Plasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung durch Salze und durch die Wasserstoffionenkonzentration

PLASMOLYSE UND DEPLASMOLYSE UND IHRE BEEINFLUSSUNG DURCH SAI.ZE

UND DURCH DIE WASSERSTOFFIONENKONZENTRATION yon W. S. II,Jl~ ~

Mit 2 Texl:figul~en

Eingegangen am 18. Juni 1935

1. Einfiihrung Die sch/idliche Wirktmg der Plasmolyse und der Deplasmolysc auf das

]ebende Protoplasma ist durch eine Reihe yon Experimcnten und Untersuchungen klar erwiesen. In einer meiner vorhergehenden Arbeiten (1934) befal3to ich reich auch mit den vermutlichen Ursachen dieser Erscheinung. Hier will ich ha upt- s/iehlich die Frage erSrtern, unter welchen Be~tingungen man die Zellen vor dem Tode bewahren kann.

~be r die /blfieren Bedingungen, die ftir die Resistenz des Pro~oplasmas �9 yon Bedeutung sind, ist folgendes zu bemcrken:

1. Die Konzentration dcr plasmolysierenden LSsung: die Zellen starben leicht ab, we2m man sie unmittelbar in eine starke LSsung t'~ucht oder aus einer starken LSsung plStzlich in Wasser iibertriigt.

2. Ver/~ndert sich die Konzentration nach und nach und gelangt das Ge- webe stufenweise aus einer schw/~cheren in eine etwas st~rkerc LSsung, so kommt es bier auf die Schne]ligkeit des ]]bertragens an ; diesc ka)m in cbler ]~ngercn oder kiirzeren Zeitspannc vor sich gehen.

3 . Das Wasser selbst kann eine Reaktion auslSsen bzw. kSnnen die darin enthaltenen Elemente, wie Salzioncn, a uf das Gewebe wirken. M,~n kann (tie plasmolysierende LSsung mittels destilliertcm oder mittels gcwShnlichem (Wasser- leitungs-) Wasser herstellen bzw. irgendeine ,,N~hrlSsung" dazu verwenden.

4. Das Plasmolytikum selbst kann cine bedcutende Wirkung auf die Kolloide des Protoplasmas ausiiben; besondcrs aktiv erweisen sich in dieser Hinsicht die ]onen yon Salzen.

AuBer den iiul3eren Bcdingungen spielen auch der Zellenbau, sowie die Eigenschaften des Protoplasmas eine Rolle, indem yon diesen die MSglichkeit einer erfolgreichen Plasmolyse oder Deplasmolyse abh~ngt. Kleine Zellen z. B. unterziehen sich leichter einer Depla~smolyse; zu beachten ist auch die Quantitgot des Protoplasmas, (lie Gr6Be der Vakuole usw. A ] b a c h (1931) bemerkt, (tab junge Zellen (tie Plasmolyse besser iiberstehen als alte.

Man k6nnte noch weitere Bedingungen, yon denen die Resistenz der Zellen abh/~ngt, anfiihren; doeh wir wollen nur bei den Obencrw~,hnten verweilen, da nur die damit verbundenen :Fragen in der vorliegenden Arbeit erSrtert werden. Was die erste ]~'rage betrifft, d. i. ob es vorteiihafter ist die Plasmolyse und die Deplasmolyse nach mad nach oder auf eine abrupte Art durchzufiihren, d .h .

Plasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung durch Salze usw. 297

die Konzen t r i e rung plStzlich zu ver/~ndern, so bi ldet dieselbe den Gegenstand

mehrerer Arbei ten, und ist insofern gelSst, als nachgewiesen wurde, dal? die Kon-

zent ra t ion nach und nach ge/~ndert werden mu8, um das Gewebe am Leben zu

erhal ten. Fes tzus te l len bleibt, welche Stufen bei einer Konzent ra t ions / inderung

zu durehsehrei ten sind und in was ffir einer Zei tspanne das letzte S tad ium zu

erreichen ist. Die Frage des P lasmoly t ikums ist gleiehfalls exper imentel l gekliirt worden:

Zucker erweist sich als eine geeignetere Substanz als Salze. Bei meinen Ver.

suchen verwende ieh Saceharose.

2. Methodik

Es wurden Blattschnitte genommen, entweder L~ngssehnitte, zum Studium der Epi- dermis, oder Quersehnitte zwecks Untersuehung am Mesophyll. Die Schnitte kamen in enge Glaszylinder, deren unteres Ende mit einem diinnen, die L6sungen ]eieht durehlassenden Stoff verbunden war. Diese Zylinder wurden sodann in Glassehalen mit Wasser (5 bzw. 6 ccm) gestellt; kleine Mengen einer stark konzentrierten SaecharoselSsung (2,5 GM) wurden mittels einer dfinnen Pipette ins Wasser gebracht, und zwar so, dab die allgemeine Konzen- tration zu Anfang 0,2 bzw. 0,4 GM nieht fiberstieg. Naeh einiger Zeit entfernte man die Zylinder aus den Glassehalen, die L6sung flog dureh das mit Stoff verbundene Ende ab, die Schnitte aber blieben darin. Darauf gob man neuerdings ZuckerlSsung in die Sehale, misehte die Fliissigkeit und tauehte die Zylinder abermals hinein. Dieser Vorgang wurde periodisch so lange wiederholt, bis die allgemeine Konzentration der LSsung 2,0 GM erreicht hatte.

GewShnlieh verblieben die Sehnitte einen Tag lang in der plasmolysierenden LSsung. Dabei bildete sich auf dem Protoplasma eine dtinne Hautsehicht (Kiis ter 1910 und Lorey 1929); die Deplasmolyse gestaltete sieh besonders schwierig, wie aus folgendem Experiment zu ersehen ist. Epidermissehnitte yon Lycium, Eryngium und Rumex wurden nach und naeh in einer Knoppschen N~hrl6sung mit Saccharose von 0,4 bis 2,0 GM vier Stunden lang plasmolysiert. Einige Sehnitte verblieben 3 Stunden 30 Minuten in der L6sung, andere - - 20 Stunden. Darauf fand im Verlaufe yon 6 Stunden eine graduelle Deplasmolyse start. Die Zellen des Lycium, die 3 Std. 30 Min. in einer Saecharosel6sung verblieben waren, lebten alle, bei Eryngium und Rumex verblieb der grSgte Tell des Gewebes am Leben. Bei den Schnitten, die 20 Stunden in Saceharose verblieben waren, waren bei Lycium die meisten, bei Eryngi~m und Rumex alle Zellen tot.

Es ist iiblieh, die Konzentration der LSsungen in Mol auszudi'iieken, doeh ist diese Bereehnungsart bei Anwendung stark konzentrierter LOsungen unbequem, da der osmotisehe Druek, yon dem die Gr6Be der Vakuole und die Wassermenge in der Zelle abh/~ngen, sieh nieht gleiehm/~Big mit der Konzentrationserh6hung ver~ndert. Die Differenz wird besonders stark bei einer Konzentrationssteigerung yon SaecharoselOsungen, da die Saccharose-Molekfile gro8 sind und also relativ viel Velum einnehmen. So z. B. entsprieht einer 0,2 GM-L6sung ein osmotiseher Druek yon 5,3 Atmosph~ren. Einer 0,5 GM-L6sung - - 14,3 Arm., 1,0 GM - - 34,6 Atm. und 2,0 GM - - 121 Arm. Sehon zu Beginn besteht eine gewisse Differenz, die sieh dann zum Ende gewaltig steigert. Proportionell miigte der Druck bei 2,0 GM zehnmal h6her sein als bei 0,2 GN, d. h. er mtiSte also 53 Atmosph/iren betragen; nun aber betr~gt er 121 Atm., d. h. ist um das Dreiundzwanzigfaehe gestiegen. Diese Abweichungen sind bei hohen Kon- zentrationen bei verschiedenen Plasmoliticis verschieden. Deshalb ist es bequemer bei den ]~ereehnungen nicht yon der Konzentration, sondetrn veto osmotischen Druek auszugehen. Die beigelegten Tabellen und Kurven gehen yon dieser Bereehnungsbasis aus. Die Kurve, naeh der der osmotische Drnek bei einer Plasmolyse sich ver/indert, kann versehiedene Formen annehmen. Bei meinen Experimenten ergaben sich vier verschiedene Varianten:

2 9 8 Iljin

~zg

/gg $g

,~ 7e

+/o Jo

2o

1o o

1. Die Kurve steigt gleichm~l~ig und gerade an, der osmotische Druck unterscheidet sich bei jeder nachfolgenden LSsung um die gleiche Zahl (die 1. Kurve).

2~ Die Kurve steigt zuerst flach an, dann immer steiler; ihre Form ist konkav. Die Kurven k6nnen je nach der Einbuehtungsstgrke bzw. nach dem Einbuchtungsor t verschieden sein; bei einigen liegt die Konkavi t~t in der Mitre,. bei anderen mehr dem Ardang oder dem Ende zu, - - Kurven 5, 7, 8 und 9.

3. Die Kurve verlhuft steil aufwgrts, dann flacher; es ist eine konvexe Linie. Sie steigt h6her als die gerade an. Der Unterschied zwischen den einzelnen Varianten ist der gleiche wie 2.,

bald ist die Biegung eine stgrkere, bald fz0 eine sehw~chere, die Einbuehtung kann 1t0 entweder in der Mitre oder an den 100 Enden liegen - - Kurven 2, 3 und 4. 90 4. Die Kurve kann wellenf6rmig,

zo,~ mit einzeLnen schgrferen Biegungen, ~g ~ verlaufen. Hier k6nnen die Var ianten 50 ~ unendlich versehieden sein. Ieh beob-

achtete eine Variante: zuerst steigt die r Kurve flach an, dann gibt es eine Bie- J0 z0 gung, dann ein steiles Ansteigen; in der

I / J J / / ~ _ ~ I ~ Mitre dann kommt eine neue Biegung, 10 worauf die Kurve wieder flacher an- g

steigt, Kurve 10. Fig. 1. Kurven der Plasmolyse Bei der Verdtinnung yon LSsungen

im ProzeB der Deplasmolyse wurden ebenfalls vier t t aup t typen yon Kurven festgestellt:

1. Die gleichm~gig ansteigende Gerade - - Kurve I.

2. Die konkave Kri immung - - Kurve IV bis IX.

3. Die konvexe Kri immung - - Kurve I I und III .

4. Die gewellte Kri immung, mi t zwei Biegungen - - Kurve X.

Alle angeffihrten Methoden der St eigerung und Verdiinnung der L6- sungen sind auf Tabelle 1 in Zahlen

Fig. 2. Kurven der Deplasmolyse verzeichnet. Dor t sind fiir jede Kurve der osmotisehe Druck in Atmosphs

die Konzentra t ion in Gramm-Molekfilen und die Menge der 2,5 n Sacoharosel6sung, die bei einer Plasmolyse hinzugefiigt wurde, resp. die Menge Wasser, die bei einer Deplas- molyse zur Verdfinnung der Sachharose diente, angegeben. Zuerst gab es 5 resp. 8 corn Wasser, Zueker wurde nach und nach in regelmiigigen Zeitabst~nden hinzugefiigt. Sobald sich genfigend Fliissigkeit in der GlassehMe angesammelt hat te , wurde ein Teil der LOsung weggegossen oder man iiberSrug die Zylinder mit den Sehnit ten in eine andere Schale, mi t 2 resp. 2,5 ccm Wasser, dem man eine entsprechende Quant i t~t der ZuekerISsung zufiihrte (siehe Tabelle).

Bei der Deplasmolyse wurden zuerst 4 resp. 6 ccm einer 2,0 n Saccharosel6sung genommen, in die man aus der Pipet te r hinzugab. Sodann wurde entweder ein Teil der LSsung abgeschiit tet oder die Schnit te wurden in eine andere Schale iibertragen, mi~ 2 resp. 1 ecm yon 2,0 n Saeeharosel6sung mad einem entspreehenden Quantum Wasser

(siehe Tabelle 1).


Die Zahlen sind nur fiir einige, besonders typische Kurven angegeben. Die Kurveri der Plasmolyse sind in arabischen, die Kurven der Deplasmolyse in r6mischen Zahlen vermerkt.

T a b e l l e 1

P l a s m o l y s e

Osmot. Druck

in Atmo-

sph~ren

6,1 9,0

11,7 14,8 17,8 20,8 23,7 26,9 29,8 33,1 36,2 39,2 42,0 44,6 47,1 50,8

53,8 56,8 59,9 62,5 65,6 69,0 72,7 75,7 78,6 81,3 83,8 87,6 90,8 93,9 96,7 99,4

101,9 105,1 107,9

Konzen- Volu- men der

tration Zucker- in

G~ 15sung o c m

1. Kurve

6 ccm Wasser

0,227 0,6 0,326 0,9 0,417 1,2 0,513 1,55 0,600 1,9 0,682 2,25 0,755 2,6 0,833 3,0 0,903 3,4 0,970 3,8 1,030 4,2 1,085 4,6 1,136 5,0 1,184 5,4 1,228 5,8 1,280 6,3

2,5 ccm Wasser

1,322 2,8 1,363 3,0 1,405 3,2 1,442 3,4 1,485 3,65 1,533 3,95 1,583 4,25 1,608 4,5 1,632 4,7 1,656 4,9 1,677 5,1 1,710 5,4 1,738 5,7 1,765 6,0 1,790 6,3 [,813 6,6 [,835 6,9 [,862 7,3 [,887 7,7

Osmo%. Druck

in Atmo-

sph~ren

110,6 114,3 117,7 121,0

5,1 9,9

14,3 18,7 22,9 27,7 32,3 36,2 39,9 43,4 46,5 50,1

Konzen-

tration

ha

GM

1,910 8,2 1,942 8,7 1,971 9,3 2,000 10,0

2. Kurve 6 ecru Wasser

0,192 0,5 0,357 1,0 0,500 1,5 0,625 2,0 0,736 2,5 0,852 3,1 0,954 3,7 1,030 4,2 1,098 4,7 1,161 5,2 1,217 5,7 1,270 6,2

2,5 ccm Wasser 1,322 1,363 1,405 1,460 1,510 1,553 1,588 1,614 1,632 1,656 1,677 1,700 1,720 1,743 1,765 1,786 1,806 1,825 1,842 1,859

Volu- Osmot. men der Druck Zucker- in ]0sung Atmo-

ccm sphi~ren

~ 106,6

Konzen- tration

in GM

1,875

2,8 3,0 3,2 3,5 3,8 4,1 4,35 4,55 4,7 4,9 5,1 5,3 5,55 5,75 6,0 6,25 6,5 6,75 7,0 7,25

108,3 1,890 110,1 1,905 111,7 1,919 113,1 1,932 115,5 1,952 118,2 1,975 121,0 2,000

3. Kurve

6 ccm Wasser 11,2 0,402 19,9 0,659 29,1 0,887 37,4 1,052 47,1 1,228

2 ccm Wasser 55,1 1,339 62,6 1,438 69,6 1,540 74,9 1,601 80,1 1,646 85,6 1,688 89,4 1,725 93,9 1,765 98,4 1,805

101,2 1,829 104,4 1,856 106,5 1,874 111,3 1,916 114,3 1,942 117,3 1,968 121,0 2,000

4. Kurve 6 ecru Wasser

7,0 0,261 13,4 0,473 19,9 0,659 26,9 0,833

Volu-

men der Zucker- lSsung

ccm

7,5 7,75 8,0 8,25 8,5 8,9 9,4

10,0

1,15 2,15 3,3 4,35 5,8

2,3 2,7 3,2 3,55 3,85 4,15 4,45 4,8 5,2 5,45 5,75 6,05 6,55 7,0 7,4 8,0

0,7 1,4 2,15 3,0

300 I l j i n

Tabelle 1 (Fortsetzung)

Osmot. Druck

in Atmo-

sph~ren

Konzen- Volu- ] Osmot. T �9 linen der | Druck ~ i~onzen-

tratmn ! . ] tramon �9 [ Zucker- ] m [ in

GM 16sung ] m Atmo- ] GM ccm ~ph/iren C C r l l ~ - -

Volu- [ Osmot. Volu- ~ruck . / men der men der] ~ . I Konzen-

in . I Zucker- Zucker- ] I tratlon I I I n

16sung [ Atmo- I GM ] 16sung ccm ] spharen [ [ ccm

32,3 0,954 37,9 1,060 42,7 1,148 46,5 1,217 50,8 1,280

2,5 ccm Wasse)~ 56,8 1,363 61,1 1,423 64,9 1,475 68,5 1,525 71,0 1,560 75,7 1,608 78,6 1,632 81,3 1,656 83,8 1,677 86,4 1,700 88,7 1,720 90,8 1,738 ' 92,4 1,752 93,9 1,765 95,9 1,782 97,6 1,798 99,4 1,813

101,1 1,828 102,7 1,842 104,3 1,855 105,9 1,869 107,3 1,882 108,7 1,893 110,1 1,905 111,3 1,916 113,0 1,932 114,9 1,947 115,5 1,952 118,2 1,975 119,7 1,988 121,0 2,000

5. Kurve 6 ccm Wasser

7,5 0,277 11,7 0,417

3,7 4,4 5,1 5,7 6,3

3,0 3,3 3,6 3,9 4,25 4,5 4,7 4,9 5,1 5,3

7,4 7.6 718 8.0 8,2 8,5 8,8 9,1 9,4 9.7

10,0

0,75 1,2

15,7 19,5 23,7 28.0 3212 36,2 41,0 46,8 52,3

58,7 63,8 69,6 75,7 83,4 90,7 97,8

106,0 113,2 121,0

6,1 9,0

11,7 14,3 16,9 19,5 22,0 24,5 26,9 29,5 31,5 33,8 36,2 38,5 40,6 43,4 45,9 48,6 53,0

0,539 0,648 0,755 0,861 0,954 1,030 1,116 1,222 1,360

2 ccm Wasser 1.390 11460 1,540 1,608 ],674 1,737 1,800 1,870 1,932 2,000

6. Kurve 6 ccm Wassor

0,227

0,326

0,417

0,50O 0.577 01648 0,714 0,776 0,833 0,895 0,938 0,985 1,030 1,072 1,111 1,161 1,207 1,250 1,310

1,65 2,1 2,6 3,15 3,7 4,2 4,85 5,75 6,5

2,5 2,8 3,2 3,6 4,05 4,55 5,15

�9 5,95 6,8 8,0

0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,7 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,2 5,6 6,0 6,6

56,8 62,6 68,1 74,0 81,0 87,3 95,1

101,7 109,0 115,1 121,0

5,5 7,3

10,1 11,7 13,3 14,9 17,0 19,0 21,0 23,6 25,9 28,2 30,6 32,9 35,3 38,0 40,6 43,9 46,9 51,2

55,9 59,6 64.4 7012 74,9

2 ccm Wasser

1,363

1,438

1,520

1,593

1,653

1,708 1,775 1,833 1,897 1,949 2,000

7. Kurve

6 ccm Wasser 0,206 0,267 0,363 0,417 0,468 0,516 0,577 0,634 0,688 0,752 0,810 0,865 0,918 0,966 1,013 1,063 1,111 1,170 1,224 1,286

2 ccm W~sser 1,350 1,402 1,431 1,549 1,601

2,4 2,7 3,1 3,5 3,9 4,3 4,9 5,5 6,3 7,1 8,0

0,45 0,6 0,85 1,0 1,15 1,3 1,5 1,7 1,9 2,15 2,4 2,65 2,9 3,15 3,4 3,7 4,0 4,4 4,8 5,3

2,35 2,55 2,85 3,25 3,55


Tabelle 1 (l%rtsetzung)

Osmot. Druck

in Atmo-

sph~ren

81,8 88,0 93,9

100,2 105,8 113,0 121,0

7,5 9,0

11,7 13,4 15,7 17,8 20,2 22,9 25,8 29,5 32,6 37,0 41,3 45,6 50,4

55,1 63,8 75,4 91,3

107,3 121,0

6,1 6,5 7,0 7,4 8,0 8,5 9,0

I i Volu- Osmot. K~ linen der ] Druck tration Zucker- [ in

in 16sung ~ Atmo- GM I ecru i sph~ren

1,660 1,714 1,765 1,820 1,868 1,932 2,000

8. K u r v e

6 ccm Wasser 0,277 0,326 0,417 0,473 0,539 0,600 0,670 0,736 0,806 0,896 0,962 1,045 1,123 1,201 1,275

2 ecru W~sser 1,339 1,460 1,608 1,743 1,882 2,000

9. K u r v e 6 ccm W~sser

0,227 0,244 0,261 0,275 0,294 0,310 0,326

3,95 9,6 4,35 9,9 4,8 10,3 5,35 10,7 5,9 11,2 6,8 11,7 8,0 12,1

12,5 13,1 13,4

0,75 14,3 0,9 15,2 1,2 16,1 1,4 17.0 1,65 17,8 1,9 18,7 2,2 19,9 2,5 21,1 2,85 22,9 3,35 24,5 3,75 26,1 4,3 27,7 4,8 29,1 5,55 31,1 6,25 33,1

35,0 2,3 37,9 2,8 40,6 3,6 44,6 5,75 49,4 7,6 51,5 8,0

58,8 63,8 69,6 0,6

0,65 77,5 0,7 87,3 0,75 92,6 0,8 100,7 0,85 113,0 0,9 121,0

Konzen- tration

in

0,345 0,357 0,372 0,387 0,402 0,417 0,431 0,445 0,462 0,473 0,500 0,526 0,552 0,577 0,600 0,625 0,659 0.692 0,736 0,776 0,815 0,852 0,887 0,930 0,970 1,008 1 , 0 6 0

1 , 1 1 1 '

1,184 l 1,260 1,290

2 ccm Wasser

1,390 1,460 1,540 1,623 1,708 1,754 1,825 1,932 2,000

Volu- men der Zucker- lSsung

cem

0,95 1,0 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1.4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,15 2,3 2,5 2.7 219 311 313 3,55 3,8 4,05 4,4 4,8 5,4 6,1 6,4

2,5 2,8 3,2 3,7 4,3 4,7 5,4 6,8 8,0

Osmot. Druck

in Atmo-

spMren

6,1 6,6 7,0 7,4 8.0 8,5 9,55

10,7 12,5 14,3 15,7 17,0 18,2 19,5 21,1 22,9 24,9 27,7 30,8 35,8 43,4 51,2

58,8 66,7 74,0 82,6 88,7 93,9 98,4

102,7 105,8 108,3 110,8 113,1 115,1 117,3 119,4 121,0

Konzell- tra~ion

in GM

10. Kurve

6 ccm Wasser 0,227 0.244 0,261 0,275 0,294 0,310 0,345 0,387 0,445 O,5O0 0,540 0,577 0,613 0,648 0,692 0,736 0,786 0,852 0,922 1,022 1,061 1,285

2 ccm W~sser I 1,390 i 1,500 : 1,593

1,667 1,720 1,765 1,805 1,842 1,868 1,890 1,912 1,932 1,949 1,968 1,986 2,000

Votu- men der Zucker- 16sung

c c m

0,6 0,65 0.7 0.75 0,8 0,85 0.95 1,1 1,3 1,5 1 ,65

1,8 1,95 2,1 2,3 2,5 2,75 3,1 3.5 4,25 5,2 6,35

2,5 3,0 3,5 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 5,9 6,2 6,5 6,8 7,1 7,4 7,7 8,0

302 I l j i n

Osmo~. Druck

in ~k~lIlO-

spMren

Konzen- Volu~ tration men des

in Wassers GM ccm

I. Kurve

6 ccm 2n ZuckerlSsung

117,3 1,968 0,1 115,3 [,953 0,15 112,0 [,922 0,25 108,3 [,890 0,35 105,1 [,862 0,45 101,6 [,832 0,55 98,4 [,805 0,65 95,6 1,780 0,75 92,5 1,753 0,85 89,9 1,73(] 0,95 86,7 1,703 1,05 84,1 1,68G 1,15 81,3 1.65C 1,25 77,3 11622 1,4 74,6 1,600 1,5 71,0 1,560 1,7 68,1 1,520 1,9 65,4 1,482 2,1 62,2 1,438 2,35 59,7 1,403 2,55 56,4 1,357 2,85 53,7 1,320 3,1 50,7 1,278 3,4 47,3 1,232 3,75 44,6 1,183 4,15 41,5 1,127 4,65 38,5 1,071 5,2 35,2 1,012 5,85 32,1 0,951 6,6 29,2 0,888 7,5 26,4 0,821 8,6 23,1 0,740 10,2

2 ccm 2n Zucker15sung

20,9 0,684 3,85 17,8 0,601 4,65 14,8 0,513 5,8 11,7 0,417 7,6

Tabelle 1 (Fortsetzung) D e p l a s m o l y s e

Osmot. Druck

in Atmo-

sph~ren

Konzen- Volu- tr~tion men des

in Wassers GM ccm

1 ccm 2n ZuckerlSsung 8,4 0,308 5,3 0,200 3,5 0,133 2,1 0,083 0,0 0,000

II. Kurve

117,3 115,3 113,5 112,0 108,3 106,6 105,1 101,6 98,4 96,7 95,6 93,9 91,0 88,1 85,3 82,6 80,0 77,3 74,8 72,5 70,3 67,5 64,2 60,3 57,0 53,7 49,6 44,9 40,6 35,4 31,5 26,9

5,5 9,0

14,0 24,0

6 ccm 2n 1,968 1,953 1,936 1,922 1,890 1,876 1,862 1,832 1,805 1,790 1,780 1,765 1,740 1,715 1,690 1,667 1,645 1,622 1,600 1,580 1,550 1,511 1,465 1,412 1,365 1,320 1,264 1,189 1,111 1,016 0,937 0,833

ZuckerlSsung 0A 0,15 0,2 0,25 0,35 0,4 0,45 0,55 0,65 0,7 0,75 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,75 1,95 2,2 2,5 2,8 3,1 3,5 4,1 4,8 5,8 6,8 8,4

Osmo%.

Druck

in

Atmo- spMren

Konzen-

tration

in

GM

Vo]u-

men des Wassers

CCl~

2 ccm 2n Zuckerl5sung 22,0 0,714 3,6 17,8 0,601 4,65 13,4 0,473 6,45 1 ccm 2n Zuckerl5sung

10,4 0,377 4,3 5,1 0,192 9,4 3,5 0,133 14,0 0,0 0,0

III . Kurve 6 ccm 2n Zucker15sung

72,5 68,8 64,7 61,1

1,983 1,968 1,953 1,936 1,922 1,907 1,890 1,876 1,862 1,847 1,832 1,820 1,805 1,790 1,780 1,765 1,753 1,740 1,715 1,705 1,680 1,656 1,622 1,600 1,580 1,530 1,473 1,422

0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 1,0 1,05 1,15 1,25 1,4 1,5 1,6 1,85 2,15 2,45

P]asmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung dutch Salze usw. 303


Osmot. Druck Konzen-

tration in

in Atmo- GM

sph/iren

56,4 1,357 51,0 1,284 46,3 1,213 42,1 1,137 38,0 1,062 32,2 0,952 26,9 0,833

Volu- [ men des ]

2,85 3,35 3,9 4,5~ 5,3 6,6 8,4

2 ecru 2n ZuckerlSsung

20,0 0,661 " 4,05 13,4 0,473 6,45 9,2 0,324 10,35

1 ccm 2n ZuckerlTsung

6,0 0,227 7,8 3,9 0,149 12,4 2,l 0,80 24,0 0,0 0,0

IV. Kurve

6 ccIn 2n ZuckerlSsung

115,3 110,3 105,1

�9 100,2 93,9 88,1 82,6 77,2 72,1 67,5 62,2 57,5 53,7 49,6 45,2 41,2 37,7 33,9 30,7 28,0

1,953 0,15 1,907 0,3 1,862 0,45 1,820 0,6 1,765 0,8 1,715 !,0 1,687 �9 1,2 1,622 1,4 1,580 1,6 1,511 1,95 1,438 2,35 1,374 2,75 1,320 3,1 1,264 3,5 1,195 4,05 1,122 4,7 1,067 5,35 0,987 6,15 0,919 7,05 0,860 7,95

0smot. ] Druck

in Atmo- , sph/~ren

~ o Y i z ~ n -

tra~ion in

GM

Osmot. Druek

in Atmo-

sph~ren

Xonzen- tration

in GM

V o l u -

men des Wassers

c c m

2 ccm 2n ZuckerlTsung 25,9 0,809 22,3 0,721 20,0 0,661 17,7 0,597 15,2 0,526 13,0 0,460 10,3 0,374

2,95 3,55 4,05 4,7 5,6 6,7 8,7

1 ccrn 2n 7,9 5,3 2,5 0,0

5 ccm 2n 112,2 106,0 100,2 94,5 89,3 82,6 76,3 70,3 65,4 60,9 56,6 52,3 48,1 44,2 41,7 38,4 36,2 33,1 30,7 28,4 26,0

2 ccm 2n ZuckerlSsung 23,7 0,754 3,3 21,1 0,690 3,8 18,7 0,625 4,4

ZuckerlSsung 0,290 [ 5,9 0,200 I 9,0 0,095 21,0 0,0

V. Kurve

ZuckerlTsung 1,924 0,25 1,870 0,35 1,820 0,5 1,770 0,65 1,725 0,8 1,667 1,0 1,613 1,2 1,550 1,45 1,482 1,75 1,420 %05 1,360 2,35 1,300 2,7 1,242 3,05 1,176 3,5 1,130 3,85 1,070 4,35 1,030 4,8 0,970 5,3 0,921 5,85 0,870 6,5 0,812 7,3

17,1 15,5 13,4 11,8

0,580 0,533 0,470 0,421

Volta men des Wassers

v e i n

4,9 5,5 6,5 7,5


0,364 4,5 0,323 5,2 0,267 6,5 0,200 9,0 0,150 12,3 0,80 24,0 0,0

10,1 8,9 7,2 5,3 4,0 2,1 0,0

VI. Kurve

6 ccm 2n ZuckerlTsung

1,936 0,2 1,876 0,4 1,820 0,6 1,765 0,8 1,703 1,05 1,645 1,3 1,590 1,55 1,530 1,85 1,473 2,15 1,412 2,5 1,365 2,8 1,320 3,1 1,278 3,4 1,232 3,75 1,188 4,1 1,143 4,5 1,100 4,9 1,062 5,3 1,025 5,7 0,991 6,1 0,960 6,5 0,922 7,0 0,860 7,95 0,794 9,1

113,5 106,6 100,2 93,9 86,7 80,0 73,7 68,8 64,7 60,3 57,0 53,7 50,7 47,3 44,8 42,4 40,0 38,0 35,9 34,1 32,6 30,8 28,0 25,3

304 I l j i n


[ Osmot. Osn]ot. Konzen-' Volu- I)ruck Druck I t.ration men des

in in Wasscrs [ in At.mo- (.;5I ecru Atmo-

sph/ircn [ sphiircn , i

2 cem 2n Zu(:.kerl6sung 23,4 21,6 20,0 18,3 16,8 15,2 13,9 12,5 11.1

0,7,18 0,702 0,661 0,615 0,574 0,526 0,488 0,445 0,400

9,9 0,357

1 8,7 6,4 3,9 2,1 0,0

3,35 3,7

[ 4,05 4,5 5,0 5,6 6,2 7,0 8,0 9,2

132,0 103,3 96,7 88,1 80,0 72,5 {17,5 61,[ O l , O

53,2 50,1 46,9 43,9 41.,2 38,5 36,1 33,7 31,6 29,2 27,8 25,8 24,7

(,.era 2n Zuckcrl6sung o,a15 J 5,35 0,262 i 6,65 {},149 ] 12,4 0,08{) [ 24,0 0 ,0 I

V I I . K u r y e

6 ccm 2n Zucker16stmg 1,922 0.25 1,817 0135 1,790 0,7 1,715 1,0 1,645 1,3 1,580 t,6 1,5 l 1 1,95 1 A22 2.45 1,37.I 2,75 1.313 3,15 1,271 3,45 1,225 3,8 1,170 4,25 1,122 4,7 1,(171 5,2 1,028 5,65 0,983 6,2 0,940 6,75 0,888 7,5 0,856 8.0 0,809 8,85 0,779 9.4

KOnzcn-i Volu- I tration ~ ll](ql des[

i~; Wassers [ ~31 e( m [

2 cem 2n Zuckcr16sung

21.6 2010 19,0 17,4 16,1 14,7 13.6 12.3 11,8 10,0

23,1 0,741 0.702 ] 0,661 0,634 0,588 {I,552 0,510 0.474 0,437 0,423 0,36[~

3,4 ! 3,7

4,05 4,35 .t,8 5,25 5,9 6,35

I 7,15 7,45

, 9,1

1 (:cm 2n ZuekcrlSsung

8,8 : 0,320 5,25 7,5 0,276 6,25 6,5 f 0,247 I 7,05 6,0 0,227 7,8 4,0 0,150 12,3 2,1 0.080 J 24,0 0,0 I 0,0

Osmot. .|~. OI'IZCI l-

Druck lralion

in i n

Atmo- GM

sph/iren

VIII. K u r v e

6 ccm 2n Zuckerl6sung

105.1 92.5 81,3 71,0 64,2 58,8 54,3 50,1 46,0 42,4: 38,7 35,4 32,8 30,5 28,4 26,5 24,7

1 ,,~62 (I,45 1,753 0,85 1,656 1,25 1,560 1,7 1,465 2,2 1,390 2,65 1,328 3,05 1271 3,45 11208 3,95 1,143 4,5 1,076 5,15 1,016 5,8 0,963 6,45 0,916 7,1 0,869 7,8 0,824 8,55 0,779 9,4

V o l u -

I l l e n d e s

W&ssOr$

Cell I

2 ecru 2n ZuckerlSsung 22,8 0,734 3,45 2] ,3 0,696 I 3,75 20,0 0,661 ! 4,05 18,7 0,625 4,4 17,4 0,588 i 4,8 16,1 0,552 5,25 15,0 0,520 5,7 14,0 0,490 6,15 13,0 0,460 6,7 12,1 0,430 7,3 11,1 0,400 8,0 10,2 0,370 8,8 9,5 0,345 9,6 8,8 0,320 10,5

1 emn 2n Zucker16sung 8,0 0,29,1 5,8 7,0 0,263 6,6 6,0 0,227 7,8 5.0 0,1.92 9,4 4,0 0.150 12,3 2,] 0,080 24,0 0,0 0,0

IX. Kuvve

4 ccm 2n ZuekerlOsung 115,3 109,5 102,6 97,9 93,0 89,0 80,9 74,8 69,6 65,2 61,6 58,0 54,8 50,1 46,1

1,952 0,L 1,906 0,2 1,841 0,35 1,800 0,45 1,759 0,55 1,722 0,65 1,651 0,85 1,600 1,0 ] ,5.t0 1,2 1,482 1,4 1,430 l ,f i 1 ,38 l 1,8 1,335 2,0 1,270 2,3 1,213 2,6

Plasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung durch Salze usw.


305

Osmot. Druck

in Atmo-

sphiiren

Konzen- Volu- tration men des

in Wassers GM ccm

42,2 39,0 35,9 32,8 31,1 29,3 27,6 25,9

1,143 1,082 1,026 0,964 0,930 0,889 0,851 o,8o8 I

Osmot. I Druek / Konzen-

tration

2:o_ i~

sph~ren GM

Volu- I Osmot. men des ] Druck Wassers ] in

Atmo- ccm I spharen

24,3 23,06 22,00 21,07 20,20 19,20 18,29 17,53 16,76 16,12 15,44 14,78 14,12 13,44 12,77

0,769 0,740 0,714 0,690 0,667 0,640 0,615 0,593 0,571 0,552 0,533

2 ccm 2n Zuckerl6sung

3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,25 4,5 4,75 5,0

3,0 7,86 0,290 3,4 7,45 0,276 3,8 7,04 0,263 4,2 6,70 0,250 4,6 6,29 0,238 5,0 6,00 0,227 5,4 5,74 0,217 5,9 5,57 0,207

5,23 0,198 5,00 0,189 4,76 0,180 4,53 0,171 4,23 0,160 3,97 0,150 3,73 0,141 3,50 0,132 3,25 0,123

0,112 0,101

2,96 2,67

5,25 2,42 0,092 5,5 2,17 0,082

0,513 5,8 1,66 0,063 0,494 6,1 1,05 0,040 0,473 6,45 0,0 0,0 0,454 6,8

12,22 0,435 7,2 X. Kurve 11,65 0,417 7,6 6 ccm 2n l l , l l 0,400 8,0 119,2 10,53 0,381 8,5 117,3 10,07 0,363 9,0 115,3 9,64 0,348 9,5 113,5 9,20 0,333 10,0 112,0 1 ccm 2n Zuckerl6sung 110,2

8,75 0,317 I 5,3 108,3 8,14 0,303 i 5,6 105,1

20,8 23,3 31,8 48,5

ZuckerlSsung 1,983 0,05 1,968 0,1 1.953 0,15 1,936 0,2 1,922 0,25 1,907 0,3 1,890 0,35 1,862 0,45

100,2 95,6 89,9 84,1 76,2 67,5

Konzen- tration

in GM

1,820 1,780 1,730 1,680 1,612 1,511

59,8 1,405 51,0 1,284 42,7 1,148 35,8 1,022 30,9 0,925 27,5 0,847


24,3 0,769 22,8 0,734 21,1 0,690 19,6 0,650 18,3 0,615 16,9 0,576 15,4 0,533 14,1 0,494 12,4 0,439

1 ccm 2n

Volu- men des Wassers

c c m

10,7 9,5 8,9 8,4 7,8 7,3 6,8 6,1 5,1 2,1 0,0

0,6 0,75 0,95 1.15 1,45 1,95 2,55 3,35 4,45 5,75 6,95 8,15

3,2 3,45 3,8 4,15 4,5 4,95 5,5 6,1 7,1

ZuckerlSsung 0,388 4,15 0,342 4,8 0,323 5,2 0,308 5,5 0,288 5,95 0,272 6,35 0,253 6,9 0,230 7,7 0,192 9,4 0,080 24,0 0,0

Man kann, sich an ein und dieselbe Kurve hMtend, die Konzentrierung oder Ver- diinnung durch eine gr6Bere oder kleinere Menge yon graduell voneinander verschiedenen L6sungen (Stufen) fiihren. So z. B. vollzieht sich ftir Kurve 1 der tdbergang yon 6 At- mosph~ren (0,227 n L5sung) bis zu 121 Atmosph~ren (2 n L6sung) fiber 39 Stufen, wobei die jeweilige Druckdifferenz der LSsungen 3 Atmosph~ren betragt. Man kann die Zahl

Protoplasma. XXIV 20

306 I l j in

der LSsungen (Stufen) steigern oder vermindelm, ohne die Form der Kurve ~ndern zu mfissen; z.B. kann die Differenz 6 Atmosph~ren (20 Stufen) bezw. 9 Atmosph~ren (14 Stufen) usw. ausmaehen.

Aueh die Zeitspanne, in der die Plasmolyse oder die Deplasmolyse vor sieh geht, kann eine verschiedene sein, ohne dab die Kurve sieh ~ndert. Z.B. kann man, indem man die Konzentrationssteigerung naeh Kurve 1 (39 Uberg~nge) f(ihrt, die ZuekerlSsung jede 15 Mi- nuten hinzufiigen. Dabei vollzieht sieh der Ubergang yon 6 bis 121 Atmosph~ren in 9 Std. 45 Min. Bei Abst~nden yon 10 Minuten verl~uft das Experiment in 6 Std. 20 Min. Bei Ab- st~tnden yon 5 Minuten - - in nur 3 Std. 5 Min. und so fort.

Es ergibt sieh, dab die Zahl der Varianten sehr grol~ sein kann, ja naeh der Reaktion der LSsung (pH), der Zusammensetzung der darin enthaltenen Salze, dem Typus der Kurve, der Quantitat der dazwisehen liegenden L6sungen und der Sehnelligkeit bzw. Langsamkeit der Konzentrations~nderungen.

3. Die Reaktion der plasmolysierenden LSsung

Bei den ersten Versuchen wurde K n o p p s c h e N~hrlSsung verwendet, entweder mit sauerem Phosphat (KH~PO~) oder mit alkalisehem (K~HP04). Die Plasmo]yse verlief nach der Kurve 5 und die Deplasmolyse nach Kurve IX. Verweilten die Schnitte in der letzten plasmolysierenden LSsung (2 n) nur eine Stunde, so blieb die Epidermis yon Syringa vulgaris, Bupleurum fal]catum und Eryngium campestre in beiden LSsungen am Leben. Die Schnelligkeit der Kon- zentrations~nderungen sowie die Zahl der UbergangslSsungen spielten keine besondere Rolle. Bei den einen dauerte die Plasmolyse 2 Std. 35 Min., bei den anderen 4 Std. 25 Min. ; einmal wurde die Konzentration je nach zwei Stnfen, ein anderes Ma] je nach vier Stufen ge~ndert. ~ u r die Epidermis yon Cirsium starb grSl]tenteils ab.

Andere Schnitte derselben Pflanzen verblieben zwanzig Stunden in 2 n SaeeharoselSsung. Bei der Deplasmolyse wurde die Konzentration entweder nach jeder zweiten, oder nach jeder dritten resp. neunten Stufe ges Die Epidermis yon Lycium und Syringa blieb in alkalischen LSsungen, unabh~ngig yon den Konzentrations~nderungen, am Leben. In sauren LSsungen gab es nur wenige lebende Zellen (bei einer Konzentrations~nderung naeh zwei Stufen); bei einer Konzentrationss naeh drei resp. neun Stufen starben alle Ze]len ab. Bei Bupleurum lebten die Zellen lediglieh in der alkalischen LSsung und starben alle in der sanren. Die Epidermis yon Cirsium starb in allen Fs ab. Das Gesagte bezieht sich nur auf jene Sehnitte, die langsam (d. h. binnen 4 Std. 25 Min.) plasmolysierten; jene dagegen, die nur 2 Std. 35 Min. plasmolysierten, starben in sauren LSsungen zur G~nze ab und lebten zum Tefl in alkalisehen. Die Resistenz des Gewebes hing ~lso yon der Reaktion des Mediums ab, yon der Sehnelligkeit der Plasmolyse nnd der Zahl der L5sungen, dutch die die Schnitte bei der Konzentrations~nderung nach und nach geffihrt wurden.

Bei einem anderen Versuehe mit Knopp-Ns wurde die Quantit~tt der sauren und alkalischen Phosphate variiert, und zwar nahm man folgende ptt-Werte: 4,5; 6,2; 7,2 und 8,0. Es waren also die zwei ersteren sauer, die zwei letzteren alkalisch. Die Plasmolyse verlief naeh der 5. Kurve in einer Zeitspanne yon 6 Std. 6 Min. Bei Verdfinnung der LSsung anderte man die Konzentration entweder jedes zweite, odor jedes vierte, oder jedes neunte Mal. Nur die Zellen

1)lasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung durch Salze usw. 307

yon Lycium hielten eine volle Deplasmolyse bei 7,2 und 8,0 pH aus, wobei die Schnelligkeit der Konzentrationss beinahe keine Rolle spielte. In den sauren LSsungen starb das Gewebe ab. Centaurea hielt eine volle Deplasmo]yse nicht aus, ihre Zellen lebten nur bei einer Verdfinnung bis zu 0,33 n, doch aus- schlieBlich in sauren LSsungen. In alka]ischen gingen sie zugrunde.

Bei nachstehendem Versuch wurde die Plasmo]yse naeh der 7. Kurve fiber eine Stufe w~hrend 6 Std. 30 Min. durchgefiihrt, die ])eplasmolyse dagegen nach der VIII . Kurve fiber 1 oder 2 Stufen, ws 5 Std. 30 Min. Die K n o p p - sche LSsung enthielt: 6,47; 6,81; 7,16; 7,38; 7,73 oder 8,04 pH.

Lycium deplasmolysierte bis zum Ende in LSsungen yon 6,81 bis 8,04 pH. In LSsungen, deren Azidit~t eine grSBere war, starben die Zellen ab. Bei Centa~rea starben die Zel]en in alkMisehen LSsungen yon p i t 7,16 bis 8,04 grSBtenteils ab, verblieben aber bei pH 6,81 und zum Tell bei pH 6,47 am Leben. Die Epi- dermis yon Eryngium ertrug eine Verdiinnung der LSsung nut bis zu 1 n Saceha- rose. Die Zellen lebten bei pH 7,8 und 8,0, bei niedrigerem pH dagegen ging der grSBte Tell davon zugrunde.

Aus den hier beschriebenen Versuehen kann man ersehen, dab versehiedene Pflanzen verschieden auf das Medium reagieren; die einen wie Lycium barbarum und Eryngium campestre vertragen eher eine alkalische Reaktion, die anderen, wie Centaurea scabiosa - - eine saure. In den folgenden Versuehen wird diese Frage ausffihrlicher zur Er5rterung kommen.

Im Experiment 2. VII I vol]zog sich die Plasmolyse naeh der 7. Kurve in einer Zeitspanne yon 6 Stunden, die Deplasmolyse - - naeh der VII. Kurve wi~hrend 7 Std. 45 Min. Das pH der LSsung betrug 4,5; 5,59; 6,24; 6,64; 6,98; 7,17; 7,38; 7,73 und 8,04. Versuchspflanzen waren Bupleurum falcatum, Echium vulgate, Berteroa incana und Syringa vulgaris.

Im Versuch 5. VI I I mit Rumex acetosa und Cirsium canum (nach den g]eichen Kurven) dauerte die Plasmolyse 6 und die Deplasmo]yse 7 Stunden. Die LS- sungen batten ein gleiches pH wie im vorher beschriebenen Falle.

Bei 8. VII I wurden ~leagnus sp., Ligustrum vulgate, Melandrium album, Buxus semTervirens, Silene vulgaris, AtriTlex nitens und Reseda lutea nach den gleichen Kurven, in derselben Zeitspanne und bei gleichem pH untersucht.

12. VI I I : die Plasmolyse vo]lzog sich bier naeh Kurve 6 in einer Zeitspanne yon 6 Stunden, die Deplasmolyse nach Kurve VIII wi~hrend einer Dauer yon 7 Std. 30 Min. Das pH der LSsungen betrug: 6,24; 6,47; 6,64; 6,81; 6,98; 7,17; 7,38; 7,48 und 7,73. BlOtter yon Centaurea scabiosa, Berteroa incana, Echium vulgate, Silene vulgaris, Melandrium album und Atriplex nitens.

Bu~gleurum, Syringa, Berteroa/ Melandrium, Buxus, Centaurea, Lycium, Echium und Silene hielten eine volle Deplasmolyse aus. Dagegen vollzog sich die Deplasmolyse bei Rumex nur bis 0,64 n, bei Cirsium bis 0,33 n, bei Eleagnus bis 0,69 n, bei Ligustrum bis 0,69 n, bei Diplotaxis bis 0,33 n, bei Reseda bis 0,69 n und bei Atriplex bis 0,33 n.

Auf Grund des obigen Materials wurde Tabelle 2 zusammengestellt. Darin sind die Zust~nde der Zellen der verschiedenen Pflanzen bei verschiedenen pH angegeben.

20*

308 I l j i n

T a b e l l e 2

pH

4,50 5,59 6,24 6,47 6,64 6,81 6,98 7,17 7,38 7,73 8,04

L L L L L L L L L L L

L

f !

IL

S

tot tot W

%V

L L L L L L

tot tot T

v~-L v + L

J i v + L

v + L v + L v + L v + L

tot tot

v + L

L L L L L L L

t o t

tot tot W

T v + L

L L

t O t W W

tot - - T w T L w T L w T L w T L w L v + L w L v + L v L v L L T T L - -

tot tot - -

T -- - -

v + L w v L w L L T L L L L L L v + L

v + L w + T w

v T w

T T to~ T tot tot

Abk t i r zungen : ,,L" = alle Zellen leben; ,,v" = viele lebende Zellen; ,,T" = ein Teil der Zellen lebt; ,,w" ~ wenig lebende Zellen; ,,tot" = alle Zellen sind abgestorben.

Bupleurum und Syringa reagierten nicht auf p H - ~ n d e r u n g e n der LSsungen, in neun verschiedenen Konzent ra t ionen , deren p H yon 4,5 bis zu 8,04 anstieg, bl ieben samtliche Zellen am Leben.

Pflanzen, die ein alkalisehes Medium vorziehen, sind vorherrschend. Bei manchen darf das p H yon einer neutrMen, ja sogar leicht sauren L6sung an bis zu einer s tark alkalisehen sehwanken, wie z. B. bei Lycium, wo das Gewebe yon 6,81 an am Leben verblieb. Dasselbe sehen wir auch bei Buxus und Atriplex; in einem neutrMen und alkMischen Medium hiel ten ihre ZeUen eine volle Deplas-

molyse aus und btieben am Leben, wahrend sie in sauren LSsungen bei p H 4,50 oder 5,59 volls tandig zugrunde gingen; in den dazwisehen liegenden Wasserstoff- ionenkonzent ra t ionen, yon pH 6,24 resp. 6,64 lebte nur ein Tell des Gewebes welter.

Die Zellen yon Echium s tarben in sauren LSsungen alle ab; sie lebten zum Tell in neut ra len und schwach alkalischen L6sungen und blieben in alkalischen - - yon p H 7,38 bis 8,04 - - alle am Leben. Bei Eleagnus u n d Reseda konn te m a n die L6sung nu r bis 0,69 n verdfinnen, in einem sauren Medium s tarben die Zellen ab, in einem alkalischen dagegen ergab sieh die gr6Bte Zahl von lebenden Zellen.

Von allen Pf lanzen ver t ragen die Deplasmolyse in neu t ra len und sehwaeh saueren L6sungen am besten Melandrium - - bei pH 6,64 oder 6,98 u n d Silene - - yon p H 6,24 bis 6,98. Doeh auch bei einer alkalischen Reakt ion lebt eine gr6ftere oder kleinere Anzahl dieser Zellen welter. Auch Centaurea zieht eine schwache alkalische LSsung vor; ihre Zellen leben bei pH 6,81 und 6,98, s terben aber teilweise in st~irker alkalischen oder sauren L5sungen ab. Berteroa deplasmolysierte vollst~ndig und alle ihre Zellen lebten in schwachen sauren LSsungen, bei p H 6,64 und 6,81; zum Tell lebten sie in starker sauren, sowie in schw~chen alkalischen LSsungen, gingen abet bei h6heren alkalisehen Reakt ionen - - yon p i t 7,4 an - - zugrunde.

Plasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung dutch Salze usw. 309

Es ist m6glieh, da6 die ,,indifferenten" Pflanzen, oder Pflanzen mit einem weiten pH-Bereich, viel eher und st/~rker auf die Konzentrationsh6he der L6sung reagieren wiirden, wenn die Deplasmolyse bei besonders ungfinstigen Umst/~nden stattgefunden h/~tte. Ihre Indifferenz k6nnte yon ihrer gr6Beren Resistenz- f/~higkeit abh/~ngen.

4. Wie dar~ die Konzentration der Liisung ge~indert werden~.

In den obenbeschriebenen Versuchen wurden gleichzeitig mit der Wasser- stoffionenkonzentration auch die Schnelligkeit der Plasmolyse und Deplasmolyse, sowie der Unterschied der osmotischen Drucke der einzelnen nacheinander folgenden L5sungen untersueht. Dieses Kapitel ist einigen weiteren Experimenten gewidmet, aus denen sieh a]lgemeine Schlfisse ziehen lassen.

Gewisse Pflanzen zeigen sieh gegenfiber einer Konzentrations/inderung der L6sung besonders resistent, z. B. Lycium. So wurden bei einem Experiment Schnitte yon Lycium nach der Kurve 5 plasmolysiert und naeh der Kurve IX deplasmolysiert. Zuerst f/~llt die Kurve der Dep]asmolyse steil ab, der Unterschied zwischen den L6sungen errelcht 6 Atmosph/iren, dann aber verlangsamt sich das Sinken und im mittleren Teile betr/~gt der Druckunterschied kaum eine Atmo- sph/ire. Zuletzt verl/~uft die Kurve beinahe parallel mit der Abszisse und die einzelnen L6sungen unterseheiden sich voneinander dureh eine Druckdifferenz yon ca. 0,3 Atmosph~ren. Die L6sung wurde entweder fiber eine, zwei oder acht Stufen ge/indert. Im ersten Falle wurde das Wasser siebzigmal, im letzten Falle nur neunmal zugegeben. Dabei sank der osmotische Druck pl6tzlieh yon ]21 At- mosph~ren auf 75, sodann auf 42, 24, 17 usw. Die "Lycium-Zellen bIieben in der pH 7,2-L6sung bei allen Verdfinnungsvarianten am Leben; bei pH 8,04 bemerkte man nach st/irkerem Verdfinnen ein betr/~chtliches Absterben.

Bei einem anderen Experiment mit derselben Pflanze wurde das Plasmo- lyse- und Deplasmolysetempo variiert. Die P]asmolyse verlief nach der Kurve 5, entweder fiber je eine Stufe, oder fiber zwei resp. vier Stufen. I.n der ersten Serie war sie nach 2 Std. 32 Min. abgeschlossen, in der zweiten nach 5 Std. 25 Min., in der dritten nach 8 Std. 30 Min. Die Deplasmolyse verlief fiber je eine Stufe resp. fiber zweieinhalb Stufen nach Kurve I, die zuerst sehr steil abf/illt und nur zu Ende des Versuchs etwas flacher wird. Die Deplasmolyse dauerte entweder 2 Std. 30 Min. oder 6 Std. 30 Min. Die l~esultate sind auf Tabelle 3 vermerkt. Bei sehneller Plasmolyse (2 Std. 32 Min.) starben alle Zellen ab, bei der lang- samsten dagegen (8 Std. 30 Min.) blieben sie, bei allen iibrigen Kombinationen, am Leben. Bei e~ner mittleren Schnelligkeit (5 Std. 25 Min.) starb das Gewebe ab, wenn die Deplasmolyse sehnell verlief und ]ebte welter, wenn sie langsam (6 Std. 30 M_in.) war.

Ungefahr den gleichenVorgang beobachten wir bei Centaurea undEryngium; die Gewebe dieser Pflanzen hielten eine voile Deplasmolyse nicht aus; die Ver- dfinnung der L6sung ging nur bis 0,63 n.

Man darf ans Obenstehendem folgende allgemeine Sehlfisse ziehen: 1. Mul~ die Plasmolyse ca. 7 bis 8 Stunden dauern, bei einer sehnelleren

Steigernng der Konzentration wird das Protoplasma zerst6rt.

310 I l j in

T a b e l l e 3

Plasmolyse Deplas- molyse

d~uerte

2h 30' 2 h 30' 2 h 30' 2h 30' 2 h 30' 6 h 30' 2h 30' 6 h 30' 5h 25' 2h 30' 5 h 25' 2 h 30' 5h 25' 6 h 30' 5h 25' 6h 30'

8h 30' 2h 30' 8h 30' 2 h 30'

Stufen

1 21/2 1 21/2 1 2112 1 2 1 / 2

1 21/2

ImW~sser In 0,63 n Zuckerl6sung

Lycium Centaurea Eryngium

tot

tot

tot

tot

w+T

w+T

L

L L

L

tot + T

tot + T

L

tot -- T

L

L

L

L

L

L

tot tot

T + L tot

v + T tot + w T ~ - L toV -u w T + w tot -~ w

Abkiirzungen vgl. Tabelle 2.

2. Muir der Unterschied zwischen den osmotischen Werten der aufeinander- folgenden L6sungen kein sehr betr~ichtlicher sein und ist es fiir die Zellen vorteilhafter, wenn man die L6sung fiber je eine Stufe, und nieht fiber je zweieinhalb Stufen ~ndert. 3. Eine schnelle Depl~smolyse zerst6rt die Zellen.

Bei folgendem Versueh mit verschiedenen Pflanzen verlief die Plasmolyse fiber je eine Stufe nach der Kurve 7, die Depl~smolyse fiber je. eine, je zwei bzw. je vier Stufen nach Knrve VI I und dauerte entweder 4, 8 oder 12 Stunden. D~s pH der LSsungen betrug 6,8 6der 7,4. Eine volle Deplasmolyse vertrugen Lycium, Melandrium, Syringa und Atriplex. Die Resultate waren folgende (siehe Tab. 4) : 1. Das Pflanzengewebe erh&lt sick besser in einer alkalisehen L6sung bei pH 7,4; 2. Eine sehr rapide Depl~smolyse (4 Stunden) zerst6rt d~s Protoplasma der meisten Pfl~nzen. 3. Zwisehen einer achtstfindigen und einer zw6ffstiindigen Deplusmo-

T a b e l l e 4

pH

6,81 6,81 6,81 6,81 6,81 7,38 7,38 7,38 7,38 7,38

Depl~s- molyse dauerte Stunden

4 8 8 8

12 4 8 8 8

12

Stufen Syringa vulgaris

L+T

L V

T§ L

T L L

T+w

L

Atriplex nitens

T § V

T § tot

T § tot L V

u

Lycium barbarum

L

L.

L L

L L L L

L

L


Melandrium album

W

V

~V

tot T+v

T§ v§ v+L

v+L


lyse besteht kein merklieher Untersehied. 4. Die besten Resultate werden in einer alkalischen LSsung, bei einer verh~ltnism~ig langsamen Deplasmolyse (8 Stunden), fiber je eine Stufe erzielt.

5. Einflull der Salze

Alle Versuche deuten darauf hin, da~ die Zusammensetzung des Wassers, das ffir die LSsung der Saccharose verwendet wird, yon entscheidendem EinfluB auf die Lebenserhaltung der Zellen ist. Die besten Resultate wurden mit nat~ir- lichem Quellwasser erzielt. Viele Pflanzen liei~en sich weder in destilliertem Wasser, noch in einer kfinstlichen Ni~hrlSsung bis zum Ende deplasmolysieren, doch hielten die meisten die volle Deplasmolyse ausgezeichnet aus, wenn die SaccharoselSsung mit natfirlichem Trinkwasser zubereitet wurde. So z. B. gelang es nieht, die Epidermis der Centaurea scabiosa, Berteroa incana, Echium vulgare und Ligustrum vulgate in einer kiinstlichen Ns bei verschiedenen pH, vollst~ndig zu deplasmolysieren, doch verblieb die Epidermis bei allen diesen Pflanzen am Leben, soba]d Trinkwasser verwendet wurde.

Das natfirliehe Wasser, das zur Verwendung kam, enthielt hs betrs liche Mengen yon Kalzium, dieses nahm vor allen Kationen den ersten Platz ein. Giei~t man zu diesem Wasser eine konzentrierte Ammonium-Oxalat-LSsung, so trfibt es sich, da ein Niederschlag yon Kalzium-Oxalat entsteht. Wie sieh aus den ]~eobachtungen erweist, reagieren die Pflanzen verschieden auf Ca-Ionen, die einen vertragen sie selbst in kleinen Mengen nicht, die anderen sind nieht nur gegenfiber einer Ansammlung yon Kalzium-Ionen unempfindlich, sondern scheinen eine solehe zu ben6tigen. Einige Versuehe waren der Frage gewidmet, was ffir einen Einflu~ Salze, besonders Kalzium, auf die Deplasmolyse der Zellen bei verschiedenen Pflanzen ausiiben. Bei solchen Versuchen kann die Bedeutung der einzelnen Ionen besonders klar hervorgehoben werden, da dieselben entweder die Sch/s der Deplasmolyse steigern, wenn eine Pflanze empfindlieh ffir diese Ionen ist, oder, im Gegenteil, eine schfitzende Wirkung ausiiben k6nnen.

Man ffigte einer SaecharoselSsung Kalziumehlorid oder -Nitrat in verschiedenen Mengen bei. Das Quellwasser, das bei .diesen Versuchen verwendet wurde, enthielt, als solches, 67,3 mg Ca im Liter, was 0,0017 GM gleichkomm.t. Dem destillierten Wasser wurde, aul~er Kalzium, noch KC1 nnd MgSO~ in gleiehen Mengen beigeftigt, wie dies bei Zubereitung der K n o p p s c h e n N~hrlSsung zu geschehen pflegt. Als Puffer zur Regulierung des pH wnrden Phosphate oder Zitrate angewandt. Wie sich aus obigen Versuchen ergab, mul~ die plasmolysierende LSsung entweder neutral oder schwaeh alkalisch sein. Doch fi~llt Kal- zium in einer alkalischen LSsung Phosphate aus und vereitelt dadurch eine Re- gulierung des pH; Zitrate ergeben bessere Resultate; auch da bildet sich ein Niederschlag, doch fiberaus langsam, erst nach einigen Stunden; ersetzt man die LSsung 5fter durch eine frische, so kann man bei der gewiinschten Reaktion der LSsung arbeiten. Bei naehstehend beschriebenen Versuehen babe ich gleich- falls Azetate angewandt, die ein Kalzium nicht f~llen.

Die weiter unten besprochenen Experimente zeigten, dab die Pflanzen- gewebe sich besser erhalten, wenn die Plasmolyse nach der 7. nnd die Deplasmolyse

312 I l j in

nach der V. Kurve durchgeffihrt werden. Beide Kurven haben eine konkave Form. Zu Beginn der Plasmolyse steigert sich der osmotische Druck langsam, weniger als auf zwei Abmosph/~ren; sp/iter w/~chst die Differenz und erreicht zu Ende des Versuches 5, ja sogar 6 Atmosphi~ren. Die Verdiinnung der L6sung erfolgt ungef/thr nach derselben Kurve, doch in entgegengesetzber Richtung, zuers~ betr/s die Differenz 6 Atmosph/~ren und sinkt zu Ende bis auf 1,5 Arm. Bei allen nachstehend beschriebenen Versuchen ver/inderte sich der osmotische Druck nach den oben angegebenen Kurven. Die Plasmolyse und Deplasmolyse dauerten jede 7 Stunden; in der 2 n SaccharoselSsung blieben die Schnitte 20 Stunden.

Die l~esultate der verschiedenen Versuche sind auf Tabelle 5 vermerkt . Am besten blieb das Pflanzengewebe im Leitungswasser erhalten. Besonders klar t ra t dies bei Centaurea scabiosa, Berteroa incana, Echium vulgate und Li- gustrum vulgate zutage, die in kiinstlichen Misehungen nicht zur Gi~nze deplasmolysiert werden konnten. In Leitungswasser dagegen lebten alle Zellen welter. Besonders leieht starb das Gewebe in der K n o p p s c h e n LSsung mit Phosphaten ab, in einer LSsung mit Zitraten vertrug es die Deplasmolyse besser. Einige Arten,

T a b e l l e 5

] Melan- Cen- Bet- Buxus Bupleu- Ligu- Konzen- tration ] drium taurea teroa Eehium semper- rum strum Lyeium Syringc~ CaCI2GM ] album biosaS~ ~ncana vulgare virens la~ca-tum vulgate vulgare vulgaris

Quellwasser, pH = 8,04

0,0 v

0,01 tot

0,03 tot

0,06 tot 0,10 tot 0,12 tot 0,15 tot 0,20 tot

0,0 ] T 0,01

I- 0,03 T 0,10 tot 0,20 tot

L V

W

tot tot tot tot tot

L L L L L L L

0,0 m

0,01 0,03 0,10 0,20


L

L

W

tot tot tot tot tot

L L

L L

L L

L L

L L

L L

L L

L L

L

L

L

L

L

L

L

Knopps N~hrlSsung mit Phosphaten, pH = 7,2

tot tot tot -- -- --

tot tot tot

tot tot tot

tot tot tot

tot tot tot --

Knopps iN~hrlSsung rnit Zitraten, pH ~ 7,7 oder 8,1

-- w tot w w w

T tot w T w w tot w T T w tot w v d - L v-4-L

- - - - - - W - - - -

L

\V

W

tot

tot

L

L

L

L

L

L

L

L

m


wie z. B. Lycium, Syringa, Ligustrum, Bupleurum, Buxus und Berteroa, k6nnen groge KMziummengen ohne sichtbaren Schaden ertragen; KMzium ist ihnen eher f6rderlieh, indem es die Resistenz ihrer Zellen steigerf. In einer Zitrat- 16sung ohne KMzium, oder mit einer kleinen KMziummenge, starb die Epidermis des Bupleurum und Ligustrum ab; stieg dagegen die KMziummenge bis zu 0,1 GM, so lebten fast alle Zellen welter.

Andere Pflanzen, wie Silene, Melandrium und Echium, vertragen keine gr61]ere Ansammlung yon KMziumionen, bei 0,03 GM sterben ihre Zellen grSBten- tells oder Mle ab. Man kann diese Arten als physiologisehe KMziphobe bezeichnen.

T a b e l l e 6

SMz- konzentrat ion

GM

Centaurea scabiosa

T+L

T w

tot tot tot

0,0

NaC1 0,01 0,03 0,06 0,12 0,20 KC1 0,03 v 0,06 T 0,12 w 0,20 tot

CaClo 0,03 0,06 tot 0,10 tot 0,20 tot

Abkfirzungen

Bl~xu8

semper- $'ir~%8

L

w

w

tot

tot

tot

L L

tot tot

L v

vgl. Tabelle 2.

Syringa vulgaris

L

L L L

tot tot

L L v

tot

L L L L

Lycium barbarum

L

L L L E L

L L L L

L L L L

i I Ligustrum I Melan-

vulgare I drium album

L L

L L L T L w v w

w tot

L L L v L w

T tot

- - W

L w T tot w tot

B ~ - Berteroa

pleurum /alcatum incana

L L

L L v L T L

tot w tot tot

L L L L T v

tot w

L L T v + L w w

"w w

Bei weiteren Versuchen wurde mit NaC1 und KC1 experimentiert. Die Salze wurden entweder in Leitungswasser oder in destilliertem Wasser aufgelSst, dem man kleinere Mengen yon KC1 und MgSO 4 und aul3erdem noch CaCO a bis zu v611iger S/~ttigung hinzugeffigt hatte. So wurde der seh/~diiehe Einflug reiner SMzlSsungen yon Na und K neutrMisiert, aul]erdem war die Reakt.ion alkMiseh, wie im natfirlichen Wasser. Verschiedene Salzkonzentrationen wurden ausprobiert. Die Pflanzen vertrugen diese Salze besser im Leitungswasser (Tab. 6) ; auf einige Arten, wie Lycium, Syringa, Ligustrum und Berteroa, tibten sie keinen Einflug aus; nur bei den h6ehsten Konzentrationen beginnen die Zellen abzusterben. Natriumionen sind sehgdlieher Ms Kaliumionen, CaC12 erwies sieh aueh in einer h6heren Konzentration ffir viele Pflanzen als unsch/tdlich.

314 Iljin

Ausgepr/igter reagierten die Pflanzen in kiinstlichen N/~hrlSsungen. Lycium- Zellen vertrugen alle Konzentrationen beider Salze ohne Lebensgefahr. Bei anderen Pflanzen wirkten Na-Ionen tStlich: Buxus und Centaurea starben grSBtenteils bei einer Konzentration yon 0,01 GM ab, Melandrium bei 0,03 GM, Bupleurum, Berteroa und Syringa bei 0,12 GM und Ligustrum bei 0,20 G~f. Kaliuml6sungen tSteten die Zellen, sobald die Konzentration bis 0,12 GM (Bupleurum, Melandrium, Buxus und Centaurea) oder bis 0,2 G~ (Syringa und Berteroa) anstieg.

6. Versuehe mit Rotkohl-Epidermis

Es wurden einige Versuche mit ~otkohl-Epidermis ausgefiihrt. Wie bei den frfiher besehriebenen Versuchen, plasmolysierten die Sehnitte bis zu 2 n Saccha- rose-LOsung; sie verblieben darin ganze zwei Tage. Die Plasmolyse verlief nach der Kurve 7 and die Deplasmolyse nach Kurve V.

Als LSsungsmittel dienten: 1. Eine Knoppsche LSsung, mit destilliertem Wasser zubereitet; das

pH wurde mittels alkalischer und saurer Phosphate reguliert. Die Konzentration der Phosphate betrug entweder M/15 oder M/60; pH war 5,0 bis 8,1.

2. Dieselben LSsungen, jedoch mit Kaliumazetat, in Konzentrationen yon M/10, M/25, M/50 und M/100 als Puffer. Das pH der LSsung schwankte zwischen 6,9 und 8,1.

3. Eine ges/ittigte CaCO3-L5sung mit destilliertem Wasser, mit einem kleinen Znsatz yon KCI und MgS04, wie in der Knoppschen LSsung. Das p}{ wurde entweder durch Kaliumazetat reguliert, das man in Konzentrationen yon M/4, ~/20 und M/100 beiffigte, oder durch eine LSsung yon Mg(OH)2. Das pH der LSsung betrug yon 6,7 bis 8,9.

4. GewShnliches Sodawasser, mit Kalziumbikarbonat ges/~ttigt. Hier wurde das pH durch Kohlens/iure reguliert, yon 7,0 bis 7,4.

5. Gew5hnliches Leitungswasser, roh oder gekocht, manchmal zur H/~lfte mit destilliertem Wasser verdfinnt. Die Wasserstoffionenkonzentration wurde mittels Phosphaten yon 6,6 bis 8,1 pH reguhert.

Die Wasserstoffionenkonzentration schwankte zwischen 5,0 und 8,9 pH. Am schleehtesten vertrug das Gewebe die Deplasmo]yse in einer Knopp-

schen phosphathaltigen LSsung. In einer sauren oder stark alkalischen L6sung starben die Zellerl ab; am besten erhielten sie sich bei 7,0 pH.

In einer Knoppschen N~hrlSsung mit Azetaten hielt das Gewebe die Deplasmolyse bedeutend besser aus, besonders bei 7,0 oder 7,1 pH; sch/idlicher erwiesen sich stark alkalische LSsungen.

In einem mit Ca CO a ges/ittigten destillierten Wasser blieben die Zellen am Leben: die besten l~esultate wurden erzielt bei pH 7,1 und 7,2, in stark alkalischen L6sungen dagegen verminderte sich die Resistenz des Gewebes.

Am besten blieben die Zellen in gewShnlichem Leitungswasser ohne Phos- phat oder in Sodawasser erhalten; yon pI-[ 6,8 bis 8,1 lebte das ganze Gewebe welter, sogar bei einer besonders raschen Plasmolyse und Deplasmolyse, z.B. nach zwei oder gar vier Stufen. Misehte man dem Leitungswasser Phosphat bei,

Plasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung durch Sa|ze usw. 315

so starb ein Tell der Zellen ab, besonders in einer sauren oder stark alkalischen L6sung, das Optimum war bei ca. p i t 7 zu vermerken.

Aus allen diesen Versuchen darf man fo]gende Schliisse ziehen: 1. dab natiirliches Wasser dem Pflanzenleben besonders gfinstig ist; 2. dab man die Wasserstoffionenkonzentration am besten mittels Bikarbonaten reguliert nnd dabei Phosphate nach MSglichkeit vermeidet; 3. dab die gfinstigste Reaktion entweder eine neutrale oder eine leicht alkalische ist.

7. Yersehiedener u der Kurven bei Plasmolyse und Deplasmolyse

Hier soil erSrtert werden, wie bei Plasmolyse und Deplasmolyse die Kon- zentration der LSsung zu/~ndern ist, damit das Gewebe so welt wie m6glich am Leben erhalten bleibt.

Bei einem der ersten Experimente wurden Schnitte von Lycium, Centaurea und Eryngium nach vier verschiedenen Arten plasmolysiert, sodann jcder nach drei verschiedenen Arten deplasmolysiert. Es ergaben sich also 12 diverse Kom- binationen. Die Plasmolyse dauerte 6 Std. 20 Min. und verlief nach folgenden Kurven: Die 1. Kurve steigt gleichm~Big in einer geraden Linie an; die 3. Kurve verl/iuft zuerst steil, dann flacher -- konkave Kurve; die 8. Kurve verl/iuft zuerst flach, dann steil -- konvexe Kurve; die 7. Kurve unterseheidet sieh yon der vorhergehenden dadurch, dab sie nach der Biegung nieht so steil ansteigt; nach dieser Kurve dauerte die Plasmolyse 8 Std. 20 Min.

Am n/iehsten Tage verlief die Deplasmolyse nach folgenden Kurven: die VIII. Kurve fallt sofort steil ab, sodann biegt sie ein und verl/iuft in der zweiten l-I/ilfte sehr flaeh, indem sie sich der Abszisse n/ihert; die Deplasmolyse dauerte bier 5 Std. 50 Min. ; die V. Kurve f/s zuerst weniger steil ab als die vorherige; Dauer der Plasmolyse - - 6 Std. 10 Min. ; die I. Kurve ist gerade und fs gleich- m/~ig ab.

Von drei Pflanzen gelang es nur Lycium vSllig zu deplasmolysieren, Centau- tea lebte bis 0,5 GM und Eryngium bis 1,0 GM Saccharose. Darnach kann man schliel3en, dal3 es vorteilhafter ist, die Plasmolyse im ersten und den folgenden Stadien langsam durchzufiihren und dieselbe erst spitter zu beschleunigen. Die Deplasmolyse mul3 man gegen Ende des Versuches verlangsamen, sobald der Protop]ast die Zellwand beriihrt.

Bei den weiteren drei Versuchen wurden sowohl Plasmolyse als Deplasmo- lyse naeh sieben versehiedenen Kurven durehgefiihrt: die Kurven 1 und I steigen gleiehm/~i3ig an, sie verlaufen in einer geraden Linie; die Kurven 9 und 7 steigen zuerst m~il3ig an, besonders die erste, sodann wird ihr Ansteigen immer steiler. Dagegen steigen die Kurven 4 und 2 in der ersten tti~lfte steil an, in der zweiten werden sie flaeher; sie haben eine konvexe Form; die Biegung der ersten ist st~irker. Bei Kurve 10 liegt der steilste Tell in der Mitte, sie hat zwei Biegungen nnd verl~uft wellenf6rmig.

Bei einer Deplasmolyse verlaufen die Kurven entgegengesetzt, entweder fallen sie zuerst steil ab und werden dann flacher (VI I I und V) oder umgekehrt ( I I I und II) . Sie unterscheiden sich voneinander durch die St~trke der Biegung. Die Kurven X und X I haben gewundene Form, mit je zwei Biegungen. Der

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Untersehied liegt darin, dag erstere zu Anfang und zu Ende langsam, in tier Mitte aber steil abf~illt, letztere dagegen zu Anfimg und zu Ende steil, in t ier Mitte flaeher ist.

Auf Grund der erzielten Resultate l/iftt sich nicht mit Sieherheit behaupten, dag (tie Veriinde,'ung der LSsungskonzentrationen notwendigerweise nach be- st immten Kurven zu fiihren ist und dag in diesem Falle mehr Chancen bestehen, das Gewebe am Leben zu erhalten. Manehe Pflanzen, wie z. B. Lyci~t~n, sind verh/iltnismtiNg wenig empfindlich, ihre Zellen leben bei den verschiedensten Kombinationen welter. Sogar wenig resistente Gew~ehse, wie Silene, Berteroa und Centaurea, kSnnen bei einigen Zusammenstelhmgen recht gute Resultate ergeben.

Man kann also folgende Schliisse ziehcn: 1. Die Plasmolyse soil in einem langsamen Tempo beginnen, damit, der

Protoplast sieh gleiehmiiilig yon der Zellwand abl5sen kann. Sodann kann eine schnelle,'e Konzentrationssteigerung der LSsung erfolgen, das schnelle Tempo bis zum Ende dauern, oder ganz zum Schlu$, wenn tier Protoplast bereits viel Wasser verloren hat, etwas verlangsamt werden. Die Kurven 7 und zum Tell 10 cntsprechen am meisten diesem Verlaufe.

2. Bei der Deplasmolyse kann die Kurve zuerst steil abfallen, doch muft gegen Ende des Prozesses alas Tempo verlangsamt werden. Fast die gleiehen Resultate erzielt man bei gleiehmis Verringern der Konzentration, nach einer geraden Linie. Ein allzu sehnelles AbsehlieBen der Deplasmolyse ist gef~hrlieher, denn dabei st6gt der Protoplast gewisscrmaBen gegen die Zellwand an. Die Konzentration ist am besten naeh Kurve V resp. I zu verd~innen.

8. Ailgemeine Sehlullfolgerungen Die Blattepidermisse verschiedener Pflanzen wurden mittels Saccharose-

16sungen plasmolysiert. Zu Ende der Versuche st ieg die Konzentration bis 2,0 GM, resp. der osmotische Wert bis 121 Atmosph/~ren. Deplasmolysiert man die Zellen naeh kurzer Zeit, so bleiben sie gr6fttenteils am Leben. L~ltt man sie dagegen mehr als 20 Stunden in der plasmolysierenden L6sung, so ist die De- plasmolyse eine viel schwierigere, ja bei manchen Pflanzen wird sic unmSglieh. Das ZM der Untersuchungen lag im Auffinden solcher Bedingungen, unter denen ein stark und lang plasmolysierter Protoplast dennoch am Leben bleiben kann.

Dabei spielt die Reaktion des LSsungsmittels eine iiberaus wichtige R611e. Zur Regulierung der Wasserstoffionenkonzentrationen, als Puffer, wurden Ph~sph~te, Zitrate, Azetate und bikarbonate Kalziumsalze angewandt.

Man kann die Pflanzen naeh ihrer Rea.ktion gegentiber der LSsung in versehiedene Gruppen teilen. Die einen zeigen sieh gegeniiber der Konzentrat ion yon Wasserstoffionen ziemlieh indifferent,, sie k6nnen Ms zu Ende bei einem pH von 4,5 bis 8,1 deplasmolysiert werden. Andere vertragen keine st,rrk sauren L6sungen, leben aber in sehwaeh sauren, neutralen und alkalisehen L6sungen weiter. Andere wieder deplasmolysieren nut in alkalisehen L6sungen, yon pH 7,0 und hSher an. Endlieh gibt. es Pflanzen, fiir die ein stark alkalisehes Medium bereits seh/idlieh wird; diese sterben yon pH 7,4 bis S,0 ab; sehwaeh saure oder neutrale L6sungen sind ihnen f6rderlieh.


Von groBer Bedeutung erweist sieh das Vorhandensein unorganischer Salze im LSsungsmittel und vielleieht aueh anderer Zus/~tze. Natfirliehes Quell- wasser erh/tlt die Zelle besonders gut; sogenannte Nghrl6sungen, mit destilliertem Wasser zubereitet, sind bedeutend seh/idlieher.

Es ist besser, eine bestimmte Wasserstoffionenkonzentration mittels KalziUmbikarbonaten zu erzielen, als mittels Phosphaten. Aueh Zitrate und Azetate geben bessere Resultate als Phosphate.

Kalziumsalze in grogen Mengen wirken auf manehe Pflanzen seh~dlieh, besonders die sogenannten physiologisehen Kalziophoben zeigen sieh diesen gegeniiber sehr empfindlieh. Ffir manehe andere Pflanzen wieder erweisen sieh Kalziumionen als unseh/idlieh oder sogar als nfitzlieh und sie deplasmolysieren dabei besser.

Ffir die meisten Pflanzen sind die Kalziumionen verhgltnism~gig harmlos, nur in groBen lVIengen sind sie gef~hrlieh.

Andere Pflanzen wieder reagieren stark auf Natriumionen, manehmal genfigt bereits eine sehwaehe Konzentration derselben, wie 0,01 und 0,03 GM, um die Deplasmolyse zu vereiteln. Einige Arten - - Niehthalophyten - - vertragen 0,1, ja sogar 0,2 GM Natriumehlorid, ohne Sehaden zu nehmen. Die Empfindlich- keit gegenfiber den Natrinmionen steigert sieh besonders in ktinstliehen Nghr- 16sungen.

Plasmolyse und Deplasmolyse miissen dutch eine Reihe yon graduell ab- gestuften Konzentrationen geffihrt werden. Der Un~ersehied zwisehen den auf- einanderfolgenden L6sungen darf kein allzu groger sein, z. B. ist es besser, eine ~berffihrung des Gewebes aus Wasser in eine 2 n Saeeharosel6sung fiber 30, 40, ja 50 Stufen zu leiten. Dasselbe gilt yon der Deplasmolyse. Doeh selbst ein starkes Verringern der Zahl der Ubergangskonzentrationen tStet das Gewebe nicht, und man kann diese Zahl in einzelnen Fallen ruhig um zwei-, vier-, ja achtmal niedriger ansetzen.

Zu Beginn der Plasmolyse mu6 die LSsung naeh und naeh konzentriert werden. Naehdem der Protoplast sieh yon der Zellwand abgel6st hat, daft man den Untersehied zwisehen den einzelnen Konzentrationen vergrSl3ern. Bei einer Deplasmolyse soll die Verdfinnung entweder gleiehm~tgig verlaufen, oder zuerst energiseh, zuletzt langsamer, bevor der Protoplast die Zellwand berfihrt hat. Das Abnehmen der Konzentration kann entweder dutch eine gerade Linie, oder dutch eine Kur re dargestellt werden, die zuerst steil, dann immer flacher verlauft.

Es empfiehlt sieh, die St/trice der LSsungen nieht in Gramm-Molekiilen, sondern naeh dem osmotisehen Druek in Atmosphiiren zu bereehnen, da der osmotisehe Druck bei st~rkeren LSsungen rapider zunimmt, als die gramm- molekulare Konzentration; diese Differenz ist versehieden bei versehiedenen Plasmolytika und h/~ngt yon der GrSf~e der Molekfile ab.

Aueh die Dauer der Plasmolyse oder Deplasmolyse spielt eine wiehtige Rolle. Meistens stirbt das Gewebe ab, wenn der i)bergang aus dem Wasser in 2 n SaecharoselSsung oder umgekehrt, aus 2 n Saeeharose ins Wasser, sieh im Laufe yon 2 resp. 4 Stunden vollzieht. Diese Prozesse mfissen 6 bis 8 Stunden dauern. Ein allzu langsames Tempo, z .B. Weehsel der Konzentration naeh

318 I lj in, Plasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung dutch Salze usw.

einigen Stunden, erweist sich als ebenso sch~dlich. Bei l~ingerem Verweilen in der L6sung entsteht an der Protoplastoberfl~iehe eine lest I-Iiille, die im weiteren Verlaufe verniehtet werden mull. Dieser Vorgang wiederholt sich einige Male.

Zu Beginn der Versuehe konnte man die meisten Pflanzen nicht his zu Ende deplasmolysieren; meistens starben sie bei irgendeinem Verdiinnungsstadium ab. Solehe F/ille wiederholten sich h/tufig. Sp/iter aber, als die Plasmolysierungs- und Delolasmolysierungsbedingungen genauer festgestellt wurden (wie der pI-I der L6sung, die ehemisehe Zusammensetzung des Wassers, Zeit, Differenz der Konzentrationen usw.), gelang es bei fast allen Pflanzenarten eine v611ige Deplas- molyse zu erreiehen, ohne das Gewebe im geringsten zu gef~hrden.

Aus der Biologischen Station in Eisgrub, Siidm/ihren, ~. S. R.

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Plasmolyse und Deplasmolyse und ihre Beeinflussung durch Salze und durch die Wasserstoffionenkonzentration