. - - 1925, Consid› sur la pointe iso› des ampholytesl leur application la formation des complexes. Arch. Phys. Biol. 4, 228.

70. WEBER, FR., 1924a, lV[ethoden der Viscosit~tsbestimmung des lcbenden Protoplasmas. In ABDERHALDEN, Handb. d. biol. Arbeitsmeth. XI, 2 a, 655.

71. - - 1 9 2 4 b , Protoplasmaviscositiit copulierender Spirogyren. Ber. d. Dtsch. Bot. Ges. 42, 279.

72. - - 1924: c, Theorie der )/[er~stembil” Naturwiss. 12, 289. 73. WILBON: B.: 1924, The cell in development and heredity. New York. 7~. WINKLER: HA., 1903, Uber regenerative SproSbildunff auf den Bli~ttern von Torenia

asiatica. Ber. d. Dtsch. Bot. Ges. 21, 96. 75. ZACttAROWA, T. M., 1925, Uber den Einflul~ niedriger Temperaturen auf die Pflanzen.

PR~NGSHEIMs Jahrb. f. wiss. Bot. 65, 61.

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