Beitrag zur Cytologie und Entwicklung der siphonalen GrünalgeDerbesia marina

Abstract

This paper deals primarily with spore formation ofDerbesia marina. In an apical zone of the sporangium 15–40 rounded nuclei undergo meiosis. At this stage 8 pairs of chromosomes are observed. After meiosis the cytoplasm of the sporangium is separated from the thallus by the well-known double cell wall. Only one of the daughter nuclei, resulting from each meiotic division, proceeds towards final spore formation. These primary spore nuclei enlarge up to 3 times the diameters of the meiotic prophase nuclei. The remaining nuclei abort. Prior to formation of the spore membranes the ring of the flagellar bases (blepharoplasts) appear on the border of a depression formed on one side of the nucleus. This is followed by a mitotic division, in which long chromosomes are attached with a large spindle. Further mitotic divisions result in multinucleate spores, which are then delimited by the developing spore walls. The details of spore formation inDerbesia tenuissima are similar to those outlined forDerbesia marina. Investigations on cytology and development of the gametophyte produced results similar to those of previous authors studyingHalicystis ovalis andHalicystis parvula. Unpublished electron micrographes of the male gamete ofDerbesia marina suggest that the posterior bristle-like process contains remnants of the spindle fibres of the preceeding nuclear division. A further cytological investigation on an isolate ofDerbesia marina, which lacks theHalicystis generation (Kornmann 1966), has shown this sporophyte to be haploid. Spore formation in the isolate does not involve meiosis. The differences in spore formation betweenDerbesia marina andDerbesia lamourouxii (Davis 1908) are discussed and the formation of the ring of the flagellar bases compared with that ofOedogonium (Kretschmer 1930).

Zusammenfassung

1. Im Vordergrund vorliegender Untersuchungen steht die Klärung der Sporenentwicklung vonDerbesia marina.

2. In die Sporangienanlagen treten aus dem Thallus zahlreiche Kerne ein, die sich noch teilen, schließlich aber die Anzahl von hundert nicht überschreiten.

3. Wenn ein Sporangium etwa seine Endgröße erreicht hat, durchläuft ein Teil der Kerne (15–40) synchron die Meiosis, in der 2 n=16 Chromosomen zu erkennen sind.

4. Erst nach der Meiosis wird das Sporangium durch eine Doppelwand vom Plasma des Thallus getrennt.

5. Die zur Sporenbildung determinierten Kerne schwellen stark an und verteilen sich in gleichen Abständen an der Peripherie des Sporangiums. Ihre Zahl liegt in der Größenordnung der meiotischen Prophasekerne. Die übrigen Kerne sowie die vegetativen Kerne werden resorbiert.

6. Noch vor Bildung der Sporenmembran entstehen die ringförmigen Blepharoplasten, und zwar unmittelbar am Rande einer napfförmigen Eindellung des Sporenkerns. Sie lösen sich vom Kern, nehmen an Umfang zu und erscheinen schließlich als Doppelringe, deren Struktur sich lichtoptisch noch weiter auflösen läßt.

7. Der primäre Sporenkern teilt sich anschließend in einer großen Spindel. Nach weiteren Mitosen besitzt jede Spore schon innerhalb des Sporangiums etwa 10 bis 12 kleinere Kerne.

8. Die Untersuchungen an derHalicystis-Generation bestätigen weitgehend die Angaben in der Literatur, insbesondere auch überHalicystis parvula.

9. Die männlichen Gameten besitzen einen borstenförmigen Fortsatz, der nach unpublizierten elektronenoptischen Befunden wahrscheinlich aus einem überdauernden Spindelrest besteht.

10. Die Lebendbeobachtung der Kopulation brachte ein von älteren Darstellungen abweichendes Ergebnis.

11.Derbesia tenuissima zeigt cytologisch keine Abweichungen vonDerbesia marina und besitzt die gleiche Chromosomenzahl.

12. Eine vonKornmann (1966) isolierte Variante vonDerbesia marina ohneHalicystis-Generation erwies sich als haploid. Bei ihrer Sporenentwicklung erfolgt keine Meiosis.

13. Die Unterschiede der Sporenentwicklung beiDerbesia marina undDerbesia lamourouxii nach den Ergebnissen vonDavis (1908) werden diskutiert und die Entstehung des Basalringes der Geißeln mit der beiOedogonium verglichen.