Differenzierungsleistungen, Mustergliederung und Transdeterminationsmechanismen in hetero-und homoplastischen Transplantaten der Rüsselprimordien vonDrosophila

Summary

Proboscis primordia (labial discs) from fourDrosophila species were cultivated in the abdomens of adult females and then transplanted into larvae. After metamorphosis, the imaginal structures of the implants were studied both in homoplastic and heteroplastic transplantations. — After at least two days of culturing in an adult host of the same species one labial disc furnishes the same structures as one pair of discsin situ. — For the formation of such a symmetrical duplicate structure proliferation is required. When the blastema has reached a certain size, it becomes arranged into two adjacent areas i.e. — two connected proboscis halves of approximately normal size (homonomous arealisation). — By cell multiplication, the state of determination of the single cell is passed onto the daughter cells (cell heredity). These organize themselves along an axis of symmetry. — After the transitory culturing labial discs transdeterminate to such allotypic structures as palpus, leg or antenna. — Transdetermination occurs only in proliferating cells and, in symmetrical preparations, only in the newly developed half. — The frequency and the pattern of allotypic structures varies greatly in the four species under investigation. The differences are specific for the species and are not due to different proliferation activity. — There is a positive correlation between the growth of the blastema, the duration of culture, and the frequency of transdetermination. This finding indicates that cell reproduction is relevant to transdetermination. — Heteroplastic transplants of labial discs betweenD. melanogaster andD. simulans develop autonomously with regard to proliferation and transdetermination in both combinations. — Proboscis primordia fromD. hydei change their properties of transdetermination inD. melanogaster andD. virilis. In the first case, development of leg and antenna is inhibited. In the second case, the frequency of transdetermination diminishes. These differences are not due to reduced proliferation in a different species of host. They are based on some other effect of the culture medium.

Zusammenfassung

• 1. Rüsselprimordien (Labilascheiben) von vierDrosophila-Arten wurden im Abdomen von Hiegenweibchen kultiviert und anschließend nach Rücktransplantation in Larvalwirten zur Metamorphose gebracht. Die Entwicklungsleistung der Scheiben wurde sowohl an homoplastischen als auch an heteroplastischen Transplantaten verfolgt.

• 2. Nach mindestens zweitägigem Aufenthalt im arteigenen Adultwirt bildeteine Labialscheibe durchschnittlich gleich viel wie ein Scheibenpaarin situ; es entsteht qualitativ und quantitativ ein vollständiger, spiegelbildlich organisierter Rüssel.

• 3. Für die Entstehung solcher symmetrischer Doppelbildungen ist Proliferation eine notwendige Voraussetzung. Wenn das Blastem eine bestimmte Größe erreicht hat, gliedert es sich durch homonome Arealisation in zwei zusammenhängende Rüsselhälften von ungefährt normaler Größe.

• 4. Bei der Zellvermehrung wird der Determinationszustand der Einzelzellen auf die Tochterzellen übertragen. Diese organisieren sich entlang einer Symmetrieachse.

• 5. Labialscheiben neigen schon nach einmaligem Aufenthalt im Adultwirt häufig zu Transdeterminationen. Als allotypische Strukturen entstehen Palpus, Bein und Antenne.

• 6. Transdeterminationen ereignen sich nur in proliferierenden Blastemen und treten bei symmetrischen Präparaten lediglich auf der neu entstandenen Hälfte auf. „Ruhende“ Zellen transdeterminieren nicht.

• 7. Häufigkeit und Qualitätenmuster der Transdeterminationen sind bei den vier untersuchten Spezies stark verschieden. Die Unterschiede sind artspezifisch fixiert und nicht auf verschiedene Proliferationsaktivitäten zurückzuführen.

• 8. Zwischen dem Proliferationsausmaß der Blasteme und der Kulturdauer besteht eine positive Beziehung. Gleichzeitig ist die Kulturdauer korreliert mit der Transdeterminationshäufigkeit. Dieser Befund ist ein weiterer Hinweis dafür, daß Transdetermination Zellteilung voraussetzt.

• 9. Als heteroplastische Transplantate verhalten sich die Labialscheiben vonD. mel. inD. sim. in bezug auf Proliferation und Transdetermination autonom herkunfstgemäß. Ebenso reagierensimulans-Blasteme inD. mel.

• 10. Rüsselprimordien vonD. hyd, ändern ihre Transdeterminationsleistungen inD. mel. undD. vir. Im ersten Fall verarmt das Muster der allotypischen Qualitäten, im zweiten Fall verringert sich deren Häufigkeit. Diese Veränderungen sind nicht auf verminderte Proliferationsaktivitäten im artfremden Wirt zurückzuführen; sie beruhen auf einem anderen Einfluß des Kulturmediums.