Aleuronvakuolen und Sphärosomen im Endosperm

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Diss.Nr.4645

Aleuronvakuolen und Sphärosomen ^im Endosperm

von

Ricinus communis

während der Samenreifung ^und Keimung

Abhandlung

zur

Erlangung der Würde eines Doktors der Naturwissenschaften

der

Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich

vorgelegt^von

Alfred Michael Schwarzenbach dipl. Naturwissenschafter ETH

geboren^am ^28.April1945 vonThalwilZH

Angenommen aufAntragvon

Prof.Dr. K.Mühlethaler, ^Referent Prof.Dr. H.Moor, Korreferent

Büchler+CoAGWabern^-1971

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Zusammenfassung

DasEndosperm^von^Ricinus^communiswurde während derSamenreifungund Kei¬

mung in verschiedenen Stadien mit Hilfe der Schnitt- undGefrierätztechnik unter¬

sucht:

Samenreifung:

1. DasGewebe: Ineiner60tägigen Entwicklungszeitverdichtet sich dasZytoplasma und schrumpfen Kerne, Mitochondrien und Zentralvakuolen; der frei werdende RaumwirdvonSphärosomenundAleuronvakuolenbeansprucht.

2.Sphärosomenontogenie:^DieProsphärosomen^werden^vom^ERgebildet.Die Ein¬

lagerung^derReservelipide erfolgt zwischen den Blättern derEinheitsmembran. Die Hülle derSphärosomen entspricht^dem^äusseren^Blatteiner Einheitsmembran.Dasin¬

nereBlattverschwindetimLaufe derEntwicklung.

3.Aleuronvakuolenontogenie: ^Rauhes^ER^undDictyosomen (?)liefern Provakuo- len,welche fusionieren.DieVakuolenreduzieren durchPhagocytose^vonZellorganel¬

lendas Zytoplasma. ^Die^ca. ²⁰fi grossen,reifen Aleuronvakuolen enthaltenineiner AlbuminmatrixeingebetteteGloboide undProteinkristalloide.

4. Die Proteinkristalloide werden demkubischenSystem zugeordnet. Sie sindaus

kugeligen Untereinheiten (Durchmesser ^80-100 Ä im Gefrierabdruck, ^60-70Ä im Schnittpräparat) aufgebaut. ^Die durchschnittlichenGitterabstände betragen im Ge¬

frierabdruck70-80Ä und imSchnittpräparat^50-60Ä.

Keimung:

5.WährendeinerDauervon7 bis 8Tagenwird dasEndospermmobilisiert;^{die Ab¬}

bauprodukte gelangen^{in die}Kotyledonen.

6. Sphärosomen: ^Die Sphärosomen ^des Endosperms werden ohne Kontakt mit Vakuolenaufgelöst,^während^sieⁱⁿ^denKotyledonen^vonderZentralvakuoleabgebaut werden.

7.Aleuronvakuolen: Die AleuronvakuolenderKotyledonen gehenkontinuierlichin Zentralvakuolenüber,wobei die Inhaltsstoffeaufgelöstwerden.

8.Dieungleichen Entwicklungen^vonEndospermgewebe^undKotyledonen^werden daraufzurückgeführt,dass die beiden Gewebe im trockenen Samen einenverschieden¬

artigenmorphologischenÂufbauâufweisenûnd^während^derKeimungunterschied¬

lichelysosomale Systeme^bilden.

Summary

Anelectronmicroscopicstudy ^{made with}both,^thin sectioningând^freezeetching techniquesôn^theendospermôfRicinus communishasyielded^thefollowingresults:

1.During^the^maturation^{of the}^seed^{there is}âshrinkageôfcytoplasm, nuclei,^mito- chondriaandofthecentral vacuoles.Concomitantly^numerousaleurone vacuoles and spherosomesâreproduced.

2.Thespherosomesoriginateâsprovacuoles^fromthe ER. Thelipid^contentôf^the spherosomes accumulates between the innerandouterIayerôf^the ûnit ^membrane.

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Theouterenvelopeôf^thespherosomes correspondstotheouterlayerôf^theûnit^membrane andtheinnerlayer^{of the}unitmembranecannot beobserved.The innerpart

seemstodisappear during development.

3.Aleuronevacuolesalsooriginateâsprovacuoles^which^{arise from}â^fusionôf^vesi- cles produced byÊRândperhaps dictyosomes. ^{Later the}^vacuoles incorporate ând digestcytoplasmicground^substanceândorganelles.Indry^{seeds the}aleurone vacuoles haveadiameterof_{up to}20_pandthey^containgloboidsandlarge protein crystalloids embedded inanalbumen matrix.

4. Thecrystalloidshaveastructurewhichisconsideredtobeacubiclattice System.

Thecrystalloid^subunits^have^a^diameter^{of 80-100}Äwhenpreparedby^freezeetching and60-70Äin ultrathin sections. Thelatticespacing^{is 70-80}Aonthereplica^and 50-60Äin sections.

5.During germinationtheContentsof theendosperm^are^consumedby^thecotyledons.

6.Thelipid^Contents^of^thespherosomesin theendosperm^are^dissolvedby^thesphe- rosomalandglyoxisomal lyticenzymes.Incontrast, thespherosomes^{of the}cotyledons

areincorporated^into^anddigested bythe centralvacuoles.

7. The aleuronevacuoles digest ^their^contents ^and^swell ^beforebecoming ^central vacuoles.

8.Thedifferentiated developmentof theendospermictissueand thecotyledons^is possiblyduetothe fact that thetwokindsof tissuesshowadifferentmorphological

structure in the dry^seed and, moreover,produce ^different lysosomalSystems ^{in the} germination process.

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