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Das Pollenschlauch-Wachstum von Pisum-Mutanten unter Berücksichtigung der freien Aminosäuren

The pollen tube growth of Pisum mutants under consideration of the free amino acids

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Summary

The germination of the pollen grains and the growth rate of the pollen tubes of eight mutants of Pisum sativum were compared with the parent line by in vitro investigations. All of the mutants studied showed a retardation of pollen tube growth as compared to the parent line, resulting in competitive elimination of some of the gametes in plants heterozygous for the respective mutant genes. The deficit of recessive plants in the progenies of heterozygous mutant strains of peas can be attributed to this retardation. Marked differences between the various mutants with regard to the levels of various free amino acids in their pollen grains were found. Certain amino acids may be present in greatly reduced concentration or may be present in excess. In some genotypes pollen tube growth can be stimulated by adding the deficient amino acid. This is especially true for proline, valine and threonine. As far as the other amino acids are concerned, the mutants studied showed varying reactions. The germination rate of the pollen grains is reduced by proline and threonine; germination is completely inhibited by glutamine. The amino acids isoleucine, histidine and cysteine retard pollen tube growth in all the mutants investigated. This is also true for leucine which, however, has a stimulating effect in one of the chlorophyll mutants.

Zusammenfassung

Die Pollenkeimung und das Pollenschlauch-Wachstum von 8 Pisum-Mutanten sowie der Ausgangsform wurden in vitro untersucht. Außerdem wurden die freien Aminosäuren der Pollen analysiert und die Reaktion der Pollenschläuche auf Zugabe von Aminosäuren getestet. Hierbei wurden folgende Ergebnisse erhalten:

  1. 1.

    Alle Mutanten zeigen gegenüber der Normalform ein verlangsamtes Pollenschlauch-Wachstum, das die Gonenkonkurrenz in heterozygot-mutierten Pflanzen beeinflußt. Hiermit findet das in den Nachkommenschaften heterozygot-mutierter Erbsen häufig auftretende Rezessivendefizit seine Erklärung.

  2. 2.

    Die geringe Fertilität einer Blütenmutante unseres Sortiments ist nicht auf meiotische Störungen, sondern auf die drastische Herabsetzung der Pollenkeimung und des Pollenschlauch-Wachstums zurückzuführen. Für die geringe Keimungsrate der Pollen ist wahrscheinlich ihre vorzeitige Alterung verantwortlich.

  3. 3.

    Der Gesamtgehalt der freien Aminosäuren im Pollen entspricht bei allen Mutanten — von einer Ausnahme abgesehen — der bei der Stammform realisierten Situation. Im Hinblick auf die quantitativen Verhältnisse der einzelnen Aminosäuren sind jedoch bei den verschiedenen Genotypen starke Unterschiede feststellbar, die sowohl in Form eines Defizits als auch eines Überschusses bestimmter Aminosäuren in Erscheinung treten.

  4. 4.

    Durch Zusatz der in zu geringer Menge vorhandenen Aminosäure konnte das Pollenschlauch-Wachstum bei einigen Mutanten stimuliert und demjenigen der Ausgangsform angeglichen werden. Dies gilt vornehmlich für Prolin, Valin und Threonin. Auf Zugabe der übrigen Aminosäuren reagierten die Mutanten unterschiedlich.

  5. 5.

    Die Keimungsrate der Pollen wird durch Prolin und Threonin herabgesetzt; Glutamin verhindert die Keimung völlig. Die Aminosäuren Isoleucin, Histidin und Cystein haben bei allen untersuchten Mutanten einen negativen Effekt auf das Pollenschlauch-Wachstum. Dies gilt auch für Leucin, das bei einer unserer Chlorophyllmutanten jedoch stimulierend wirkt.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Genetik der Universität Bonn, BRD

    G. Jahr & W. Gottschalk

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  1. G. Jahr
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  2. W. Gottschalk
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Jahr, G., Gottschalk, W. Das Pollenschlauch-Wachstum von Pisum-Mutanten unter Berücksichtigung der freien Aminosäuren. Theoret. Appl. Genetics 43, 281–290 (1973). https://doi.org/10.1007/BF00277789

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