Zusammenfassung
DiePlasmafilamente entstehen beiMusa frei im Cytoplasma der noch kern- und tonoplastenhaltigen Siebröhren, wahrscheinlich aus der Verdichtung fadenförmiger Vorstufen. Sehr früh lagern sie sich zu Parallelgruppen zusammen, die den plasmatischen Raum zwischen Tonoplast und Plasmalemma ganz einnehmen können. Nach der Rückbildung des Tonoplasten durchlaufen die Einzelfilamente während ihrer Dispersion über das Siebröhrenlumen einen Gestaltwandel von 160–200 ÅA weiten tubulusähnlichen Formen in 80–120 Å weite perlschnurartig strukturierte Fäden. Die tonoplastenfreien Siebröhren vonTamus enthalten vergleichbar enge Filamente, während in den Siebröhren vonNuphar auch nach der Tonoplasten-Degeneration ausschließlich tubulusähnliche Filamente (Ø 150–180 Å) vorkommen. Die von den Plasmafilamenten eingenommenen Zellbereiche sind im allgemeinen frei von ER-Membranen, allein beiNuphar werden die Filamente auffallend stark von Elementen des ER durchsetzt.
Gestreckte wandparalleleMikrotubuli (Ø ca. 200 Å) sind sehr zahlreich in jungen Siebröhren, in ausdifferenzierten Leitbahnen fehlen sie ganz.
Die Differenzierung derSiebporen wird noch vor der Rückbildung von Kern und Tonoplast eingeleitet. Die einzelnen Poren gehen auf je einen Plasmodesmos zurück, dessen Durchtrittsfläche beiMusa um das 40- bis 50fache zur offenen Siebpore erweitert wird. Die spätere Porenweite ist durch Callose und lokal begrenzte ER-Zisternen auf beiden Seiten der Zellwand markiert. In den offenen Poren vonMusa, Nuphar, Tamus undTinantia sind Plasmafilamente locker angeordnet und gleichmäßig verteilt bzw. zu einer Dichtestlage zusammengezogen.
In einer Rückschau werden abschließend Probleme der Siebröhren-Differenzierung besprochen.
Summary
InMusa plasmatic filaments have their origin in any part of the cytoplasm of the still nucleus- and tonoplast-containing sieve tubes. The first filaments seem to condense out of finer elements and soon arrange into parallel groups that often occupy the total plasmatic area between tonoplast and plasmalemma. Following the disintegration of the tonoplast the plasmatic filaments undergo structural alterations which transform 160 to 200 Å wide filaments of young sieve tubes into 80 to 120 Å wide filaments of differentiated ones. Mature sieve tubes ofTamus contain striated filaments, too, whereasNuphar sieve tubes after the degeneration of their tonoplasts still have tubular filaments (Ø 150–180 Å). InNuphar plasmatic areas occupied by plasmatic filaments are remarkably interspersed by elements of the ER-system.
Parietal microtubules (Ø 200 Å) are numerous in young sieve tubes, they are absent in differentiated elements.
Antecedent to the final disintegration of nucleus and tonoplastsievepore differentiation will be initiated. Sieve pores can be traced back to plasmodesmata, the pore area of which will be widened up to the 40 to 50fold, building the mature sieve pores ofMusa. The later breadth of a pore is distinctly marked by callose and by local ER-cisternae on either side of the developing sieve plate. Open pores ofMusa, Nuphar, Tamus, andTinantia are crossed by plasmatic filaments that are equally distributed in carefully fixed pores without callose.
In a final retrospect problems of sieve-tube differentiation will be discussed.
This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.
Literatur
Behnke, H.-D., 1965: Über das Phloem der Dioscoreaceen unter besonderer Berücksichtigung ihrer Phloembecken. II. Mitt.: Elektronenoptische Untersuchungen zur Feinstruktur des Phloembeckens. Z. Pflanzenphysiol.53, 212–244.
—, 1967: Über den Aufbau der Siebelement-Plastiden einiger Dioscoreaceen. Z. Pflanzenphysiol.57, 243–254.
—, 1968: Zum Aufbau gitterartiger Membranstrukturen im Siebelementplasma vonDioscorea. Protoplasma66, 287–310.
—, 1969: Aspekte der Siebröhren-Differenzierung bei Monocotylen. Protoplasma68, 289–314.
—, undI. Dörr, 1967: Zur Herkunft und Struktur der Plasmafilamente in Assimilatleitbahnen. Planta (Berl.)74, 18–44.
Bouck, G. B., andJ. Cronshaw, 1965: The fine structure of differentiating sieve tube elements. J. Cell Biol.25, 79–95.
Buvat, R., 1960: Observations sur les ultrastructures du cytoplasme au cours de la différenciation des cellules criblées deCucurbita pepo. C. R. Acad. Sci. (Paris)250, 1528–1530.
—, 1963 a: Infrastructure et différenciation des cellules criblées de “Cucurbitapepo”. Évolution du tonoplaste et signification du contenu cellulaire final. C. R. Acad. Sci. (Paris)256, 5193–5195.
—, 1963 b: Les infrastructures et la différenciation des cellules criblées deCucurbita pepo L. Port. Acta Biol.A 7, 249–299.
Crafts, A. S., 1968: Problem of sieve-tube slime. Science160, 325–327.
Cronshaw, J., andK. Esau, 1967: Tubular and fibrillar components of mature and differentiating sieve elements. J. Cell Biol.34, 801–815.
— —, 1968 a: P-protein in the phloem ofCucurbita. I. The development of P-protein bodies. J. Cell Biol.38, 25–39.
— —, 1968 b: P-protein in the phloem ofCucurbita. II. The P-protein of mature sieve elements. J. Cell Biol.38, 292–303.
Currier, H. B., andC. Y. Shih, 1968: Sieve tubes and callose inElodea leaves. Amer. J. Bot.55, 145–152.
Dörr, I., 1967: Zum Feinbau der „Hyphen“ vonCuscuta odorata und ihrem Anschluß an die Siebröhren ihrer Wirtspflanzen. Dissertation Bonn.
Engleman, E. M., 1965: Sieve element ofImpatiens sultanii. 2. Developmental aspects. Ann. Bot.29, 103–118.
Esau, K., 1939: Development and structure of the phloem tissue. Bot. Rev.5, 373–432.
—, 1950: Development and structure of the phloem tissue II. Bot. Rev.16, 67–114.
—, andV. I. Cheadle, 1959: Size of pores and their contents in sieve elements of dicotyledons. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.)45, 156–162.
— —, 1961: An evaluation of studies on ultrastructure of sieve plates. Proc. nat. Acad. Sci. (Wash.)47, 1716–1726.
— —, andE. B. Risley, 1962: Development of sieve-plate pores. Bot. Gaz.123, 233–243.
—, andJ. Cronshaw, 1967: Tubular components in cells of healthy and tobacco mosaic virus-infectedNicotiana. Virology33, 26–35.
— —, 1968: Endoplasmic reticulum in the sieve element ofCucurbita. J. Ultrastruct. Res.23, 1–14.
Eschrich, W., 1963: Beziehungen zwischen dem Auftreten von Callose und der Feinstruktur des primären Phloems beiCucurbita ficifolia. Planta (Berl.)59, 243–261.
Evert, R. F., andW. F. Derr, 1964: Callose substance in sieve elements. Amer. J. Bot.51, 552–559.
Frey-Wyssling, A., andH. R. Müller, 1957: Submicroscopic differentiation of plasmodesmata and sieve plates inCucurbita. J. Ultrastruct. Res.1, 38–48.
Johnson, R. P. C., 1968: Microfilaments in pores between frozen-etched sieve elements. Planta (Berl.)81, 314–332.
Kollmann, R., 1960 a: Untersuchungen über das Protoplasma der Siebröhren vonPassiflora coerulea. I. Mitt.: Lichtoptische Untersuchungen. Planta (Berl.)54, 611–640.
—, 1960 b: Dass. II. Mitt.: Elektronenoptische Untersuchungen. Planta (Berl.)55, 67–107.
—, 1964: On the fine structure of the sieve element protoplast. Phytomorphology14, 247–264.
—, 1965: Zur Lokalisation der funktionstüchtigen Siebzellen im sekundären Phloem vonMetasequoia glyptostroboides. Planta (Berl.)65, 173–179.
Zur funktionellen Morphologie des Coniferen-Phloems. Habilitationsschrift Bonn.
—, 1967: Autoradiographischer Nachweis der Assimilat-Transportbahn im sekundären Phloem vonMetasequoia glyptostroboides. Z. Pflanzenphysiol.56, 401–409.
—, 1968: Funktionelle Morphologie des Coniferen-Phloems. Vortr. Ges. Bot. NF2, 15–19.
—, undI. Dörr, 1966: Lokalisierung funktionstüchtiger Siebzellen beiJuniperus communis mit Hilfe von Aphiden. Z. Pflanzenphysiol.55, 131–141.
—, undW. Schumacher, 1962: Über die Feinstruktur des Phloems vonMetasequoia glyptostroboides und seine jahreszeitlichen Veränderungen. III. Mitt.: Die Reaktivierung der Phloemzellen im Frühjahr. Planta (Berl.)59, 195–221.
— —, 1964: Dass. V. Mitt.: Die Differenzierung der Siebzellen im Verlaufe einer Vegetationsperiode. Planta (Berl.)63, 155–190.
La Flèche, D., 1966: Ultrastructure et cytochimie des inclusions flagellées des cellules criblées dePhaseolus vulgaris. J. Microscopie5, 493–510.
Ledbetter, M. C., andK. R. Porter, 1963: A “microtubule” in plant cell fine structure. J. Cell Biol.19, 239–250.
Markham, R., S. Frey, andG. H. Hills, 1963: Methods for the enhancement of image detail and accentuation of structure in electron microscopy. Virology20, 88–102.
Mazia, D., P. A. Brewer, andM. Alfert, 1953: The cytochemical staining and measurement of protein with mercuric bromphenol blue. Biol. Bull.104, 57–67.
Northcote, D. H., andF. B. P. Wooding, 1966: Development of sieve tubes inAcer pseudoplatanus. Proc. roy. Soc.B 163, 524–537.
— —, 1968: The structure and function of phloem tissue. Sci. Prog., Oxf.56, 35–58.
Parthasarathy, M. V., andK. Mühlethaler, 1969: The ultrastructure of protein tubules in differentiating sieve elements. Cytobiol.1, 17–36.
Schumacher, A., 1948: Beitrag zur Kenntnis des Stofftransports in dem Siebröhrensystem höherer Pflanzen. Planta (Berl.)35, 642–700.
Schumacher, W., 1967: Die Fernleitung der Stoffe im Pflanzenkörper. In: Handb. d. Pflanzenphysiol. Bd. XIII, S. 61–177. Berlin-Heidelberg-New York: Springer-Verlag.
Srivastava, L. M., andT. P. O'brien, 1966: On the ultrastructure of cambium and its vascular derivatives. II. Secondary phloem ofPinus strobus L. Protoplasma61, 277–293.
Steer, M. W., andE. H. Newcomb, 1969: Development and dispersal of P-protein in the phloem ofColeus blumei Benth. J. Cell Sci.4, 155–169.
Tamulevich, S. R., andR. F. Evert, 1966: Aspects of sieve element ultrastructure inPrimula obconica. Planta (Berl.)69, 319–337.
Tilney, L. G., andK. R. Porter, 1967: Studies on the microtubules in Heliozoa. II. The effect of low temperature on these structures in the formation and maintenance of the axopodia. J. Cell Biol.34, 327–343.
Wark, M. C., andT. C. Chambers, 1965: Fine structure of the phloem ofPisum sativum. I. The sieve element ontogeny. Aust. J. Bot.13, 171–192.
Weatherley, P. E., andR. P. C. Johnson, 1968: The form and function of the sieve tube: A problem in reconciliation. Int. Rev. Cytol.24, 149–192.
Willenbrink, J., undR. Kollmann, 1966: Über den Assimilattransport im Phloem vonMetasequoia. Z. Pflanzenphysiol.55, 42–53.
Wooding, F. B. P., 1967: Fine structure and development of phloem sieve tube content. Protoplasma64, 315–324.
—, 1968: Fine structure of callus phloem inPinus pinea. Planta (Berl.)83, 99–110.
—, 1969: P-protein and microtubular systems inNicotiana callus phloem. Planta (Berl.)85, 284–298.
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
Teil einer Habilitationsschrift der Math.-Naturw. Fakultät Bonn.
Mit dankenswerter Unterstützung der Stiftung Volkswagenwerk und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (Zuwendungen an Prof. Dr. W.Schumacher). Für zuverlässige Mitarbeit danke ich FrauChrista Grabert.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Behnke, HD. Über den Feinbau und die Ausbreitung der Siebröhren-Plasmafilamente und über Bau und Differenzierung der Siebporen bei einigen Monocotylen und beiNuphar . Protoplasma 68, 377–402 (1969). https://doi.org/10.1007/BF01293610
Received:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF01293610