Das Membranpotential von Zellen der Maiskoleoptile unter dem Einfluß von Kalium- und Kalziumionen IV. Experimentelle Prüfung der Wirkung von Kaliumionen

Biochem. Physiol. Pflanzen 170, S. 542-544 (1976)

Kurze Mitteilung

Das Membranpotential von Zellen der Maiskoleoptile unter dem EinfluB von Kalium- und Kalziumionen IV. ExperimenteUe Priifung der Wirkung von KaIiumionen

A. NELLES Institut fiir Biochemie der Pflanzen, Halle/S., Forschungszentrum fiir Molekularbiologie und Medizin der Akademie der Wissenschaften der DDR

Cell Membrane Potential of Corn Coleoptiles as Affected by Potassium and Calcium Ions IV. Experimental Measurement of the Effect of Potassium Ions Key Term Index: membrane potential, coleoptile, effect of cations, growth regulators; Zea mays L.

Summary Earlier derived empiric equations were used to calculate the dependence of the membrane potentials of corn coleoptile cells on the potassium ion concentration of the medium. The experimental values measured are in good agreement with the predicted ones suggesting that these equations may be used to calculate the influence of potassium as well as calcium ions upon the membrane potential within a wide concentration range.

Zwischen der durch eine ErhOhung der Kaliumionenkonzentration des Mediums hervorgerufenen relativen Abnahme des Zellpotentials einerseits 'und der Ionenstarke bzw. der Kalziumkonzentration des Mediums andererseits bestehen logarithmisch-lineare Zusammenhange. Aus diesen Sachverhalten wurde ein empirischer Formalismus abgeleitet, der die Berechnung des Membranpotentials als Funktionder Kalium- bzw. Kalziumionenkonzentration des Mediums gestattet (NELLES 1975, 1976). Das Ziel dieser Arbeit war es, die aus diesen empirischen Gleichungen berechenbaren Membranpotentiale beziiglich des Einflusses der Kaliumionen experimentell zu priifen. Das Versuchsmaterial wurde wie friiher beschrieben (NELLES 1975) angezogen, prapariert und 16 Std. in den jeweiligen Versuchslosungen inkubiert. Mit Hilfe von Glasmikroelektroden wurden jeweils etwa 40 Zellen punktiert und deren Membranpotential registriert (NELLES 1976b). Die aus diesen Einzelmessungen berechneten Mittelwerte sind als MeBpunkte in der Abbildung eingetragen. Der mittlere Fehler der Mittelwerte betrug maximal ± 2 m V.

Es zeigt sich(Abb.1a bis 1e), daJ3 die experimentellen Werte des Membranpotentials mit den berechneten Verlaufen im FaIle der zwergwiichsigen Koleoptilen gut iibereinstimmen. 1m Faile der normalwiichsigen Koleoptilen war dagegen eine deutliehe Abweichung der experimentcllcn Wertc gegeniiber den berechneten festzustellen, offen bar deshalb, weil den Berechnungen ein feblerhafter Wert des Membranpotentials in einer Losung der Zusammensetzung 0,1 mM NaCl + 1,0 mM KCI zugrunde lag. Aus der

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Zellmembranpotential der Maiskoleoptile. IV.

Abhangigkeit des Membranpotelltials von der Kaliumiollenkollzentratioll im kalziumfreien Medium la13t sich fUr diese Liisung ein Wert von - 128,3 m V extrapolieren. Die unter Verwendung dieses extrapolierten Wertes berechneten Membranpotentiale zeigen eine weitaus bessere Ubereinstimmung mit den experimentellen Werten (Abb. 1d). Grundsatzlich ist festzustellen, da13 die aus den empirischen Gleichungen berechnetcn Abhangigkeiten des Membranpotentials sowohl von der Kalziumkonzentration (NELLES 1976b) als auch von der Kaliumionenkonzentration experiment ell bestatigt werden konnten. Damit ist sichergestellt, da13 die eEtwickelten Formalismen den Sachverhalt prinzipiell richtig widerspiegeln. Frau E. LASKE danke ich fiir sorgfiHtige Assistenz bei den experimentellen Arbeiten.

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Abb.1. Memhranpotential von Zellen der Maiskoleoptile in Ahhiingigkeit von der Kaliumionenkonzentration. Kalziumfreies (e) Medium; 1 mM (0),6 mM (6),8 mM (D) Ca(NOa)2. Gestrichelte Kurvenziige: Aus empirischen Gleichungen (NELLES 1975) berechneter Verlauf. MeBpunkte: Mittelwerte aus jeweils ca. 40 Einzelmessungen. a) Koleoptilen einer Zwergmutante (d1dd); b) bzw. c): Unter Zusatz von 10-5 M Indolylessigsaure bzw. Gibberellinsaure zum Inkubationsmedium der Koleoptilen der Zwergmutante; d) Koleoptilen einer normalwiichsigen MutantI' (d1NN).

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A. NELLES, Zellmembranpotential der Maiskoleoptile. IV.

Literatur NELLES, A., Das :Membranpotential der Maiskoleoptilen unter dem EinfluB von Kalium- und Kalziumionen. 1. Empirisehe Gleichungen. Biochem. Physiol. Pflanzen 167, 541-552 (1975). Das Membranpotential der J\Iaiskoleoptilen unter dem EinfluB von Kalium- und Kalziumionen. II. Wirkungen von Gibberellinsaure und Indolylessigsaure. Biochem. Physiol. Pflanzen 169, 385-391 (1976 a). Das Membranpotential der Maiskoleoptilen unter dem EinfluB von Kalium- und Kalziumionen. III. Experimentelle Priifung der Wirkung von Kalziumionen. Biochem. Physiol. Pflanzen 169, 501-506 (1976b). Eingegangen 4. August 1976. Anschrift des Verfassers: Dr. AXEL NELLES, Institut fiir Biochemie der Pflanzen des Forschungszentrums fiir Molekularbiologie und Medizin der Akademie der Wissenschaften der DDR, DDR - 401 Halle/S., Weinberg.

Verantwortlich fiir die Redaktion: Prof. Dr. B. Parthier, 401 Halle (Saale). Verlag: VEB Gustav Fischer Verlag, 69 Jena, Villengang 2, Telefon 27332. Alleinige Anzeigenannahme: DEWAG-Werbung Leipzig, 701 Leipzig, Briihl 34-40, Telefon 29740. Fiir Auslandsanzeigen: Interwerbung GmbH, DDR -104 Berlin, TucholskystraJ.le 40, Postfacb 230. Satz und Druck: Druckerei "Magnus Poser", 69 Jena. - Verofientlicht unter der Lizenznummer 1067a des Presseamtes beirn Vorsitzenden des Ministerrates der Deutschen Demokratischen Republik. Alle Rechte beim Verlag. Nachdruck (auch auszugsweise) nur mit Genehmigung des Verlages und des Verfassers sowie mit Angabe der Quelle gestattet. Printed in the German Democratic RepUblic. Artikel-Nr. (ED V) 53916