Über das Quellungsmaximum der Kotyledonen und Keimachsen von Pisum sativum L.

Summary

• 1. Some in part new definitions and terms which have been used in colloid chemistry have been briefly described and applied to swelling (imbibition) in seeds. Consideration has been given to the terms swelling, degree of swelling, swelling-time-curve, swelling-curve, swelling-pressure and osmotic swelling-equilibrium.

• 2. The first phase of water uptake in the cotyledons and germ axes consists of pure imbibition. Characteristic for the swelling phase is the swelling-time-curve, which has been presented mathematically.

• 3. At the end of the swelling there occurs in the germ-axes a second phase of water uptake which takes place at the onset of germination. The second phase of water uptake is inhibited by poisoning with KCN.

• 4. The maximal measurable degree of swelling in the cotyledons used was found to be 132% H₂O; the same value for the germ-axes was 250% H₂O. The maximal measurable degree of swelling of the tissues is practically independent of temperature. The observed differences in the maximal measurable degree of swelling between the cotyledons and germ-axes have been attributed to differences in the degree of development of the cell walls.

• 5. When the “swelling-maxima” of the cotyledons and germ-axes have been reached, an osmotic swelling-equilibrium is established, i.e. a condition of equilibrium in which the protoplasmatic gel coexists with the external water but in which the cell walls prevent the protoplast from attaining the maximum possible degree of swelling. Thus a swelling-pressure occurs within the tissues. The relationships between the swelling-pressure, the pressures in the protoplasmatic gel and in the external water, together with the vapour pressures over the protoplasmatic gel and the external water have been presented mathematically.

Zusammenfassung

• 1. Einige in der neueren Kolloidchemie für die Quellung verwendeten Definitionen und Begriffe werden kurz erläutert und dann auf die Samenquellung angewandt. Es handelt sich dabei um die Begriffe Quellung, Quellungsgrad, Quellungs-Zeitkurve, Quellungskurve, Quellungsdruck bzw. osmotisches Quellungsgleichgewicht.

• 2. Die Wasseraufnahme der Kotyledonen und Keimachsen kommt in der ersten Phase durch reine Quellung zustande. Charakteristisch für die Quellungsphase ist die Quellungs-Zeitkurve, deren Verlauf mathematisch formuliert wird.

• 3. Bei den Keimachsen tritt am Ende der Quellung eine zweite, zur Keimung gehörende Komponente der Wasseraufnahme auf. Diese zweite Phase der Wasseraufnahme läßt sich durch Vergiften mit KCN unterdrücken.

• 4. Der maximal meßbare Quellungsgrad hat bei den untersuchten Kotyledonen den Wert von 132% H₂O, bei den Keimachsen den Wert von 250% H₂O. Der maximal meßbare Quellungsgrad des Gewebes ist von der Temperatur nahezu unabhängig. Die Quellungskurve ist also eine gerade Linie parallel zur Temperaturachse. Die Unterschiede im maximal meßbaren Quellungsgrad der Kotyledonen und Keimachsen werden auf Unterschiede im Entwicklungsgrad der Zellwände zurückgeführt.

• 5. Im “Quellungsmaximum” der Kotyledonen und Keimachsen herrscht osmotisches Quellungsgleichgewicht, d. h.: in dem sich am Ende der Quellung einstellenden Gleichgewicht koexistiert das protoplasmatische Gel mit dem reinen Wasser, die maximal mögliche Quellung des Protoplasmas wird jedoch durch die Zellwand verhindert. Dadurch entsteht im Gewebe ein Quellungsdruck. Der Zusammenhang zwischen dem Quellungsdruck, den Drucken und Dampfdrucken im bzw. über dem Wasser und dem protoplasmatischen Gel wird mathematisch dargestellt.