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Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Vitalität

Bei diesen Untersuchungen ging es hauptsächlich um Interpretationshilfen für die lichtmikroskopischen Aufnahmen mit dem CLSM und mit dem Phasenkontrastmikroskop. Es sollte geklärt werden, welche Organellen in toten und lebenden Hyphen zu erkennen sind. Bei den toten Hyphen entsprechen die im EM-Bild gefundenen Zellwand-Konglomerate den als tot angesprochenen, zusammengefallenen Hyphen mit fehlendem oder zusammengezogenem Plasma im lichtmikroskopischen Bild. Daneben sollten mögliche Unterschiede zwischen Hyphen, die durch Hitzeeinwirkung abgetötet worden sind, und solchen, die schon längere Zeit tot sind, gefunden werden. Hier ergeben sich keine Unterschiede.

Die gefundenen Ergebnisse stimmen gut mit denen der Histologie der Apoptose in anderen Systemen überein. Dies trifft sowohl auf Rattenzellen in einer grundlegenden Arbeit von Wyllie et al. (1980) zu als auch auf Untersuchungen an Basidiomyceten, z. B. an Coprinus cinereus {Schaeff.: Fr.} Gray. (Wollstieliger Misttintling) von Lu (1991) und an Agaricus bisporus {Lange} von Umar (1997). Alle finden in absterbenden Zellen "kugelige Membrankörper" vor, die sie allerdings unterschiedlich nennen. In der Arbeit von Lu (1991) und Bishop et al. (1987) werden sie als "multivesicular bodies" bezeichnet. In der Arbeit von Wyllie (1980) werden sie "Apoptotic bodies" und in der von Umar (1997) einfach nur "vesicles" genannt. Alle entsprechen wohl den hier auf EM-Bildern gezeigten "Membrankörpern" (s. Abb. 122 bis Abb. 129). In den genannten Arbeiten werden die Zellen nicht durch Hitze abgetötet, sondern z. B. im Fall der Tintlinge durch Autolyse bei der Lamellenentwicklung. Es scheint sich bei den "Membrankörpern" aber um ein allgemeines Zeichen des Absterbens zu handeln (WYLLIE et al. 1980). Generell scheinen sich die Körper bei Streß zu bilden, wenn die Zelle eine Zeitlang die Kontrolle über Teile ihres Stoffwechsels verliert, oder durch genetisch gesteuertes Absterben wie bei der Entwicklung der Lamellen (LU 1991). Nimmt der Streß weiter zu, bilden sich diese Körper vermehrt, bis die Zelle abstirbt. Daß diese Annahme richtig sein könnte, wird dadurch unterstützt, daß die Membrankörper auch in älteren lebenden Zellen gefunden werden können, die wahrscheinlich schon einige Streßphasen überstanden haben. Zudem nimmt ihre Menge auch mit steigender Temperatur zu (vgl. Abb. 110 bis Abb. 121). Auch bei den beiden anderen untersuchten Pilzarten wie A. vaillantii und T. placenta finden sich Membranringe in einigen Hyphenabschnitten (s. Abb. 132 und Abb. 137). Ursache für Streß und damit für die Ringe könnte, neben dem Alter, der Transport von der BFH in das Botanische Institut gewesen sein.

Die Organellen und Membranen der lebenden sowie die Membrankörper der toten Zellen konnten mit CLSM-Bildern verglichen werden. So konnten Zellkerne und Mitochondrien vital angefärbt und am CLSM beobachtet werden (s. Abb. 8 und Abb. 21 (Bild, 51 KB) und Tab. XI). Dabei wurden Vakuolen im EM-Bild nur selten gefunden. Insbesondere die großen, regelmäßig mit dem CLSM- und dem Phasenkontrastmikroskop beobachteten Vakuolen waren sehr selten, obwohl nach den Untersuchungen mit FDA (und allen anderen untersuchten Vitalfluorochrome) derartige Vakuolen auch schon in sehr jungen Hyphen vorkommen. Dieses Fehlen mag zwei Gründe haben:

1. Derartige Strukturen lassen sich schwer fixieren. Leicht kommt es zu osmotischen Artefakten. Diese finden sich auch sch on in weniger vakuolisierten Hyphen (s. Abb. 99).

2. Diese "Vakuolenstrukturen" sind im EM-Bild nicht gerade auffällig. Sie sehen folgendermaßen aus: eine Zelle mit sehr dünnem Plasmasaum und einem sehr großen, leeren Innenraum. Wahrscheinlich werden meistens der Tonoplast und die Plasmamembran durch osmotische Kräfte zerrissen. Somit ähneln solche Zellen toten Hyphen, die immer mit in den präparierten Schnitten zu finden sind.

Eine der wenigen derartigen Zellen, die mit dem EM gefunden werden konnten, könnte auf der Abb. 111 zu sehen sein. Eine mit kleineren Vakuolen findet sich auf der Abb. 113.

Eine gewisse Schwäche des hier durchgeführten Vergleiches der Organellen besteht darin, daß die wärmebehandelten Hyphen "schon" zwei Wochen alt waren. Vorteilhafter wäre gewesen, die Mycelien der Wachstumsfront miteinander zu vergleichen, weil jüngere Hyphen eine größere Zahl von Organellen enthalten und weniger Membranringe besitzen. Klar gezeigt werden konnte: Organellen wie Mitochondrien und ER sind im Spitzenbereich häufiger zu finden als in den hinteren Hyphenbereichen (s. Abb. 99 und Abb. 103).

Für die Untersuchungen mit FDA ergibt sich insgesamt, daß die zusammengezogenen Membran-Konglomerate im EM-Bild gut mit den toten Hyphen und deren unregelmäßiger Struktur gleichgesetzt werden können. Gleiches kann über die lebenden Hyphen festgestellt werden.

Bemerkenswert ist, daß sich die Langlebigkeit von Hyphen möglicherweise morphologisch festmachen läßt. Sechs Wochen alte Mycelien von S. lacrymans und T. placenta sehen sich in ihren Organellen ähnlich. Abweichend davon sieht die Struktur der Organellen von A. vaillantii bei drei Monate altem Mycel aus. In den Hyphen von A. vaillantii finden sich "tubuläre" Strukturen unbekannter Funktion. Mögliche Funktionen könnten Speicherung von Wasser oder auch Nährstoffen, Austrocknungsschutz oder Sekretionsaufgaben sein. Es könnte einen Zusammenhang zwischen diesen "tubulären" Strukturen und der von Theden (1972) festgestellten Langlebigkeit von A. vaillantii geben. Dazu wären allerdings noch weitere elektronenmikroskopische Untersuchungen nötig, in die auch andere Arten einbezogen werden sollten.

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Autor: T. Huckfeldt

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