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Licht- und Elektronenmikroskopische Beobachtungen Zum Problem der Cytomixis Sowie Ihrer Möglichen Beziehung Zur Potocytose. Untersuchungen bei Cucurbita-Arten und Lycopersicum Esculentum

Light- and electron microscopical observations on cytomixis and its possible relation to potocytosis. A study on species of Cucurbita and on Lycopersicum esculentum

Summary

Cytomixis has been studied by light microscopical observations using species of Cucurbita and by electron microscopical observations using Lycopersicum esculentum. Cytological studies of species of Cucurbita by light microscopy prove to be difficult because the chromosomes are very small and because the cytoplasm of the large Pollen-mother-cells (PMC) cannot be differentiated well.

However, it is possible to follow the cytomictical process by studying the behaviour of the very large nucleolus. The nucleolus regularly takes part in cytomixis and disintegrates into many parts whilst entering a neighbouring cell through several adjacent plasma channels. It has also been observed that from time to time binucleate PMCs occur in connection with PMCs which lack a nucleus, a fact which may indicate that cytomixis is involved. In species of Cucurbita, cytomixis seemed favoured by the presence of broad plasma channels. If plasma channels are very broad, the connection between adjacent PMCs may be so strong that the PMCs are separated in a spindel-like form before they break.

With the electron microscope, a nucleus in a Tomato PMC was observed passing into a neighbouring cell at a time when this nucleus was of a homogeneous granular to threadlike or in part threadlike to spiral structure. At this time the condensation of chromosome material had not taken place. In the cell from which a nucleus separates, and also in the cell into which it enters, the perinuclear space around the traversing nucleus may in part be enlarged. Cytomixis is also observed when the nuclear membrane is temporarily dissolved.

Very often we observed cytomixis when the chromosomes were fully differentiated. The chromosomes passing through a plasma channel generally appear strongly contused and partly disrupted. Thereby the fine structure of the chromosomes is apparently damaged. When the chromosome material has passed into a neighbouring cell, its configuration is strongly altered. The material is often clumped to pear-shaped masses, which are surrounded by a little mass of caryolymph and which lie side by side in nuclear pockets. These pockets are connected with their mother nucleus through a special plasma channel. It could not be observed at which time these connections are broken.

We do not yet know whether chromosome material which has passed into a neighbouring cell can regenerate and join with the nucleus of the receiving cell. Also we have not observed the manner in which material disintegrates when it has passed into a neighbouring cell.

We could not show any connection between cytomixis and potocytosis.

We suppose that under certain conditions cytomixis is a normal process. Moreover it can be produced artificially. Under natural conditions it may be induced by external or internal conditions. Depending on the type and the intensity of the effective stimuli, cytomixis may often be a pathological process. However, it will be difficult to determine the boundary between a normal and a pathological behaviour.

Zusammenfassung

Bei Cucurbita-Arten werden lichtmikroskopisch, bei Lycopersicum esculentum elektronenmikroskopisch durchgeführte Beobachtungen cytomiktischer Vorgänge mitgeteilt. Die lichtmikroskopische Beobachtung ist bei den Kürbisarten insofern schwierig, als deren Chromosomen ziemlich klein sind, während andererseits das Cytoplasma der relativ großen PMZ (Pollenmutterzellen) nur bis zu einem gewissen Grade aufgehellt werden kann. Besonders deutlich lassen sich die Vorgänge an dem stets gut sichtbaren und verhältnismäßig großen Nucleolus verfolgen, der anscheinend regelmäßig an der Cytomixis beteiligt ist und beim Übertritt in eine Nachbarzelle zumeist in eine Reihe von Teilnucleoli zerfällt, je nach der Zahl der am Übertritt beteiligten Plasmakanäle. Auch das gelegentliche Auftreten zweikerniger PMZ in Verbindung mit einzelnen kernlosen PMZ läßt auf Cytomixis schließen. Die Cytomixis wird bei den Kürbisarten anscheinend durch breite Plasmakanäle begünstigt. Besonders breite Plasmakanäle stellen offensichtlich eine derartig feste Verbindung zwischen benachbarten PMZ dar, daß diese im Verlauf der Präparation spindelförmig ausgezogen werden, bevor die Plasmaverbindungen endgültig unterbrochen werden.

Bei der Tomate wurde Kernübertritt im elektronenmikroskopischen Bild bereits zu einem Zeitpunkt beobachtet, da der Kern noch eine homogene, körnig-fädige, vielleicht zum Teil auch fädig-spiralige Struktur aufweist, ohne daß eine sichtbare Kondensierung des Chromosomenmaterials bereits erfolgt ist. Der perinucleare Spalt ist unter Umständen sowohl in der Ausgangs- wie im Bereich des in die Nachbarzelle übergetretenen Kernabschnittes erweitert. Auch im Stadium vorübergehender Auflösung der Kernmembran beobachten wir Cytomixis.

Besonders häufig konnten wir Cytomixis in Stadien feststellen, in denen die Chromosomen voll ausdifferenziert sind. Beim Übertritt durch den Plasmakanal wird das Chromosomenmaterial anscheinend regelmäßig stark gequetscht und zum Teil auch zerrissen. Das dadurch in seiner Feinstruktur offensichtlich geschädigte, in seiner äußeren Konfiguration ziemlich veränderte Chromosomenmaterial liegt nach seinem Übertritt in die Nachbarzelle vielfach zu birnenförmigen Massen verklumpt und von etwas Kernlymphe umgeben in mehreren Kerntaschen nebeneinander. Diese stehen zunächst noch über einen eigenen Plasmakanal mit dem abgebenden Kern in Verbindung. Wann und unter welchen Bedingungen sie abgeschnürt werden, konnte nicht ermittelt werden.

Ebensowenig ließ sich anhand unseres Materials die Frage beantworten, ob und unter welchen Voraussetzungen die Möglichkeit einer Regeneration des übergetretenen Chromosomenmaterials und eine Vereinigung mit dem Kern der aufnehmenden Zelle gegeben ist. Auch über den Verlauf der sicherlich in den meisten Fällen erfolgenden Resorption des ausgeschleusten Kernmaterials konnten keine Beobachtungen angestellt werden.

Hinsichtlich der Frage einer möglichen Beziehung der Cytomixis zu potocytoseartigen Erscheinungen ließ sich ein Zusammenhang nicht nachweisen.

Es wird die Ansicht vertreten, daß die Cytomixis unter gewissen Bedingungen einen normalen Vorgang darstellen kann. Sie läßt sich darüber hinaus artifiziell auslösen. In der Natur kann sie durch äußere und innere Bedingungen in Gang gesetzt werden. Je nach Art und Stärke der wirksamen Reize wird sich jedoch die Cytomixis pathologisch auswirken. Indessen ist es im Einzelfall schwierig, die Grenze zwischen normalem und pathologischem Verhalten auszumachen.

Es hat den Anschein, daß Cytomixis und die als Potocytose angesprochenen Erscheinungen Äußerungen erhöhter Aktivität der PMZ darstellen.

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Weiling, F. Licht- und Elektronenmikroskopische Beobachtungen Zum Problem der Cytomixis Sowie Ihrer Möglichen Beziehung Zur Potocytose. Untersuchungen bei Cucurbita-Arten und Lycopersicum Esculentum . Planta 67, 182–212 (1965). https://doi.org/10.1007/BF00385508

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