Praktikum der Zell- und Gewebephysiologie der Pflanze

235 Pages·1949·12.585 MB·German

by  Dr. Siegfried Strugger (auth.)

PFLANZENPHYSIOLOGISCHE PRAKTIKA
======= =======
BANDII
PRAKTIKUM
DER
ZELL- UND GEWEBEPHYSIOLOGIE
DERPFLANZE
VON
DR. SIEGFRIED STRUGGER
0. PROFESSOR FÜR BOTANIK AN DER UNIVERSITAT MONSTER
ZWEITE AUFLAGE
MIT 148 TEXTABBILDUNGEN
SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH
1949
PFLANZENPHYSIOLOGISCHE PRAKTIKA
======= BANDII =======
PRAKTIKUM
DER
ZELL- UND GEWEBEPHYSIOLOGIE
DERPFLANZE
VON
DR. SIEGFRIED STRUGGER
o. PROFESSOR FÜR BOTANIK AN DER UNIVERSITAT MÜNSTER
ZWEITE AUFLAGE
MIT 148 TEXTABBILDUNGEN
SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH
1949
ISBN 978-3-662-223I0-9 ISBN 978-3-662-22309-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-22309-3
ALLE RECHTE,
INSBESONDERE DAS DER ÜBERSETZUNG IN FREMDE SPRACHEN,
VORBEHALTEN
COPYRIGHT 1949 BY SPRINGER-VERLAGBERLINHEIDELBERG
URSPRÜNGLICH ERSCHIENEN BEI SPRINGER-VERLAG 1949
SOFTCOVER REPRINT OF THE HARDCOVER 2ND EDITION 1949
Vorwort zur ersten Auflage.
Die Zell-und Gewebephysiologie hat in den letzten Jahrzehnten einen
erfreulichen Aufschwung genommen. Viele Beobachtungen und Versuche,
deren Anwendung im biologischen Unterricht wertvoll und erwünscht
wäre, sind jedoch in den verschiedensten Zeitschriften verstreut, so daß
es an der Zeit war, an eine Sammlung und pädagogische Bearbeitung
dieser Arbeitsrichtung zu denken. Dabei mußte von einet rein kompila
torischen Arbeit abgesehen werden. Viele der hier angeführten Versuche
stammen aus eigenen, zum Teil noch nicht anderwärts publizierten
Arbeiten, andere sind auf Grund der Erfahrungen im Unterricht gänzlich
umgearbeitet. Mein Bestreben ging dahin, eine Sammlung ausgewählter
Versuche vorzulegen, die sich mir praktisch für den Unterricht als
brauchbar und verläßlich erwiesen haben.
Zugleich soll diese Anleitung eine dringend notwendig gewordene
Ergänzung zu den bereits vorhandenen physiologischen Praktika (BRAU
NER, PRINGSHEIM) sein. Aus diesem Grunde habe ich bewußt Parallelen
möglichst vermieden. Während BRAUNER in seinem Praktikum eine
Fülle von bewährten Grundversuchen zum physikalisch-chemischen
Verständnis der Zelle bringt, habe ich auf die physikalisch-chemischen
Modellversuche völlig verzichtet.
Dieses Büchlein soll in allgemein verständlicher Form zur Pflege des
Experimentes an der lebenden Zelle und zur Verfeinerung der mikro
skopischen Technik im biologischen Unterricht beitragen.
Besonderen Wert legte ich auf die Auswahl möglichst einfacher
Versuchsanstellungen, so daß ein großer Teil der Versuche mit den
geringsten Mitteln durchführbar ist.
Das Abbildungsmaterial und seine Auswahl erschien besonders
wichtig. Viele Abbildungen wurden neu hergestellt. Solche Abbildungen,
die ich unverändert aus einer Originalarbeit übernommen habe, sind mit
"aus" gekennzeichnet. Abbildungen, die eine Umzeichnung erfuhren,
werden durch "nach" kenntlich gemacht. Herrn Prof. Dr. KARL HöFLER,
Wien und Herrn Privatdozenten Dr. JosEF PEKAREK, Graz, bin ich für
die freundliche Überlassung von Vorlagen für einige Abbildungen zu
besonderem Danke verpflichtet.
Meinem verehrten Institutsdirektor, Herrn Prof. Dr. PAUL METZNER,
danke ich dafür, daß er mir die Mittel des Instituts zur Verfügung stellte
und manch wertvolle Anregung bei der Abfassung des Büchleins gab.
Auch dem Herrn Verleger spreche ich für sein weitgehendes Ent
gegenkommen und für die gute Ausstattung des Buches meinen Dank aus.
IV Vorwort zur zweiten Auflage.
Möge dieses Praktikum im Unterricht an den Hochschulen den von
mir erstrebten Zweck erreichen, zu weiteren Forschungen auf diesem
Gebiete anregen und die Zell- und Gewebephysiologie der Pflanze mit
der kl;:tssischen Physiologie verbinden helfen.
Greifswald, den 22. Aprill935.
SrEGFRIED STRUGGER.
Vorwort zur zweiten Auflage.
Seit dem Erscheinen der l. Auflage sind 13 Jahre vergangen. In
dieser Zeit hat sich die Physiologie der Pflanzenzelle durch die un
ermüdliche Arbeit zahlreicher Forscher ein gutes Stück weiter entwickelt.
Es war daher notwendig, das Buch völlig neu zu disponieren und viele
Versuche neu aufzunehmen. Sämtliche Abbildungen mußten infolge der
Kriegsereignisse neu hergestellt und klischiert werden. Dem Verlage
möchte ich dafür danken, daß er in entgegenkommendsterWeise diese
2. Auflage des Praktikums ermöglichte.
Im Hinblick auf die uns aufgezwungene materielle Not der Botanischen
Institute war ich bestrebt, die Auswahl der Experimente so zu gestalten,
daß sie mit einfachen, behelfsmäßigen Mitteln zum größten Teile durch
geführt werden können.
Möge das Praktikum in seinerneuen Gestalt den jungen Nachwuchs
zu weiterer Arbeit auf dem Gebiete der experimentellen Zellforschung
anregen!
Münster i. W., am 2. September 1948.
SrEGFRIED STRUGGER.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung . . . . . . . I
Zum Gebrauch . . . . . 3
I. Die Präparation lebender Pflanzenzellen und Gewebe. 3
I. Zellen im natürlichen Medium . . . . . . . . . . 3
2. Zellen im künstlichen Medium. . . . . . . . . . 4
II. Die mikroskopische Untersuchung lebender Pflanzenzellen und Gewebe 10
I. Die Hellfeldanalyse . . . . . . . . . 10
2. Die Dunkelfeldanalyse . . . . . . . . 13
3. Die fluoreszenzmikroskopische Analyse . 15
4. Das Phasenkontrastverfahren . . . . . 20
III. Einführung in die Zytomorphologie und experimentelle Zytologie 23
I. Lebende und tote Zellen, Zytoplasma . . . . . . . . . . . 23
Versuch I. Die Hellfeldanalyse der lebenden und toten Zellen . 23
Versuch 2. Die Dunkelfeldanalyse lebender und toter Zellen . 25
Versuch 3. Das Phasenkontrastbild lebender und toter Zellen . . . . 27
Versuch 4. Die Beobachtung und Analyse der Zytoplasmaströmung . 30
Versuch 5. Der aktive Ausfluß des Protoplasmas aus durchschnittenen
Internodialzellen von Ohara . . . . . . . . . . . . . . 35
Versuch 6. Die Wiederherstellung der Plasmakonfiguration nach der
Verlagerung durch Zentrifugierung. . . . . . . . . . . 36
Versuch 7. Die Feststellung von Viskositätsänderungen mit Hilfe der
Zentrifugierungsmethode (relative Viskositätsbestimmung) 39
Versuch 8. Die Messung der absoluten Plasma- und Zellsaftviskosität
mit Hilfe der BROWNschen Molekularbewegung . 40
Versuch 9. Die Plasmoptyse der Spirogyra-Zellen in Alkohol 44
Versuch 10. Die Säureplasmoptyse der Wurzelhaare . 44
2. Der Zellkern . . . . . . . . . . . . . . 45
Versuch 11. Der lebende Ruhekern . . . . 45
Versuch 12. Die Rhizoidenkerne von Ohara . 49
Versuch 13. Eiweißkristalle im Zellkern . . . . . . . . . . . . 50
Versuch 14. Kernform-und Nukleolenformänderungen in den lebenden
Epidermisblasenzellen vonMe sembryanthemumcristallinum 51
Versuch 15. Kernformänderungen in funktionierenden Schließzellen. 52
Versuch 16. Die reversible Entquellung der Zellkerne durch mecha
nische Reizung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Versuch 17. Die Untersuchung der degenerativen Kernform- und
Strukturänderungen an den Kernen im ausgeflossenen
Protoplasma von Ohara-Internodialzellen . . . . . . . 53
Versuch 18. Die experimentell hervorgerufene Entmischung der Kern-
phasen durch die Wirkung bestimmt konzentrierter
Kalisalze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Versuch 19. Die Fixierung von Sol-und Gelkernen . . . . . . . 58
Versuch 20. Die Beobachtung der Kern· und Zellteilung im Leben . 59
Versuch 21. Die Traumatotaxis des Zellkernes. 60
3. Die Chloroplasten . . . . . . . . . . . . . 61
Versuch 22. Die Struktur der Chloroplasten. . 61
VI Inhaltsverzeichnis.
Seite
Versuch 23. Die Doppelbrechung der Chromatophoren vori Mougeotia 62
Versuch 24. Ohrornatwirkung auf Chloroplasten . . . . . . . . . 63
Versuch 25. Rubidiumwirkung auf Chloroplasten . . . . . . . . . 64
Versuch 26. Cocain-und Nikotinwirkung auf Chloroplasten. . . . . 65
Versuch 27. Etiolierte Plastiden und Ergrünen . . . . . . . . . . 66
Versuch 28. Die Phototaxis der Chromatophoren in den Zellen von
M ougeotia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Versuch 29. Die Formänderung und Bewegung der Chloroplasten in
den Epidermiszellen von SelagineUa serpens . . . . . . 68
Versuch 30. Die Phototaxis der Chloroplasten in den Zellen von Lemna
trisulca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4. Das Vakuolensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Versuch 31. Die Vakuolenentwicklung in der Keimwurzel von Triticum
vulgare ..................... . 69
Versuch 32. Die Spontankontraktion der Vakuole in alternden Zellen 71
Versuch 33. Die Vakuolenkontraktion nach Neutralrotfärbung ... 72
Versuch 34. Synaerese des Zellsaftes in den Blütenblattzellen der
Boraginoideen nach Verwundung und mechanischer Be
einflussung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Versuch 35. Vakuolenkontraktion und Aggregation in den Epidermis
zellen der Tentakeln von Drosera . . . . . . . . 76
IV. Der plasmalytische Eingriff und seine methodische Auswertung . . . . 83
l. Morphologie der Plasmolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Versuch 36. Grundversuch zum Nachweis des osmotischen Wasser
austrittes aus plasmolysierenden Zellen . . . . . . . . 83
Versuch 37. Die Beobachtung des Plasmolyse- und Deplasmolysever-
laufes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Versuch 38. Die Beobachtung des Pla.smolyseverlaufes im Dunkelfeld 84
Versuch 39. Die Plasmolyseform und -zeit . . . . . . . . . . . . 85
Versuch 40. Plasmolyseform von Zellen mit festem "Zellsaft" . . . . 87
Versuch 41. Die Plasmolyseform funktionierender Schließzellen . . . 88
Versuch 42. Der Plasmolyseort bei einseitiger Diffusion des Plasmo-
lytikums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Versuch 43. Plasmolyseort und Wundreiz. . . . . . . . . . . . . 91
Versuch 44. Plasmolyseort und Polarität der Zelle. . . . . . . . . 92
Versuch 45. Die Cytorrhyse als Folge der Membranimpermeabilität
für das Plasmolytikum . . . . . . . . . . . . . . 92
Versuch 46. Die Cytorrhyse als Folge des Austrocknens der Zellen . 93
Versuch 4 7. Formänderung der Plastiden bei Plasmolyse . . . . . 93
Versuch 48. Das Gelauflage-Plasmolysierverfahren, systrophische
Erscheinungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
2. Die quantitative Auswertung der Plasmolyse . . . . . . . . . . 97
Versuch 49. Die Bestimmung des osmotischen Wertes von Geweben
mit Hilfe der Grenzplasmolyse . . . . . . . . . . . . 97
Versuch 50. Die plasmametrische Methode zur Bestimmung des osmo-
tischen Wertes einer Pflanzenzelle 100
V. Stoffaufnahme. . . . . . . . . . . . . . . . 105
l. Intrabilität, Ionenwirkung, Grenzschichten . . 105
Versuch 51. Plasmolyseform und Ionenwirkung . . . . . . . 105
Versuch 52. Plasmolyseform und-zeitmit Ca- und K-Salzen als Plas
molytika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Versuch 53. Plasmolyseform und-zeitmit KN0 und KCNS als Plas-
3
molytika ..................... 107
Versuch 54. Die Bildung intrazellulärer Myelinfiguren bei Plasmolyse
mit den Salzen der Alkalimetalle . . . . . . . . . . 108
Versuch 55. Die Kappenplasmolyse ............... 109
Inhaltsverzeichnis. VII
Seite
Versuch 56. Der Plasmolyseversuch mit Kaliumrhodanid. Die Tono
plastenplasmolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Versuch 57. Plasmolyseversuch mit KCNS an neutralrotgefärbten
Zellen ....................... 112
Versuch 58. Die Neubildung einer äußeren, semipermeablen Plasma
grenzschicht und die experimentelle Ve;rhinderung dieser
Neubildung . . . . . . . . . . . . 113
Versuch 59. Wundreiz und Plasmolyseintrabilität . 114
Versuch 60. Die Analyse der Ammoniakvergiftung. . . 115
2. Die Permeabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Versuch 61. Die Permeabilität lebender und toter Zellen . . 116
Versuch 62. Die Impermeabilität isolierter Tonoplasten für Anthocyan 116
Versuch 63. Die Erhaltung der Semipermeabilität der Plasmagrenz-
schichten beim Durchstechen des Plasmaleibes während
der Plasmolyse . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Versuch 64. Die Impermeabilität der lebenden Spirogyra-Zelle für
Eisenchlorid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Versuch 65. Die Alkalipermeabilität lebender Zellen . . . . . . . . 118
Versuch 66. Die Harnstoffpermeabilität von Zellen verschiedener
Funktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Versuch 67. Die· Harnstoffpermeabilität ungleich alter Spirogyra-
Zellen ....................... 121
Versuch 68. Die plasmometrische Bestimmung der Permeabilität .. 122
Versuch 69. Die Messung der Eintrittsgeschwindigkeit der Plasmolyse.
Die Wasserpermeabilität des Protoplasmas. . . . 125
3. Der optische Nachweis der Stoffaufnahme. Die Vitalfärbung .... 126
A. Zur Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
a) Die grundlegenden Vorgänge bei der Vitalfärbung lebender Zellen 127
b) Die Farbstoffe und ihre Eigenschaften 128
I. Optische Eigenschaften . . . . . . . . . . . . 128
2. Chemische Eigenschaften . . . . . . . . . . . . 129
3. Die kapillaranalytische Untersuchung der Farben 130
4. Die kataphoretische Untersuchung der Farben . . . . 132
5. Die Untersuchung der Löslichkeitsverhältnisse der Farben 133
6. Die Herstellung von Farblösungen für die Vitalfärbung . . 134
7. Die technische Durchführung einer Vitalfärbung . . . . . 135
B. Basische, kathodische Farbstoffe . . . . . . . . . . . . . . 136
Versuch 70. Grundvenmch zur Farbstoffspeicherung lebender Zellen 136
Versuch 71. Die Farbstoffspeicherung in der Blattepidermis von
Galium M ollugo, Typus· der Tröpfchenspeicherung . . 136
Versuch 72. Die Farbstoffspeicherung bei Lophocolea bidentata,
Typus der Krümelspeicherung ........... 137
Versuch 73. Die Neutralrotspeicherung durch Wurzelhaare .... 137
Versuch 74. Die Neutralrotspeicherung in Beziehung zum Gerb
stoffgehalt in den Epidermiszellen von Sempervivum
Verloti (S. Pomelii) ............... 138
Versuch 75. Die elektive Vitalfärbung der Gerbstoffidioblasten im
Mesophyll des Blütenblattes von Commelina coelestis 140
Versuch 76. Die elektive Vitalfärbung der untersten Schwamm
parenchymschicht des Blattes von lmpatiens parvi-
flora . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Versuch 77. Die elektive Vitalfärbung der Schließzellen 141
Versuch 78. Die Elektivfärbung von Drüsenhaaren . 142
Versuch 79. Die elektive Vitalfärbung von Nektarien 142
Versuch 80. Die elektive Färbung der Hydropoten . 143
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
Versuch 81. Die elektive Färbung ausgewachsener Zonen des wach-
senden Blattes von Helodea densa. . . . . . 144
Versuch 82. Die Analyse der Neutralrotfärbung. . . . . . 146
Versuch 83. Die Methylenblauspeicherung in Pflanzenzellen 157
Versuch 84. Die Analyse der Pyroninfärbung. . . . . . . 158
Versuch 85. Die Analyse der Auraminfärbung ......... 163
Versuch 86. Die Analyse der Acridinorangefärbung. Eine Methode
zur Unterscheidung des lebenden und toten Proto-
plasmas. . . . . . . . . . . . . 165
C. Saure, anodische Farbstoffe . . . . . . . . . . . . 176
Versuch 87. Die Analyse der Erythrosinfärbung . . . 176
Versuch 88. Die Analyse der Kaliumfluoreszeinfärbung 181
D. Elektroneutrale Farbstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . 183
Versuch 89. Die Vitalfärbung des Protoplasmas mit Rhodamin B . 183
VI. Elektrozytologie und Elektrohistologie . . . . . . . . . . . . . . . . 192
Versuch 90. Die Bestimmung des isoelektrischen Punktes fixierter
Zellbestandteile mit Hilfe eines Farbstoffpaares . . . 192
Versuch 91. Die Bestimmung des isoelektrischen Punktes fixierter
Zellbestandteile mit einem Farbstoff (Acridinorange) 195
VII. Der Stofftransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
I. Die Stoffwanderung von Zelle zu Zelle . . . . . . . . . . . . . . 196
Versuch 92. Die Wanderung des Kaliumfluoreszeins in Zellen und
Geweben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
2. Die Stoffwanderung in den Leitbahnen. Faszikulärer und extrafaszi
kulärer Transpirationsstrom . . . . . . . . . . . . . 198
Versuch 93. Die fluoroskopische Analyse der faszikulären Wasser
bewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Versuch 94. Die fluoreszenzmikroskopische Analyse der extrafaszi
kulären Wasserbewegung im Pflanzenkörper . . . . . . 200
Versuch 95. Die mikrotopographische Analyse der kutikulären Tran-
spiration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Versuch 96. Der Nachweis submikroskopischer Porenanhäufungen
an der Pflanzenoberfläche . . . . . . . . . . . . . . 207
Versuch 97. Der fluoreszenzoptisch-mikrochemische Nachweis des
Salzweges in den Membranen der Mesophyllzellen 208
Versuch 98. Zur Funktion der Saugschuppen der Bromeliaceen 210
Versuch 99. Zur Stoffaufnahme der Drüsen in der Kanne von
Nepenthes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
3. Die Stoffwanderung in den Siebröhren . . . . . . . . . . . 2ll
Versuch 100. Die fluoroskopische Analyse der Siebröhrenfunktion . 2ll
Alphabetisches Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . • 215