Untersuchungen über die Manganverteilung zwischen Zellfraktionen aus Spinatblättern und ihr Zusammenhang mit dem Manganhaushalt

Summary

• 1. Spinach was harvested once a week, beginning five weeks after sowing. The leaves were divided into three categories, according to their height of insertion. For every category, Hill-activity and manganese content (by atomic absorption) were measured. The remaining leaf material was homogenised in distilled water or in a mixture of 0.6 M sucrose and 0.05 M Tris/maleate buffer, pH 7.8, and the homogenate was separated by differential centrifugation into two fractions: a green precipitate consisting mainly of chloroplast fragments and a yellow supernatant. Chloroplast fragments, isolated in sucrose medium, were washed with distilled water. Manganese and nitrogen content of the precipitate and the supernatant were determined, as was the chlorophyll concentration of the precipitate.

• 2. The manganese content in the old leaves and their fractions increased; nitrogen concentration, chlorophyll concentration, chlorophyll/nitrogen and chlorophyll/manganese ratios decreased.

• 3. The lowest inserted leaves and their fractions had a different chemical composition from the rest: they had a higher manganese and a lower nitrogen content. The chlorophyll/nitrogen ratio of the lamellae was also higher.

• 4. At the beginning, the lowest inserted leaves had the same manganese content as the seeds. Then the manganese concentration decreased slightly and increased again when leaf decomposition began.

• 5. We found a chlorophyll/manganese ratio of 104 molecules chlorophyll to 1 atom manganese.

• 6. Hill activity decreased with increasing age of the shoot. It seemed to be a function of the shoot age rather than the leaf age.

• 7. The manner of preparation had an effect on the chlorophyll/dry weight ratio, but not on the manganese/dry weight and nitrogen/dry weight ratios. Therefore the manganese/chlorophyll and the chlorophyll/nitrogen ratios depended on the manner of preparation.

Zusammenfassung

• 1. Im Freiland gezogene Spinatkulturen wurden vom 2. Monat an einmal wöchentlich geerntet und die Blätter, gemäß ihrer Insertionshöhe am Sproß, in drei verschiedenen Kategorien vereinigt. Für jede Blattkategorie wurden die Hillaktivität und der Mangangehalt (Atom-Absorption) bestimmt, darauf das übrige Blattmaterial mit Puffer/Saccharose bzw. Wasser aufgeschlossen und mittels Differentialzentrifugation in Chloroplastenfragmente und Überstand fraktioniert. Für die Chloroplastenfragmente wurden der Mangan-, Stickstoff- und Chlorophyllgehalt bestimmt, für den Überstand der Stickstoff- und Mangangehalt.

• 2. Die Blätter zeigten in der Abbauphase folgende Symptome: Sowohl das ganze Blatt als auch die beiden Fraktionen wiesen steigende Mangangehalte auf, die beiden Fraktionen sinkende Stickstoffgehalte und die Chloroplastenfragmente zusätzlich sinkende Chlorophyllgehalte, Chlorophyll/Stickstoff- und Chlorophyll/Mangan-Quotienten.

• 3. Die untersten Blätter hatten eine von den übrigen Laubblättern abweichende stoffliche Zusammensetzung: Sie enthielten mehr Mangan und weiniger Stickstoff pro g TG, auch in den Fraktionen. Das Chlorophyll/Stickstoffverhältnis der Lamellen war höher.

• 4. Die untersten Blätter hatten bis zur ersten Ernte den gleichen Mangangehalt wie die Samen. Nachher sank er leicht und stieg erst in der letzten Phase des Abbaues wieder an. Bei den übrigen Blättern war der Mangangehalt von Anfang an konstant.

• 5. Bei den Lamellen aus intakten Blättern kamen durchschnittlich 104 Moleküle Chlorophyll auf 1 Atom Mangan.

• 6. Die Hillaktivität nahm mit zunehmendem Sproßalter bei allen Blättern ab. Sie schien eher eine Funktion des Sproßalters als des Blattalters zu sein und war in allen Blattkategorien ungefähr gleich groß.

• 7. Die Art des Aufschlußmediums und des Fraktionierungsweges hatte einen Einfluß auf das Chlorophyll/Trockengewichtsverhältnis, nicht aber auf das Mangan-Trockengewichts- und Stickstoff/Trockengewichtsverhältnis.

Entsprechend waren die Mangan/Chlorophyll- und Chlorophyll/Stickstoff-Quotienten vom Präparationsweg abhängig.