Morphologische und anatomische Effekte der Indol-3-essigsäure auf parasitierende und in vitro kultivierte Cuscuta lupuliformis KROCK1)

Flora, Abt. "\, Bd. 167, S. 464-46(; (19(;7; Aus dem Botanischen lnstitut der Universitat Rostock

Morphologische und anatomische Effekte der Indol-3-essigsaure auf parasitierende und in vitro kultivierte Cuscuta lupuliformis KROCK. 1 ) Von EIKE LmBERT und lNGE DRBANt Mit 5 Abbildungen im Text (Eingegangen am 26. August 1966)

Einleitung

Cu:;euta ist ein obligater Parasit, der keinc Wurzeln besitzt. Die 8toffaufnahmP erfolgt durch Haustorien. Am Stengel entstehcn Prohaustorien (sterile Haustorien, Haftschciben), sowie, in der Regel nur bei Kontakt mit der Wirtspflanze, funktionsfahigc Haustorien, bei denen (im Untprschied zu Prohaustorien) die Zellcn des Haustorialkernes wuchern, die Epidermis des Parasiten durchsto.Ben und in die Gewebe dcr Wirtspflanze eindringen. Eine mit brauchbaren anatomischcn Bildern belegte Beschreibung dieser Verhaltnisse lieferte bereits KocH (1880). Die Prohaustorien konnen sich zu Haustorien umbilden und sind, auch dann, wenn sie infolge fehlenden Wirtskontaktes nicht funktionsfahig werden, den Haustorien homolog (KocH 1880, SPERLICH 1925, U. a.). Die physiologische Analogie zwischen Wurzeln und Haustorien fiihrte zu der Annahmc, die auch anatomisch zu belegen versucht wurde, da.B die Haustorien umgewandelte Wurzeln seien (MoHL 1827, SoLMS-LAUBACH 1867, SPERLICH 1925, u. a.). Diesc Ansicht wurde an Hand der unterschicdlichen anatomischen Entstehung beider Organe mehrfach widerlegt (KocH 1880, GoEBEL 1933, FRITSCHE et al. 1958, u. a.), wird aber trotzdem noch gelegentlich von neueren Autoren vertreten. Selbst der Keimling von Cuscuta besitzt keine Wurzeln, sein ,Hinterende" ist trotz gegenteiliger Behauptungen kcine Keimwurzel (SoLMS-LAUBACH 1867, HAccrus und TROLL 1961, u. a.). Bei hoheren Pflanzen lOst Indol-3-essigsaure Wurzelbildung aus. Weder Keimlinge noch parasitierende Pflanzen von Cuscuta-Arten werden aber durch IES-Behandlung2) zur Wurzelbildung veranla.Bt (DoRN 1938, FRITSCHE et al. 1958). Wir haben derartige (bisher nicht extensiv ausgefiihrte) Versuche Wiederholt unter Ver1) 3. Teil einer Dissertation an der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen I<'akultiit der Universitat Rostock. URBAN 1965. 2) IES = Indol-3-essigsaure.

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wendung derjrnigen (bisher nicht benutzten) Cuscuta-Art, die am ehesten Aussicht auf Erfolg verspricht: Cuscuta lupuliformis besitzt im Gegensatz zu den iibrigen noch Rcste cines fascicuHiren Kambiums, das allerdings nic interfascicular vervollstandigt wird, und ist auch sonst im Vergleich zu anderen hoheren Pflanzen anatomisch weniger reduziert als die iibrigcn Cuscuta-Arten (vgl. S. 456) (KocH 1880)Dabei kames uns darauf an festzustellen, ob Cuscuta iiberhauptmit anatomisch feststellbaren Reaktionen auf IES-Behandlung antwortet. Wegen der Funktionsanalogie zwischen Wurzeln und Haustorien ware es moglich, daB die Entstehung oder W eiterentwicklung von Prohaustorien bzw. Haustorien durch IES beeinfluBt wiirde. Aber auch derartige Versuche blieben ergebnislos (DonN 1938, FRITSCHE et al. 1958). Wir habcn sie auf Cuscuta lupuliforrnis ausgedehnt. Methodik L Aufzucht und Kultur. Saatgut wurde uns dankenswerterweise aus den Botanischen Garten in Giittingen, Halle, Moskau und Szeged zur V erfligung gestellt. Die Samen wurden in Anlehnung an die Hiltnersche Methode (KLANKE 1957) 10-15 Minuten in konzentrierte Schwefelsaure gelegt, mehrmals mit destilliertem Wasser gewaschen und zum Keimen auf feuchtes Filtrierpapier in Petrischalen gelegt (Zimmertemperatur, natiirliche Lichtverhiiltnisse). 4-5 Tage alte Keimlinge (2-3 em lang) hatten die Samenschale verlassen und wurden fiir die Sterilkulturen verwendet oder im Gewachshaus auf Wirtspflanzen iibertragen. Als solche diente ein Klon von Ooleus blumei. An dieser Pflanze parasitierend, wurde Cuscuta mit Auxin behandelt. AuBerdem wurden 3-5 em lange SproBenden von nichtbliihenden Pflanzen der Gewachshauskulturen geschnitten und fiir Sterilkulturen verwendet. - Cuscuta lupuliformis konnte auch auf ATtemisia vulgare, Calyslegia sepium, Pelargonium zonale und Urtica dioica angesiedelt werden (vgl. ALEKSANDROV 1947: Cuscuta lupuliformis besitzt nur geringe Wirtsspezifitat). 2. Sterilkultur. Keimlinge bzw. SproBenden wurden in 0,1 %iger Sublimatliisung 3-5 Minuten lang sterilisiert, mit Aqua bidest. gut abgespiilt und unter sterilen Bedingungen in die KulturgefaBe gebracht. Die basalen Schnittflachen der SproBenden waren vor der Sterilisation paraffiniert worden, um ein Eindringen der Sublimatliisung zu vermeiden, nach der Sterilisation abgeschnitten worden. Die KulturgefaBe (Reagensgliiser verschiedener GroBe) enthielten White-Medium mit Hefecxtrakt (WHITE 1934) und 1% Agar (halbfliissig) bzw. ohne Agar. Daneben wurde ein von BALDEV (1962) fiir Cuscuta angegebenes Medium (MgS0 4 , Ca(N0 3 ) 2 , Na 2 S0 4 , NaH 2 P0 4 , KN0 3 , KCI, Fe-Citrat, MnS0 4 , ZnS0 4 , H 3 B0 3 , CuS0 4 , CoCl 2 , Na 2 Mo0 4 ) mit 0,8% Agar angewendet, entweder ohne organische Zusiitze, oder mit 10% Glucose, oder mit 10% Glucose + 0,5% Asparaginsiiure. 3. Anatomische Untersuchung. Es wurde mit Fixierungsgemisch nach BomN-ALLAN fixiert, in Paraffin eingebettet, mit dem Mikrotom 10-12 ttm dicke Serienschnitte angefertigt, mit Hiimatoxylin gefarbt, mit Eosin gegengefiirbt und na<:h zwischengeschalteten Alkoholstufen in Durobalsam eingebettet.

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Ergebnisse I. Bdwudlung parasitierender Pflanzen am Wirt

Zuniichst wnrdcn Wirtspflanzen mit Auxin behandelt. Hierfiir wurden ColeusPflanzen gewahlt, an denen ein gut entwickelter C1.~scuta-Spro.B (10-20 em lang) ein Haustorium ausgebildet hatte. 1 %ige IES-Lanolin-Paste wurde ober- und unterhalb des Haustoriums auf den Coleus-Stengel gestrichen, der zum besseren Eindringen Ieicht eingeschnitten war. Die Paste wurde am 2. und am 3. Tag erneuert. Auf diese Behandlung hin bewurzelt sich der Wirt an den bepasteten Stollen intensiv. Cuscuta dagegen zeigt weder makroskopisch noch mikroskopisch irgendwelche Veranderungcn. In den folgenden Versuchen wurde Ou.scuta selbst mit IES-Paste behandelt Verwendct wurden Cuscnta-Pflanzcn von 5-10 em Lange mit einem Haustorium an der Wirtspflanze. 2---4 em hinter dem Vegetationskegel wurde der Stengel ringartig mit 1 %iger IES-Lanolin-Paste bestrichen. Am 2. und 3. Tag wurde die Paste erneuert, nach 10 Tagen der V crsuch abgebrochen. Auf Lanolinpasten (ohne IES) reagiert Ct~scuta iiberhaupt nicht. Nach IESBehandlung sind aber die behandeltcn Stollen holler gefarbt als die iibrigen Stengelteile und deutlich verdickt, und die anatomische Untersuchung zeigt bcmerkenswertr Veranderungen im Stengelinnern. Zu deren Verstandnis miissen wir zunachst die Anatomic der unbehandelten Pflanze vorfiihren: Cuscuta lnpuliformis besitzt ringformig angeordncte GefaBbiindel, die bei den anderen Ct~scuta-Arten nicht mehr zu erkennen sein sollen. Der in Abb. 1 wiedergegebenc Ausschnitt zeigt 3 der meist 10 Biindel. Mark und Markstrahlen bcstehen a us groBlumigen Zellen; die ebenfalls gro.Ben, parenchymatischen Rindenzellen sind reichlich mit Starke (nur nachweisbar im Handschnitt) angefiillt. Zwischen Phloem und Xylem befindet sich fasciculares Kambium (Abb. 2), das nicht immer klar zu erkennen ist. Es besteht nur aus 1 bis 2 Zellschichten. Interfasciculares Kambium kommt nicht vor. IES-Behandlung fiihrt zu verstarkter Kambiumtatigkeit. In allen Gefa.Bbiindeln entstehen mehrerc Lagen plattenfOrmiger, plasmareicher, gro.Bkerniger Kambiumzellen (Abb. 3, 4). Die Zellteilungen greifen auf die Markstrahlen tiber (in Abb. 4 deutlich sichtbar). Schlie.Blich cntsteht durch Ausbildung cines Interfascicularkambiums cin geschlossener Kambiumring (Abb. 5).

Abb. 1. Cuscuta lupuliformis. Ausschnitt aus einem SproBquerschnitt. Vergr. ca. 120mal. E Epidermis, R Rindenparenchym, Ph Phloem, Xy Xylem, Ms Markstrahl, M Mark. Abb. 2. Cuscuta lupuliformis. Querschnitt dureh ein einzelnes GefaBbiindel. Vergr. ca. 250mal K Kambium.

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MorphologiRche und anatomisehe Effekte der lndo\-3-essigsaure usw.

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.\bb. 5. Cuscuta lupuliformis. Ausschnitt aus einem SproBquerschnitt nach Behandlung mit 1 %iger IES-Paste. Ausbildung eines gesehlossenen Kambiumringes. Yergr. ca. 90mal. Ph Phloem, K Kambium, Xy Xylem.

Bei Behandlung mit IES bildet Cuscuta lupttliformis also Gewebe, die in der Natur bei dieser Pflanze nicht vorkommen. Es beginnt ein gewisses (sonst auch nie bei Cuscuta zu findendes) sekundares Dickenwachstum, das ;m den makroskopisch sichtbaren Verdickungen ftihrt. Diese Veranderungen sind ~treng auf die Behandlungsstelle lokalisiert. Wir versuchten, durch Zufuhr weiterer Substanzen (allein oder zusammen mit IES in der Paste geboten) weitere Effekte auszuli:isen bzw. die IES-Effekte zu ver~tarken. Kinetin, das bekanntlich zusammen mit IES Zellteilungen auslost, ist wirkungslos. Thiamin sowie der Gibberellinantagonist CCC [2-(Chlorathyl)trimethyl-ammoniumchlorid], die beide bei einer anderen Convolvulacee, Calystegia .~epium, die Adventivwurzelbildung stimulieren (URBAN und LIEBERT 1966), sind, in verschiedenen Konzentrationen allein bzw. zusammen mit IES geboten, aueh

Abb. 3. Cuscuta lupuliformis. Ausschnitt aus einem SproBquerschnitt nach Behandluug mit 1 %iger IES-Paste. Vergr. ca. lfiOmal. Ph Phloem, K Kambium, Xy Xylem, :V[s Markstrahl, :\1 Mark . .\bb. 4. Cuscuta lupuliformis. Querschnitt durch ein einzelnes GefaBbiindel nach Behandlung mit 1 %iger IES-Paste. Beginn der Ausbildung des interfasciculiiren Kambiums. Vergr. ca. 320mal. Ph Phloem, K Kambium, Xy Xylem.

4GO olme Einflul3. Morphologisch und anatomisch gibt es keine Unterschiede zu unbehandelten bzw. nur mit IES behandelten Pflanzen. Allerdings wissen wir nicht, ob Kinetin, Thiamin und CCC in das Cuscuta-Gewebe eindringen. - Ebenso wirkungsIos ist cine leichte Verletzung der Pflanze (Anritzen der Epidermis), die durch Freisetzung von Wundhormonen oder verbessertr IES-Aufnahme zu zusatzlichen Effekten hatte fiihrrn konnen. 2. Einflu13 des Parasiten auf die Adventivwurzclbildung am Wirt Von Cuscu,ta lupuliforrnis befallene Coleus- Pflanzen bilden ober- und unterhalb der Haustorien Adventivwurzeln. 3-4 W ochen nach der Ausbildung eines Haustoriums verdickt sich der Coleus-Stengel direkt am Haustorium, wie es fUr anden· von Cuscuta befallene Wirte bereits bekannt ist. Etwa cine W oche spater brechen a us dieser Verdickung Adventivwurzeln hervor. Das geschieht nur an funktionstiichtigen Haustorien, .t:icht dann, wenn diese infolgc der Ausbildung eines neuen Haustoriums friih abster ben. Diese Erscheinung scheint auf Coleus beschr ankt zu sein. Von Cuscuta lupuliforrnis befallene Pflanzen von Artemisia t'ulgaris, Pelargoni,nrn zonale und Urtiea dioica reagieren nur mit einer Verdickung. Als Ursaehe fur diese Wurzelbildung kommen das feste Umschlingen des Wirte~ durch den Parasiten, die V erletzung durch das Haustorium oder stoffliche Einfliisse seitens des Parasiten in Frage. Wir versuchten den Bewurzelungseffekt durch festes Umwickeln mit einem Bastfaden, durch Verletzen (es wurde keilformig ein Stuck aus dem Coleus-Stengel herausgeschnitten) und durch Auftragen von Gewebebrei aus Cuscuta auf die Wunde zu imitieren. Das wurde am untersten Internodium von je 15 Coleus-Pflanzen, die 3-4 Internodien ausgebildet hatten, durchgeftihrt. Der Gewebebrei wurde 6 Tage lang taglich erneuert. Das Umwickeln fiihrt zwar zu einer gewissen Bewurzelung (0,5 Wurzeln pro Pflanze), die Verletzung ebenfalls (1,4 Wurzeln), und beide Einfliisse addieren sich (1,9 Wurzeln), wahrend der auf die Verletzung aufgetragene Gewebebrei vollig unwirksam ist - aber es wird keinesfalls der durch Ouscuta-Befall ausgeloste Effekt (11,8 Wurzeln) erreicht. Au13erdem entstehen die Adventivwurzeln nur oberhalb des Bastfadens bzw. der Verletzung, aber beiderseits des Haustorinms. 3. Behandlung von Cuscuta in saprophytischer Sterilkultur Sowohl Keimlinge als auch Spro13spitzen von Cuscuta konnen in vitro kultiviert werden (Loo 1946, BERTOSSI 1956, BALDEV 1959), Loo (1946) beschreibt sogar einP Kultur tiber 2 Passagen. Dabei erfahren die Pflanzen eine Langen- und Gewichtszunahme (vgl. schon MoLLIARD 1908, ScHREDL 1937). In unseren Versuchen verliingern sich die SproBenden innerhalb von 2 bis 3 Wochen um 2-3 em; dann sterben sie, oft nach vorherigem Bliihen, ab. Die Keimlinge, die ebenfalls nach twa 2-3 Wochen eingehen, verliingern sich in dieser Zeit auf das 5- bis 10fache ihrer Ausgangs-

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lange, wobei das Hinterende standig der Autolyse unterliegt. Das Frischgewicht (Mittelwerte aus 15 Keimlingen; Anfangsgewicht 35 mg) erhi:iht sich auf mineralischem Medium (nach BALDEv) urn 12 mg, bei Glucosezusatz (10 %) urn 17 mg; das Trockengewicht (Anfangsgewicht 3,6 mg) sinkt auf mineralischem Medium auf 2,2 mg, steigt auf Glucosemedium auf 7,1 mg. Asparaginsaurezusatz zum Glucosemedium steigert die Frisch- und Trockengewichtszunahme nicht. Diese Gewichtszunahmen erreichen aber nicht im entferntesten diejenigen, die gleichaltrige, auf Coleus parasitierende Keimlinge in derselben Zeit erfahren (Zunahme: FG 1150 mg, TG 120 mg). F;ine optimale Erniihrung scheint bei Cuscuta nur durch Haustorien mi:iglich zu sein. Unsere ohne Glucose gehaltenen Keimlinge ergriinen stark, in Gegenwart von Glucose bleibt dieser Effekt aus. Die Chlorophyllbildung scheint ein Zeichen mangelhafter Ernahrung zu sein: LILIENSTERN (1928) bestimmte an denjenigen Cuscuta-Sprossen den hi:ichsten Chlorophyllgehalt, die in Wasser kultiviert waren, und GERTZ (1915) fand diejenigen Cuscuta-Pflanzen am chlorophyllreichsten, die auf ungeeigneten Wirtspflanzen parasitierten.

In allen Kulturen, die Glucose enthalten, entstehen an den Keimlingen sowic den SproBenden kleine Erhebungen. Die anatomische Untersuchung zeigt, daB es sich urn die mehrfach beschriebenen (MoLLIARD 1908, LrLIENSTERN 1928, ScHREDL 1937) Prohaustorien (sterile Haustorien) handelt. Wir versuchten, durch Zusatz von IES (10- 5 oder 10- 4 gfml) und Thiamin (2 x 10- 5 oder 2 x 10-4 g/ml) zum Medium die Entstchung von Prohaustorien zu beeinflussen bzw. ihre Umbildung zu Haustorien zu veranlassen. Das ist nicht moglich. Vor allem zeigt die anatomische Untersuchung, daB bei dieser Versuchsanordnung weder bei Keimlingen noch bei kultivierten SproBenden IES irgendeinen mikroskopisch wahrnehmbaren Effekt hat. Es kommt weder zu Zellteilungen in Rindenschichten, die zur Haustorialentstehung gehoren, noch zur Kambiumbildung. Vielleicht hangt das mit der mangelhaften Substanzaufnahme haustorienfreier Pflanzen zusammen. Deshalb versuchten wir, Cuscuta in Sterilkultur durch Einbringen toter Sttitzen zum Winden und eventuell zur Haustorienbildung zu veranlassen. Dazu ermutigten uns die (allerdings im Widerspruch zu vielen Literaturberichten stehenden) Erfolge von ZIETZ (1954). Wir benutzten verschiedene Methoden mit sterilem Holundermark bzw. Holzstaben als Windesttitze, die mit dem Kulturmedium (WHITE-Medium+ Glucose) getrankt waren, und legten die Cuscuta- Keimlinge unten urn die Sttitzen herum. Es kommt aber weder zum Winden der Keimlinge, noch zu einer weiteren Differenzierung der Prohaustorien, noch zu irgendeiner anderen makro- oder mikroskopisch wahrnehmbaren Veranderung. Diskussion

Nach bisher vorliegenden Befunden hat Indol-3-essigsaure keinen (oder nur hemmenden) EinfluB auf intakte Cuscuta-Pfianzen oder -Keimlinge (DORN 1938, ZIETZ 1954, KLANKE 1957, FRITSCHE et al. 1958). Das bedeutet nicht, daB Auxin bei Cuscuta keine Rolle spiele: Dekapitierte Keimlinge sowie aus Keimlingen ge-

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schnittenc Zylind('r wcrden durch IES gefordert, und die durch Dekapitation verlorengehcndc Cyclonastic wird durch IES-Zufuhr wieder hergestellt (KLANKE 1957). Diese Ergebnisse lassen auch auf das Vorhandensein von Auxin in Cnscuta schlieBen, wenn auch KLANKE (1957) der direkte Nachweis miBlang. Das Auxin 2,4-Dichlorphenoxyessigsaure wirkt nach TRONCHET (1958, 1961) auch auf intakte CnscutaKeimlinge: Die Keimlinge verlangern sich, ihre geotropische Reaktion andert sich, es werden zusatzlichc Internodien gebildet, die Cyclonastie htirt auf, und Starkeki:irner W('rden aufgeli:ist. Eine AuslOsung anatomischer Veranderungen an Ouscuta durch IES-Behandlung war bisher nicht gelungen (DoRN 1938, FRITSCHE et al. 1958). Der erste Befund dari.iber ist die von uns gefundene Stimulation der Kambiumentwicklung und Entstehung eines Interfascicularkambiums, cines Gewebes, das es sonst bei Cnscuta nicht mehr gibt. Sieber ist unter den Cnscnta-Arten nur C. lnpuliformis zu dieser Reaktion in der Lage, weil sic im Gegensatz zu den i.ibrigen Vertretern der Gattung noch ein reduziertes Fascicularkambium besitzt. Cuscnta enropaea soil nach FRITSCHE et al. (1958) dann ein Fascicularkambium bilden, wenn si(' mit glucosEhaltiger Paste behandelt wird. Unser Befund an Cnscnta di.irfte die bisher starkste Sti.itze fi.ir die mehrfach geauBerte Ansicht (SomNG 1940, 1961, KtiNNING 1950, ToRREY 1963) sein, daB bei allen Pflanzen Auxin an der Bildung des Kambiums beteiligt ist. Eine Auxinbehandlung der Wirtspflanze fiihrt nicht zu Reaktionen des Parasiten. Bei Behandlung des Parasiten bleibt der Effekt streng auf die behandelte Stelle lokalisiert. Man kiinnte versucht sein, a us diesen Tatsachen zu folgern, daB erstens der Ubertritt von Auxin a us dem Wirt zum Parasiten erschwert oder ausgeschlossen ist, und daB zweitens auch im Cuscuta-SproB Auxin schlecht transportiert wird. Aber es ist bekannt, daB bei Anwendung hoher Auxinkonzentrationen der Auxintransport behindert ist; der Befund, daB auch bei Behandlung des Wirtes der Bewurzelungseffekt auf die bepastete Stelle lokalisiert bleibt, unterstreicht das. Man muB sich also vor derartigen SchluBfolgerungen hiiten, zumal nach den Transportversuchen KLANKES (1957) an Cuscuta lupuliformis im Keimling ein basipetal polarer Auxintransport stattfindet. Die Aufnahme von IES durch haustorienfreie Pflanzen aus einem synthetischen Niihrmedium scheint allerdings nach unseren Ergebnissen sehr erschwert zu sein (s. Seite 461), sicher ebenso wie die Aufnahme gewiihnlicher Niihrstoffe unter den gleichen Bedingungen.

W eshalb bildet Cnscuta bei Auxinbehandlung keine Adventivwurzeln,. obwohl sich der erste Schritt der Adventivwurzelbildung, cine Meristematisierung, durch Auxin induzierenlaBt? Dafi.ir gibt es 4 verschiedene Erklarungen: 1. Im stark reduzierten Cnscuta-SproB fehlen die spezifisch wurzelbildenden Gewebe. 2. Es fehlen spezifisch wurzelbildende Substanzen, also Bestandteile des Rhizokalin- Komplexes (LIEBERT 1957). 3. Es liegen Substanzen vor, die die Adventivwurzelbildung bernmen, wobei wir vor allem an die bewurzelungshemmenden, bei Windepflanzen in groBer Menge vorhandenen Gibberelline denken. 4. Durch Mutation sind Teile des genetischen Materials ausgefallen, die die Information zur Wurzelbildung beinhalten.

}lorphologisehe und anatomischr Effekte der Indol-3-essigsaure usw.

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-- Die crste Erklarung mochten wir ausschlie13en: Es fehlen zwar der Pericycel und ein wohlausgebildetes Phloemparenchym, aus denen sich Adventivwurzeln entwickeln konnen (vgl. URBAN 1966), aber auch aus Kambium und aus Rindenschichten konnen Adventivwurzeln entstehen; und schlie13lich bilden sich bei Cuscuta a us den innersten Rindenschichten auch Adventivsprosse (KocH 1880), womit die prinzipielle Moglichkeit einer Regeneration bewiesen ist. Fiir die zweite Erklarung entscheiden sich auf Grund des Befundes, da13 IES-Behandlung nicht zur Wurzelbildung fiihrt, FRITSCHE et al. (1958). Das ist natiirlich nicht zwingend und konnte erst bewiesen werden, wenn es gelange, durch Zufuhr der fehlenden Substanz Wurzelbildung zu erzielen. Die dritte Erklarung lehnt sich an die Verhaltnisse bei einer anderen windenden Convolvulacee, Calystegia sepium an: Dort ist die innere Gibberellinkonzentration so hoch, da13 sie die Wurzelbildung einschrankt und man mit dem Gibberellinantagonisten CCC die Bewurzelung verstarken kann (URBAN und LIBBERT 1966). Bei Cuscuta versagt diese Erklarung zumindest fiir Gibberelline: CCCBehandlung hat gar keinen Einflu13 auf Cuscuta (s. Seite 459). Wir mochten der vierten Erklarung den hochsten Wahrscheinlichkeitsgehalt zubilligen.- Die Unfahigkeit, bei Auxinbehandlung Wurzeln zu bilden, teilt Cuscuta mit anderen Parasiten: Orobanche, Vis cum (DoRN 1938) und Dendrophthoe ( JoHRI et al. 1962). DaB Cuscuta in Sterilkultur Prohaustorien ausbildet, und zwar nur bei Gegenwart von Kohlenhydrat und Hefeextrakt, wurde schon mehrfach mitgeteilt: MoLLIARD 1908, LILIENSTERN 1928, ScHREDL 1937, BALDEV 1959, diese Arbeit. Da die meisten Autoren auch feststellen, daB in Sterilkultur, auch an toten Stiitzen, keine funktionsfiihigen Haustorien entstehen, sondern nur am lebenden Wirt (KocH 1880, KrNDERMANN 1928, FRITSCHE et al. 1958, diese Arbeit), scheint uns der gegenteilige Befund von ZIETZ (1954) zweifelhaft: Cuscuta gronovii soll an Biindeln a us Glaskapillaren, zwischen denen kapillar anorganische ( !) Nahrliisung aufsteigt, funktion~­ fahige Haustorien entwickeln. Vielleicht liegt hier doch eine Verwechslung mit Prohaustorien vor. Vielleicht reguliert der Wirt enzymatisch bzw. hormonell die Ausbildung funktionsfahiger Ha.ustorien (KINDERMANN 1928).

Ubereinstimmend wird aber gefunden, da13 IES die Entwicklung von Prohaustorien und Haustorien nicht beeinflu13t (DoRN 1938, ZIETZ 1954, FRITSCHE et al. 1958, diese Arbeit). Die Annahme einer Homologie von Wurzeln und Haustorien ( vgl. Einleitung) wird durch diese Befunde nicht gestiitzt. Dagegen bildet der wurzellose Halbparasit Dendrophthoe bei IES-Behandlung Haftscheiben (JoHRI et al.1962). Die heftige Adventivwurzelbildung, mit der der Wirt Coleus auf das Eindringen eines Haustoriums reagiert, ist sicher eine Folge der Anschwellung, die in der Umgebung des Haustoriums am Wirt entsteht. Coleus besitzt eine so groBe Neigung zur Adventivwurzelbildung, daB womoglich jeder zellteilungsausliisende Faktor eine Wurzelbildung veranlaBt. ,Tumorartige" Wucherungen an Wirtspflanzen
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wir eine leichte Wurzelbildung hervorrufen. Eine weitere 'J'eilursache ist die Verletzung, sei es, daB sie gleichfalls ilber eine Auxinstauung oder (wie es ScHREDL 1937 vermutete) durch Freisetzung von Wundhormonen wirkt - auch durch Verletzen des Co!eus-Sprosses konnten wir leichte Wurzelbildung hervorrufen. Es miissen aber noch weitere Faktoren beteiligt sein, denn der Bewurzelungseffekt durch Umwickeln und gleichzeitige Verletzung war nicht im entferntesten so stark wie der durch ein Haustorium ausgeliiste. Sicher veranlassen spezifische, vom Parasiten abgegebene Substanzen den Wirt zur Gewebewucherung; vielleicht ist ein von TRONCHET (1960) aus Cuscuta isolierter Inhibitor, der an Helianthus, Ricinus und Senecio Tumoren induziert, daran beteiligt. Gewebebrei aus Cuscula ist jedenfalls unwirksam (SCHREDL 1937: diese Arbeit).

Zusammenfassung Cuscuta lupulif'orrnis besitzt im Gegensatz zu den ilbrigen Cuscuta-Arten noch Reste eines fascicularen Kambiums. N ach einer Behandlung parasitierender Sprosse von C. lupuliforrnis mit IES-Paste verstiirkt sich das fasciculare und entsteht ein interfasciculares Kambium. Zusatzliche Gaben von Kinetin, Thiamin oder 2-(Chlorathyl)-trimethylammoniumchlorid (CCC) sowie Verletzungen der Cuscula-Sprosse sind ohne Effekt. IES-Zufuhr zum Wirt (Coleus) beeinfluBt den Parasiten nicht. Saprophytisch in vitro kultivierte Cuscuta-Keimlinge und -SproBenden bilden Prohaustorien, aber keine Haustorien; IES- oder Thiamin-Zusatz zum Medium beeinfluBt die Prohaustorien- und Haustorien-Entwicklung nicht. Ein Cuscuta-Haustorium induziert an der Coleus-Pflanze kraftige Adventivwurzelbildung, die nur teilweise durch festes Umwickeln mit einem Bastfaden und Verletzen des Stengels imitiert werden kann; Auftragen von Gewebebrei aus Cuscuta auf die Wnnrle ist wirkungslos.

Summary Morphological and anatomical effeets of indole-3-acetic acid on parasitizing and in vitro growing Cuscuta lupuliformis. Contrary to the other species of Cuscuta, C. lupulif'o·rmis possesses remainders of a fasciculary cambium. After treatment of parasitizing branches of G. lupuliformis with an IAA-containing paste, fasciculary cambium is intensified and interfasciculary cambium originates. Accessory treatment with kinetin, thiamin, 2-(chloroethyl)trimethylammonium chloride (CCC), or incisions made into the Cuscuta stem are without effect. IAA application to the host plant (Coleus) does not influence the parasite. Cuscutu seedlings or stem tips cultivated saprophytically in vitro form prohaustoria but not haustoria; IAA or thiamin application to the medium does not influence prohaustoria or haustoria development. At the Coleus plant, a Cuscuta haustorium induees vigorous adventitious root formation which is only partly imitated by twisting a twine closely round the stem and wounding the stem; tissuP breis of Cuscuta applied to the wound are without effect.

Literatur .\LEKSANDRov, 1'., 1947. Uber die Biologie von Cuscuta lupuliformis Krock. (russ.). Sovetsk. Bot. lo, 218-219. BALDEV, B., 1959. In vitro responses of growth and development in Cnscuta reflexa Roxb. Phytomorphology 9, 316-319. - 1962. In vitro studies of floral induction on stem apices of Cuscuta reflexa Roxb. --a short day plant. Ann. Bot., N.S. 26, 173-180.

Morphologische und anatomische Effekte der lndol-3-essigsaure usw.

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