Fortschritte der Botanik PDF
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Fortschritte der Botanik Begründet von Fritz von Wettstein Herausgegeben von Heinz Ellenberg, Göttingen . Karl Esser, Bochum Hermann Merxmüller, München· Peter Sitte, Freiburg i. Br. Hubert Ziegler, Darmstadt Im Zusammenwirken mit den botanischen Gesellschaften von Israel, den Niederlanden und der Schweiz sowie der Deutschen Botanischen Gesellschaft Band 29 Mit 3 Abbildungen Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 1967 ISBN 978-3-642-94989-0 ISBN 978-3-642-94988-3 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-94988-3 Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Springer Verlages übersetzt oder in irgendeiner Form vervielfältigt werden. © by Springer-Verlag Berlin • Heidelberg 1967. Library of Congress Catalog Card Number 33-15850. Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1967 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk be rechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen im Sinn der Warenzeichen-und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden dürften Titel-Nr. 4833 Der Senior unserer Herausgebergemeinschaft Erwin Bünning hat leider seinen schon länger ausgesprochenen Wunsch ver wirklicht und sich aus der Redaktion der "Fortschritte" zurück gezogen. Seiner Initiative und seinen Bemühungen um Straffung und Kürzung der Einzelbeiträge ist es weitgehend zuzuschreiben, daß die "Fortschritte" nunmehr die vorliegende Form gefunden haben. Herausgeber und Verlag möchten ihm für seine jahre lange Redaktionsarbeit danken und hoffen, daß ihnen ERWIN BÜNNING auch weiterhin verbunden bleibt. An seiner Stelle hat von diesem Band ab HUBERT ZIEGLER die Schriftleitung des Kapitels "Physiologie" übernommen. Die Herausgeber Inhaltsverzeichnis A. Anatomie und Morphologie 1. Morphologie und Entwicklungsgeschichte der Zelle. Von Professor Dr. LOTHAR GEITLER, Professor Dr. ELISABETH TSCHERMAK-WOESS und Professor Dr. PETER SITTE 1. Cyanophyceen und CyanelIen . . . . . . . . 2. Allgemeines zum Feinbau der Eukaryontenzelle 2 a) Grundplasma . . . 2 01:) Proteinstruktur . 2 ß) Ribosomen . 2 y) Mikrotubuli 3 0) Centriolen . 3 b) Plasmatische Membranen. 4 01:) Permeabilität. . . . . 4 ß) Membranmodelle . . . 4 y) Molekulare Architektur 5 c) Endoplasmatisches Reticulum (ER) 5 d) Dictyosomen und Golgi-Apparat. 6 e) Plasten. . . . . . . . . . . . . 6 f) Chromosomenstruktur . . . . . . 7 3. Organisation der karyonten Protistenzelle . 8 4. Chromatophoren der karyonten Algen . 9 5. Formbildung bei Algenzellen . . . . . 11 6. Pollenmutterzellen, männliche Gameten. 11 7. Somatische Polyploidie, Endomitose . . 12 8. Meiose . . . . . . . . . . . . . . . 12 9. Muster und Rate der DNS-Synthese in den Chromosomen und Chiasmafrequenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15 10. DNS in ruhenden und keimenden Samen, Dauer des Mitosecyclus. 16 11. Chromosomale Besonderheiten und Lagebeziehung von Homologen in der Mitose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 16 12. Die Frage der differentiellen Polynemie und der metabolen DNS . 17 13. Spiralisierungsvorgänge, Spindel und Verwandtes 18 14. Nucleolus, RNS, Nucleolen an B-Chromosomen 19 15. Periodische Veränderungen des Kernvolumens . 20 Literatur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 H. Submikroskopische Cytologie der Pilzzellen. Von Professor Dr. MANFRED GIRBARDT 1. Vorbemerkung. 25 2. Methodisches . 25 3. Zellkern ... 25 a) Kernteilung. 25 b) Kernkappe . 26 VI Inhaltsverzeichnis 4. Plasmatische Membranen. 26 a) Porenkappe . . . . . . 26 b) Dictyosomen ..... 26 c) Ausschleusungsprozesse. 27 5. Mitochondrien. 27 a) Gestalt. 27 b) Genese. 27 c) Isolation 27 6. Zellwand . . 28 a) Synthese . 28 b) Schleimschicht 28 c) Querwände .. 28 d) Hefesprossung . 28 e) Protoplasten . 28 7. Einschlüsse. . . 29 8. Propagationszellen . 29 a) Sporenbildung . . 29 b) Abschleudern von Basidiosporen. 29 c) Geißeln ....... . 30 9. Parasiten und Symbionten 30 a) Wurzelknöllchen . 30 b) Haustorien 30 Literatur . . . . . . 30 nI. Morphologie einschließlich Anatomie. Von Professor Dr. HANS WEBER und Professor Dr. WILHELM TROLL 1. Allgemeines. . . . . . . . 33 2. Sproßbildung und Sproßbau. 33 a) Scheitelmeristeme . . . . 33 b) Embryo und Keimpflanze 35 c) Wuchsformen und Sproßgestaltung 36 d) Leitgewebe .......... . 38 e) Weitere Arbeiten zur Sproßanatomie. 41 3. Blatt ...... . 41 a) Blattentwicklung 41 b) Blattgestaltung 43 c) Blattanatomie. 44 Literatur 45 B. Physiologie 1. Zellphysiologie. Struktur und Funktion pflanzlicher Membranen. Von Privatdozent Dr. J OSEF WEIGL. . . . . . . 1. Überblick. . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2. Elektronenmikroskopische Untersuchungen .. 51 3. Physiologische und metabolische Eigenschaften 53 a) Wasserpermeation ........... . 53 b) Der Ionentransport .......... . 55 (X) Ionentransport und elektrisches Membranpotential 55 ß) Bedeutung des Calciums . . . . . . . . . . . . 56 y) Kinetik des pflanzlichen Ionentransports 57 6) Der Mechanismus des Ionentransports durch pflanzliche Zell- membranen ................•...... 58 Inhaltsverzeichnis VII c) Ionentransport durch Chloroplasten- und Mitochondrienmem- branen. . . . . . . . 62 4. Biochemische Eigenschaften. 63 Literatur . . . . . . . . . . 64 11. Wasserumsatz und Stoffbewegungen. Von Professor Dr. HUBERT ZIEGLER 1. Der Wasserhaushalt der Zelle, osmotische Zustandsgrößen. 68 2. Das Wasser im Boden und die Wasseraufnahme 72 3. Die Wasserabgabe . . . . 73 a) Spaltöffnungsverhalten . 73 b) Transpiration. . . . . 74 c) Guttation. . . . . . . 76 4. Physiologische und ökologische Auswirkungen der Wasserverhält- nisse . 76 Literatur . . . . . . . . . . . 77 III. Mineralstoffwechsel. Von Professor Dr. HORST MARSCHNER 1. Mechanismus der Ionenaufnahme 81 a) Allgemeines ........ . 81 b) Stoffwechselunabhängige Phase 83 c) Stoffwechselabhängige Phase . 83 2. Verlagerung und Verteilung der Mineralstoffe 86 a) Verlagerung durch die Wurzel. . 86 b) Verteilung in der Pflanze .... 87 3. Einfluß hoher Salzkonzentrationen . 88 4. Rolle der Mineralstoffe 89 5. Ökologische Probleme 91 Literatur . . . . . . . 92 IV. Photosynthese. Von Professor Dr. HELMUT METZNER Vorbemerkungen. . . 97 1. Elektronentransport . . . . . . . 99 a) Sensibilisatoren . . . . . . . . 99 b) Herkunft der "Photoelektronen" 100 c) Die Elektronentransportkette . . 101 d) Photophosphorylierungen . . . . 103 e) Konformationsänderungen der Chloroplasten 105 2. Weg des Kohlenstoffs. . . . 106 3. Versuche mit Massenkulturen 111 4. Stoffausscheidungen 113 Literatur . . . . . . . . . . 114 V. N-Stoffwechsel. Anorganischer N-Stoffwechsel. Von Professor Dr. ERICH KESSLER 1. N.-Bindung. . . . . . . . . . . . . 119 a) Symbiontische N.-Bindung. . . . . 119 b) N.-Bindung freilebender Organismen. 119 2. Nitratreduktion . . . . . . . . . 121 a) Assimilatorische Nitratreduktion 121 b) Dissimilatorische Nitratreduktion 123 3. Nitrifikation. 123 Literatur . . . 125 VIII Inhaltsverzeichnis VI. Wachstum. Von Dozent Dr. MEINHART ZENK. Mit 3 Abbildungen 1. Auxine ............ . 128 a) Native und synthetische Auxine. 128 b) Nachweismethoden für Auxine 129 c) Biogenese der IES. . . . 130 d) Wirkungsweise der Auxine 130 2. Native Hemmstoffe 131 3. Gibberelline. . . . . . . . 134 a) Vorkommen ..... . 134 b) Nachweismethoden für Gibberelline 135 c) Biosynthese .. 136 d) Wirkungsweise 137 4. Cytokinine . . . 138 a) Vorkommen 138 b) Wirkungsweise 139 Literatur ..... 141 VII. Entwicklungsphysiologie. Von Professor Dr. MARTIN Bopp Samenkeimung . . . . . . . . . . . . . . . 144 a) Keimfähigkeit ............ . 144 b) Elektronenmikroskopische Veränderungen 145 c) Änderung im Enzymmuster . . . . . 146 <X) Während der Embryoentwicklung . 146 ß) Während der Keimung. . . . . . 147 d) Nucleinsäureänderungen . . . . . . 149 e) Endogene fördernde und hemmende Faktoren der Samenkeimung 150 f) Exogene Gibberellinwirkung . . . . 152 g) Kinetin und verwandte Substanzen . 154 h) Temperaturabhängigkeit der Keimung 155 i) Mechanische Keimungshemmung . . 157 Literatur ............... . 157 VIII. Bewegungen. Von Professor Dr. WOLFGANG HAUPT 1. Protoplasmabewegungen 160 a) Zirkulation. . . . . . 160 b) Rotation. . . . . . . 161 c) Myxomycetenbewegung 162 d) Massenströmung . . . . 163 e) Einfluß äußerer Faktoren auf die Protoplasmaströmung 164 2. Spaltöffnungsbewegungen . 164 a) Methodik. . . . 164 b) Der Wasserfaktor 165 c) Licht und CO 166 2 d) Tagesrhythmik 167 Literatur 167 C. Genetik I. Rekombination. Von Professor Dr. CORNELIA HARTE 1. Einleitung . . . . . 170 2. Populationsgenetik. . . . . . 170 a) Allgemeine Fragen. . . . . 170 b) Einfluß des Paarungsmodus . 171 Inhaltsverzeichnis IX c) Selektion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 d) Genetische und umweltbedingte Varianz quantitativer Merkmale 174 e) Heterozygotie und Heterosis . . . . . . 176 f) Simulation genetischer Prozesse. . . . . 177 3. Genetik der Selbst-und Kreuzungssterilität . 178 a) Mutation und Selektion am S-Locus 178 b) Genetische Systeme . . . . . . . . . . 178 4. Koppelung und crossing-over . . . . . . . 179 a) Crossing-over und Reduplikation der Chromosomen 179 b) Variabilität von crossing-over und Interferenz 180 c) Genkarten 181 5. Genanalysen . . . . . . . . 182 a) Genlisten . . . . . . . . . 182 b) Resistenz- und Virulenzgene 182 Literatur . . . . . . . . . . . 183 H. Mutation. Von Professor Dr. GERHARD RÖBBELEN 1. Genmutationen . . . . . . . . . . 187 a) Endogene Mutationen . . . . . . 187 oe) Allgemeine, spontane Mutabilität 187 ß) Mutable Loci. . . . . . . . 188 b) Strahleninduzierte Mutationen . 191 c) Chemisch induzierte Mutationen. 195 d) Praktische Mutationsauslösung 197 2. Chromosomenmutationen. . . . . 198 a) Spontane Aberrationen. . . . . 198 b) Strahleninduzierte Aberrationen. 199 c) Chemisch induzierte Aberrationen 204 d) Die Bedeutung chromosomaler Aberrationen 207 3. Genommutationen . 207 Literatur ............... . 207 IH. Funktion. Von Privatdozent Dr. DIETER HESS 1. Transskription und Translation 214 a) Die Komponenten. 214 oe) m-RL'lS . . . . . 214 ß) t-RNS. . . . . . 218 y) r-RNS, Ribosomen 219 «5) RNS-Polymerase . 221 B) Aminoacyl-t-RNS-synthetasen 222 b) Die Funktion der Komponenten: RNS- und Proteinsynthese im zellfreien System 223 oe) Ribosomen . 223 ß) Zellkerne. . . 223 y) Plastiden. . . 225 B) Mitochondrien 225 2. Differentielle Genaktivität 225 a) Der Nachweis. . . . . 226 oe) Differentielle Synthese von m-RNS 226 ß) Differentielle Synthese von Proteinen 226 y) Merkmalsbildung und differentielle Genaktivität. 228 x Inhaltsverzeichnis b) Die Ursachen ................ . 228 oe) Substrat-Induktion und Repression . . . . . . 228 ß) Induktion und Repression durch Phytohormone. 230 y) Repression durch Histone 231 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 D. Systematik I. Systematik und Evolution der Samenpflanzen. Von Professor Dr. FRIED RICH EHRENDORFER 1. Übersicht und Allgemeines . . . . . . . . . 237 a) Phänetische und phylogenetische Systematik 237 b) Methodik, Dokumentahon und Geschichte 238 2. Grundlagen der Verwandtschaftsforschung 239 a) Morphologie 239 b) Anatomie. . 241 c) Embryologie 242 d) Palynologie. 242 e) Phytochemie und Serologie. 243 f) Cytologie und Genetik . . 245 g) Fortpflanzungsbiologie . . 250 h) Ökologie und Arealkunde. 252 i) Biometrie. . . . . . . . 257 3. Abstammung, EvolutIOn und Systematik . 257 a) Abstammung der Samenpflanzen . . 257 b) Experimentelle Evolutionsforschung . . 258 c) Kulturpflanzen . . . . . . . . . . . 263 d) Systematik und Taxonomie der Samenpflanzen 264 e) Floren. . . . . . . . . . . 272 Literatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 H. Paläobotanik. Von Dr. WALTER JUNG 1. Untersuchungen allgemeiner Art. 304 a) Methodisches . . 304 b) Sporologie . . . . 304 c) Cuticularanalyse .. 305 d) Bernsteinforschung 306 e) Präkambrische Lebewelt 306 f) Stromatolithische Strukturen 307 2. Spezielle Untersuchungen. 307 a) Schizophyta . . . . . . . 307 b) Phycophyta . . . . . . . 307 oe) Zusammenfassende Untersuchungen. 307 ß) Pyrrhophyceae 307 y) Chrysophyceae 308 ~) Chlorophyceae 308 e) Rhodophyceae 310 C) Algae sedis incertae 310 c) Pteridophyta . . 310 oe) Psilophytinae. 310 ß) L ycopodiinae . 311 y) Equisetinae .. 312 6) Filicinae. . . 313 e) Progymnospermae. 314 Inhaltsverzeichnis XI d) Spermatophyta .. 315 oe) Gymnospermae . 315 ß) Angiospermae. 318 Literatur 319 E. Geobotanik I. Areal- und Florenkunde (Floristische Geobotanik). Von Professor Dr. HERMANN MEUSEL und Dr. ECKEHART JÄGER 1. Floristische Grundlagen. . . . . . . . . . . . . . 322 2. Verbreitung einzelner Taxa . . . . . . . . . . . . 324 3. Arealdifferenzierung in räumlicher und zeitlicher Sicht 326 4. Synanthrope Arealveränderungen . 329 5. Arealtypen . . . . . . . . . . . 330 6. Regionale Gliederung der Erdräume 331 Literatur . . . . . . . . . . . . . 333 11. Floren- und Vegetationsgeschichte seit dem Ende des Tertiärs (Histo- rische Geobotanik). Von Professor Dr. BURKHARD FRENzEL 1. Allgemeine Probleme. 338 2. Asien ...................... . 339 a) Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 b) Vegetationsgeschichte der westsibirischen Interglaziale 339 c) Vegetationsgeschichte Sibiriens 342 d) Mittelasien 344 e) Kaukasien 344 f) Japan .. 345 3. Nordamerika 345 4. Sudamerika . 347 5. Afrika 349 Literatur ... 349 III. Vegetationskunde (Soziologische Geobotanik). Von Professor Dr. HEINZ ELLENBERG und Professor Dr. RUDIGER KNAPp 1. Lehrbücher und Übersichten . . . 352 a) Russische Vegetationsforschung . 352 b) Bibliographien; Kartierung. . . 352 c) Biosoziologie . . . . . . . . . 353 2. Vegetationsanalyse und -gliederung 353 a) Numerische Analyse. 353 b) Kryptogamen. . . . 353 c) Klassifikation. . . . 354 3. Vegetationsentwicklung. 354 a) Nordamerika . . . . 354 b) Europa. . . . . . . 355 4. Kausalfragen, insbesondere Konkurrenz. 356 a) Einwanderung 356 b) Jugendentwicklung 356 c) Konkurrenz. . . 357 5. Vegetation Europas 357 a) Nordeuropa. 357 b) Mitteleuropa 358 c) Südeuropa . 358
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