56. Heinrich Borriss: Die Abhängigkeit der Aufnahme und Speicherung basischer Farbstoffe durch Pflanzenzellen von inneren und äußeren Faktoren

Zusammenfassung1 . Es wurde Aufnahme und Speicherung von Neutralrot und Methylenblau durch die Zellen der oberen Epidermis der Zwiebelschuppen von Allium Cepa unter genau definierten Bedingungen verfolgt. 2 . Auch Zellen der gleichen Schuppe zeigen je nach ihrer Lage ein verschiedenes Verhalten. Bezüglich der Zellsaftreaktion, der Stärke der Vakuolenkontraktion, der Membranfärbung und der Entfärbungsgeschwindigkeit der Vakuolen wurden gleichsinnig verlaufende Longitudinalgradienten aufgedeckt. 3 . Auf die Speicherung von Methylenblau und Neutralrot wirkt helles diffuses Tageslicht stark hemmend; weitere Steigerung der Lichtintensität ruft deutliche photodynamische Schädigungen hervor. 4 . Nicht allein die aktuelle Azidität einer Pufferlösung, sondern vor allem die Art der Puffersubstanzen ist für die Wirkung auf die lebende Zelle entscheidend. Phosphatgemische vermögen innerhalb eines weiten Bereiches (ph 5,3 bis 7,7) Plasma‐ und Kernstruktur auch nach tagelanger Einwirkung nicht zu verändern; Azetatpuffer dagegen beeinflussen je nach ihrer Zusammensetzung den Protoplasten in der verschiedensten Weise. 5 . In Phosphatpuffern, denen Neutralrot zugesetzt wird, nimmt mit wachsendem ph die Vakuolenfärbung zu (Zellen der Schuppenmitte); bei längerem Liegen im Farbbad entfärbt sich der Zellsaft jedoch wieder. In Azetatpuffern ist nach kurzer Färbedauer das Bild ähnlich wie bei Verwendung von Phosphaten. Nach 12 bis 16 Stunden ist der Zellsaft in etwa neutralen Lösungen ebenfalls wieder völlig entfärbt, dagegen haben jetzt die Vakuolen der in Farbpuffern höherer Azidität (ph 5,0 bis 5,5) liegenden Epidermiszellen das Neutralrot gespeichert. Methylenblau wird i. a. überhaupt nur aus Azetatgemischen in die Vakuolen aufgenommen. Die maximale Anfärbung erfolgt bei ph 5,5. Im Bereich von ph 5,0 bis 6,0 wird der Farbstoff auch im gequollenen Protoplasma in Tröpfchenform gespeichert. 6 . Zugabe von Kalziumchlorid zur Farblösung bewirkt in Konzentrationen von 0,01 bis 0,1 mol. eine erhebliche Verstärkung der Neutralrotspeicherung im Zellsaft, die besonders deutlich in sauren (ph 5,0 bis 6,0) Azetatpuffern zum Ausdruck kommt. Die sonst bei längerer Färbedauer in etwa neutralen Lösungen einsetzende Entfärbung wird deutlich verlangsamt. Die optimale Konzentration liegt bei 0,02 mol. Eine ähnliche, jedoch weit schwächere Wirkung übt in höheren Konzentrationen (0,1 mol.) auch Kaliumchlorid aus. 7 . Die Aufnahme von Methylenblau aus Azetat‐Farbpuffern wird durch Salzzusatz im allgemeinen etwas gehemmt. 8 . Die Anfärbung der Membranen mit Methylenblau ist in weiten Grenzen (ph 5,0 bis 7,7) von der Reaktion der Lösung unabhängig. Daher ist auch die blockierende Wirkung der Alkali‐und Erdalkalisalze ein direkter Kationeneffekt und nicht sekundär durch Verschiebung der H‐Ionenkonzentration bedingt. 9 . Bei Neutralrot läßt sich ebenfalls trotz der vorhandenen Abhängigkeit der Membranfärbung von der Reaktion des Farbbades die blockierende Wirkung der Salzkationen selbst sicherstellen. Auch in schwach alkalischen Lösungen tritt hier nach längerer Färbedauer beim Fehlen blockierender Kationen stets intensive Membranfärbung ein. 10 . Da die Membranfärbung in dem Austausch der Gegenionen einer elektrischen Doppelschicht besteht, der nach Richtung und Größe vom Konzentrationsverhältnis der beteiligten Ionenarten im Gleichgewichtszustand bestimmt wird, entscheidet über das Eintreten einer Anfärbung ganz allgemein – neben der relativen Stärke der spezifischen Adsorptionsfähigkeit – das Verhältnis der Konzentrationen von Farbstoff‐ und blockierenden Neutralsalzkationen.