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Entwicklungsgeschichtliche Untersuchungen an zentrischen Diatomeen IV

Die PlanktondiatomeeStephanopyxis turris — ihre Behandlung und Entwicklungsgeschichte

Ontogenetic investigations on centric diatoms IV

The planktonic diatomStephanopyxis turris — its treatment and life history

Helgoländer wissenschaftliche Meeresuntersuchungen volume 11, pages 209–257 (1964)Cite this article

Abstract

This paper presents a detailed account of the life cycle, development and cellular mechanics of the centric diatomS. turris. Special attention is paid to culture methods, nutritional requirements and the mechanism of vegetative cell enlargement. Instructions are outlined for experimental manipulations of developmental features. Various aspects of development are treated in details, e. g. cellular structures, cell division and morphogenesis, development and germination of resting spores, differentiation of gametangia (spermatogonangia, spermatogonia and oogonia), meiosis in the gametocytes, fertilization and auxospore differentiation (including the formation of the “rejuvenated” first cell and the accompanying metagamic mitoses).S. turris has one-egged oogonia. Its spermatogonangia develop their spermatogonia according to theBiddulphia granulata-type and their spermiums according to theMelosira-type (Fig. 18). Two new termini, i. e. “heterovalvate cytokinesis” and “depauperizing mitosis” are introduced (p. 232, p. 238). Among the more important results are observations on karyokinesis in vivo, meiosis and karyogamy, and on the peculiar process of destruction of supernumerary nuclei following each karyokinesis in the oocyte, and later in the young auxospore. Relations between osmotic cell rhythms, karyokinetic cycle and morphogenesis are discussed at the end of the paper.

Zusammenfassung

1. Die Entwicklung vonStephanopyxis turris sowie die zu ihrer Untersuchung geeigneten Methoden werden beschrieben und diskutiert.

2. Der vollständige Lebenszyklus einer zentrischen Diatomee nach Beobachtungen im Leben und mit den Grundzügen der zugehörigen Karyologie in Mitose, Meiosis, Befruchtung und Auxosporenbildung sowie Entstehung und Keimung der Dauersporen wird erstmalig dargestellt (Abb. 18).

3. Neuartige Beobachtungen betreffen Kollaps, „Blitztod“ und Lichtresistenz, die „Dritte Linie“, die Darstellung von Kern und Spindel in Mitose und Meiosis sowie die mit Kernkonkurrenz abschließenden acytokinetischen Karyokinesen in Oogon und Auxospore im Leben, die Keimung der Dauersporen, den lichtmikroskopischen Nachweis der Kieselschuppen in der Auxosporenmembran.

4. Die Entwicklungsvorgänge werden vergleichend diskutiert und dabei die Termini „depauperierende Teilung“ und „heterovalvate Zytokinese“ in Vorschlag gebracht.

5. Weitere Überlegungen gelten dem cyclischen Turgeszenzwechsel der Diatomeenzelle.

6. Die Methode der „Vegetativen Zellvergrößerung“ erlaubt es,Stephanopyxis-Klone beliebiger Breite aber unveränderten Genotypus für das Experiment bereitzustellen.

Zitierte literatur

  • Beattie, A., Hirst, E. L., &Percival, E., 1961. Studies on the metabolism of the Chrysophyceae. Comparative structural investigations on leucosin (chrysolaminarin) separated from diatoms and laminarin from the brown algae.Biochem. J. 79, 531–537.

    Google Scholar 

  • Belar, K., 1922. Untersuchungen anActinophrys sol Ehrenberg. 1. Die Morphologie des Formwechsels.Arch. Protistenk. 46, 1–96.

    Google Scholar 

  • —— 1929. Beiträge zur Kausalanalyse der Mitose. 2. Untersuchungen an den Spermatozyten vonChorthippus lineatus.Arch. EntwMech. Org. 118, 354–480.

    Google Scholar 

  • Bergon, P., 1902. Etudes sur la flore diatomique du bassin D'Arcachon, et des parages de L'Atlantique voisins de cette station.Trav. Lab. Arcachon. 6, 39–112.

    Google Scholar 

  • —— 1905. Note sur certaines particularités remarquables observées chez quelques espèces de diatomées du Bassin d'Arcachon.J. Microgr. gén. (Microgr. préparat.) 13, 251–259.

    Google Scholar 

  • —— 1907. Biologie des diatomées. — Les processus de division, de rajeunissement de la cellule et de sporulation chez leBiddulphia mobiliensis Bailey.Bull. Soc. bot. Fr. 54, 327–357.

    Google Scholar 

  • Bruckmayer-Berkenbusch, H., 1954. Die Beeinflussung der Auxosporenbildung vonMelosira nummuloides durch Außenfaktoren.Arch. Protistenk. 100, 183–211.

    Google Scholar 

  • Bünning, E., 1935. Zellphysiologische Studien an Meeresalgen.Protoplasma 22, 444–456.

    Google Scholar 

  • —— 1963. Die physiologische Uhr. 2. Aufl. Springer, Berlin, 153 pp.

    Google Scholar 

  • —— &Müller, D. G., 1961. Wie messen Organismen lunare Zyklen?Z. Naturf. (B) 16, 391–395.

    Google Scholar 

  • Cassie, V. &Bertraud, W. S., 1960. Electron microscope studies of New Zealand marine plankton diatoms.J. r. micr. Soc. 79, 89–94.

    Google Scholar 

  • Cholnoky, B. V., 1933. Die Kernteilung vonMelosira arenaria nebst einigen Bemerkungen über ihre Auxosporenbildung.Z. wiss. Biol. (B) Zellforsch. mikrosk. Anat. 19, 698–719.

    Google Scholar 

  • Chow, D. T. W. &Robinson, R. J., 1953. Forms of silicate available for colorimetric determination.Analyt. Chem. 25, 646–650.

    Google Scholar 

  • Conard, A., 1929. Sur la division cellulaire chezMelosira varians Ag. C. r. Soc. Biol., Paris102, 954–957.

    Google Scholar 

  • Cooper, L. H. N., 1948. Some chemical considerations on the distribution of iron in the sea.J. Mar. biol. Ass. U. K. 27, 314–321.

    Google Scholar 

  • Droop, M. R., 1960. Some chemical considerations in the design of synthetic culture media for marine algae.Botanica mar. 2, 231–246.

    Google Scholar 

  • Droop, M., 1962a. Organic micronutrients.In: Physiology and biochemistry of algae. Ed. by R. A. Lewin, Acad. pr., New York, 141–159.

    Google Scholar 

  • —— 1962b. On cultivatingSceletonema costatum; some problems.Vortr. Gesamtgeb. Bot. N. F. 1, 77–82.

    Google Scholar 

  • Erben, K., 1959. Untersuchungen über Auxosporenentwicklung und Meioseauslösung anMelosira nummuloides (Dillw.)C. A. Agardh. Arch. Protistenk. 104, 165–210.

    Google Scholar 

  • Geilenkirchen, W. L. M. &Zeuthen, E., 1958. Changes in submerged (reduced) weight associated with cell division in echinoderm eggs.C. r. Trav. Lab. Carlsberg (phys.) 31, 7–28.

    Google Scholar 

  • Geitler, L., 1932. Der Formwechsel der pennaten Diatomeen (Kieselalgen).Arch. Protistenk. 78, 1–226.

    Google Scholar 

  • —— 1952. Oogamie, Mitose, Meiose und metagame Teilung bei der zentrischen DiatomeeCyclotella.Öst. bot. Z. 99, 506–520.

    Google Scholar 

  • —— 1953a. Das Auftreten zweier obligater metagamer Mitosen ohne Zellteilung während der Bildung der Erstlingsschalen bei den Diatomeen.Ber. dt. bot. Ges. 66, 222–227.

    Google Scholar 

  • —— 1953b. Abhängigkeit der Membranbildung von der Zellteilung bei Diatomeen und differentielle Teilungen bei der Bildung der Innenschalen.Planta 43, 75–82.

    Google Scholar 

  • —— 1956. Automixis, Geschlechtsbestimmung Pyknose von Gonenkernen beiCymbella aspera.Planta 47, 359–373.

    Google Scholar 

  • —— 1957. Die sexuelle Fortpflanzung der pennaten Diatomeen.Biol. Rev. 32, 261–295.

    Google Scholar 

  • —— 1963. Alle Schalenbildungen der Diatomeen treten als Folge von Zell- oder Kernteilungen auf.Ber. dt. bot. Ges. 75, 393–396.

    Google Scholar 

  • Gran, H. H., 1900. Diatomaceae from the ice-floes and plankton of the Arctic Ocean.In: Scientific results. Norweg. North Polar Exped. 1893–1896. Ed. by F. Nansen. Brøgger, Christiana, Bd. 4, Nr. 11, 748 pp.

    Google Scholar 

  • —— &Angst, E. C., 1931. Plankton diatoms of Puget Sound.Publ. Puget Sound Biol. Sta. 7, 417–515.

    Google Scholar 

  • Gross, F., 1937. On the life histories of some marine plankton Diatoms.Phil. Trans. (B) 228, 1–47.

    Google Scholar 

  • —— 1939a. The development of isolated resting spores into auxospores inDitylum Brightwelli West.J. Mar. biol. Ass. U. K. 24, 375–380.

    Google Scholar 

  • —— 1939b. The osmotic relations of the plankton diatomDitylum Brightwelli West.J. Mar. biol. Ass. U. K. 24, 381–414.

    Google Scholar 

  • Harvey, H. W., 1939. Substances controlling the growth of a diatom.J. Mar. biol. Ass. U. K. 23, 499–520.

    Google Scholar 

  • —— 1960. The chemistry and fertility of sea waters. 2nd ed. Univ. pr., Cambridge, 234 pp.

    Google Scholar 

  • Hofker, J., 1930. Die Teilung, Mikrosporen- u. Auxosporenbildung vonCoscinodiscus biconicus van Breemen.Annls Protist. 1, 167–194.

    Google Scholar 

  • Höfler, K., 1963. Zellstudien anBiddulphia titiana Grunow.Protoplasma 56, 1–53.

    Google Scholar 

  • Hustedt, F., 1930. Die Kieselalgen. T. 1.In: L. Rabenhorst's Kryptogamenflora von Deutschland, Österreich und der Schweiz. Akad. Verl. Ges., Leipzig, Bd 7, 920 pp.

  • Hutner, S. H., Provasoli, L., Schatz, A. &Haskins, C. P., 1950. Some approaches to the study of the role of metals in the metabolism of microorganisms.Proc. Am. phil. Soc. 94, 152–170.

    Google Scholar 

  • Ikari, J., 1923. On the nuclear and cell division of a plankton diatomCoscinodiscus subbuliens Jörgensen.Bot. Mag. 37, 96–108.

    Google Scholar 

  • Jørgensen, E. G., 1955. Variations in the silica content of diatoms.Physiol. Plant. 8, 840–845.

    Google Scholar 

  • Kramer, D. D. &Ryther, J. H., 1960. The iron requirement of some marine plankton algae.Biol. Bull. mar. biol. Lab., Woods Hole 119, 324.

    Google Scholar 

  • Lauterborn, R., 1896. Untersuchungen über Bau, Kernteilung und Bewegung der Diatomeen. Engelmann, Leipzig, 165 pp.

    Google Scholar 

  • Lewin, J. C., 1955. Silicon metabolism in diatoms. 2. Sources of silicon for growth ofNavicula pelliculosa.Plant Physiol. 30, 129–134.

    Google Scholar 

  • —— 1957. Silicon metabolism in diatoms. 4. Growth and frustule formation inNavicula pelliculosa.Can. J. Microbiol. 3, 427–433.

    Google Scholar 

  • —— 1962. Silification.In: Physiology and biochemistry of algae. Ed. by R. A. Lewin. Acad. pr., New York, 445–455.

    Google Scholar 

  • Lewin, R. A., 1958 Phytoflagellates and algae.In: Handbuch der Pflanzenphysiologie. Hrsg. von W. Ruhland (u. a.). Springer, Berlin, Bd. 14, 1–16.

    Google Scholar 

  • MacDonald, J. D., 1869. On the structure of the diatomaceous frustule, and its genetic cycle.Ann. Mag. nat. Hist. Ser. 4. Nr. 13, 1–8.

    Google Scholar 

  • Magne-Simon, M. F., 1962. L'auxosporulation chez une tabellariacée marineGrammatophora marina (Lyngb.) Kütz, (Diatomée).Cah. Biol. mar. 3, 79–89.

    Google Scholar 

  • Meunier, A., 1915. Microplankton de la Mer Flamande.Mém. Mus. r. Hist. nat. Belg. 7 (2), 1–58; 31–118.

    Google Scholar 

  • Michailova, N. F., 1962. On the germination of resting spores ofChaetoceros lauderi Ralfs.Dokl. Akad. Nauk SSSR 143, 741–742.

    Google Scholar 

  • Michel, K., 1950. Die Grundlagen der Theorie des Mikroskops. Wiss. Verl. Ges., Stuttgart, 314 pp.

    Google Scholar 

  • Mühldorf, A., 1951. Die Zellteilung als Plasmateilung. Springer, Wien, 194 pp.

    Google Scholar 

  • Müller, O., 1900. Kammern und Poren in der Zellwand der Bacillariaceen. 4.Ber. dt. bot. Ges. 19, 195–210.

    Google Scholar 

  • Murray, G., 1897. On the reproduction of some marine diatoms.Proc. R. Soc. Edinb. 21, 207–219.

    Google Scholar 

  • Ostenfeld, C., 1901. Iagttagelser over Plankton-Diatomeer.Nyt Mag. Naturvid. 39, 286 bis 302.

    Google Scholar 

  • Pavillard, M. J., 1914. Observations sur les diatomées.Bull. Soc. bot. Fr. 61, 164–172.

    Google Scholar 

  • Peragallo, H., 1907. Sur la division cellulaire duBiddulphia mobiliensis.Trav. Lab. Arcachon 10, 329–356.

    Google Scholar 

  • Pfitzer, E., 1871. Untersuchungen über Bau und Entwicklung der Bacillariaceen (Diatomaceen).J. Hanstein's Bot. Abh. Morphol. Physiol. (Bonn),1, 1–189.

    Google Scholar 

  • Pramer, D., 1957. The influence of physical and chemical factors on the preparation of silica gel media.Appl. Microbiol. 5, 392–395.

    Google Scholar 

  • Provasoli, L., McLaughlin, J. J. A. &Droop, M. R., 1957. The development of artifical media for marine algae.Arch. Mikrobiol. 25, 392–428.

    Google Scholar 

  • Reimann, B., 1960. Bildung, Bau und Zusammenhang der Bacillariophyceenschalen.Nova Hedwigia 2, 349–373.

    Google Scholar 

  • Reumuth, H. &Loske, T., 1962. Küvettenmikroskopie in Biologie und Technik.Mikroskopie 17, 149–178.

    Google Scholar 

  • Rieth, A. &Stosch, H. A. v., 1954. Der Kapillarheber, ein Bauelement zur Herstellung von Durchströmungspräparaten.Protoplasma 44, 363–365.

    Google Scholar 

  • Schmidt, P., 1927. Weiteres über die Fortpflanzung der DiatomeeBiddulphia sinensis.Internat. Rev. ges. Hydrobiol. 18, 400–414.

    Google Scholar 

  • Schreiber, E., 1928. Die Reinkultur von marinem Phytoplankton und deren Bedeutung für die Erforschung der Produktionsfähigkeit des Meerwassers.Wiss. Meeresunters. Abt. Helgol. 16, 1–34.

    Google Scholar 

  • Schütt, F., 1888. Über die DiatomeengattungChaetoceros.Bot. Ztg 46, 161–170.

    Google Scholar 

  • —— 1900. Centrifugale und simultane Membranverdickungen.Jb. wiss. Bot. 35, 470–534.

    Google Scholar 

  • Spinell, B. M. &Loveland, R. P., 1958. Optics of the object space in microscopy.J. r. micr. Soc. 78, 59–80.

    Google Scholar 

  • Stern, H., 1948. Protoplasmatic changes during nuclear division in pollen mother-cells and Microspores ofTrillium erectum.Plant. Physiol. 23, 388–396.

    Google Scholar 

  • Stosch, H. A. v., 1942. Form und Formwechsel der DiatomeeAchnanthes longipes in Abhängigkeit von der Ernährung. Mit besonderer Berücksichtigung der Spurenstoffe.Ber. dt. bot. Ges. 60, 2–15.

    Google Scholar 

  • —— 1951. Entwicklungsgeschichtliche Untersuchungen an zentrischen Diatomeen. 1. Die Auxosporenbildung vonMelosira varians.Arch. Mikrobiol. 16, 101–135.

    Google Scholar 

  • —— 1952. Die Verwendung von Chloralhydrat oder Phenol zur Aufhellung und von Phenol-Balsam als Einschlußmittel für Essigkarminpräparate.Züchter 22, 265–272.

    Google Scholar 

  • —— 1954a. Die Oogamie vonBiddulphia mobiliensis und die bisher bekannten Auxosporenbildungen bei den Centrales.Rapp. Comm. 8ième Congr. int. bot. (Sect.)17, 58–68.

    Google Scholar 

  • —— 1954b. Eine Kammer für mikroskopische Lebenduntersuchungen mit Trennung von Objekt und strömendem Medium.Protoplasma 44, 365–368.

    Google Scholar 

  • —— 1956. Entwicklungsgeschichtliche Untersuchungen an zentrischen Diatomeen. 2. Geschlechtszellenreifung, Befruchtung und Auxosporenbildung einiger grudbewohnender Biddulphiaceen der Nordsee.Arch. Mikrobiol. 23, 327–365.

    Google Scholar 

  • —— 1958a. Kann die oogame ArhaphideeRhabdonema adriaticum als Bindeglied zwischen den beiden großen Diatomeengruppen angesehen werden?Ber. dt. bot. Ges. 71, 241–249.

    Google Scholar 

  • —— 1958b. Entwicklungsgeschichtliche Untersuchungen an zentrischen Diatomeen. 3. Die Spermatogenese vonMelosira moniliformis Agardh.Arch. Mikrobiol. 31, 274–282.

    Google Scholar 

  • —— 1962. Über das Perizonium der Diatomeen.Vortr. Gesamtgeb. Bot. Nat. 1, 43–52.

    Google Scholar 

  • -- 1965. Manipulierung der Zellgröße von Diatomeen im Experiment.Phycologia (im Druck).

  • Subrahmanyan, R., 1946. On the occurence of microspores in some centric diatoms of the Madras Coast.J. Ind. Bot. Soc. 25, 61–66.

    Google Scholar 

  • Tschermak-Woess, E. &Hasitschka-Jenschke, G., 1958. Über das interphasische Kern- und Zellwachstum.Öst. bot. Z. 104, 382–408.

    Google Scholar 

  • Waris, H., 1953. The significance for algae of chelating substances in the nutrient solutions.Physiol. Plant. 6, 538–543.

    Google Scholar 

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Authors and Affiliations

  1. Botanisches Institut der Universität Marburg, Germany

    Hans A. von Stosch & Gerhard Drebes

Authors
  1. Hans A. von Stosch
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  2. Gerhard Drebes
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Herrn Professor Dr.Adolf Bückmann zum 65. Geburtstag in Verehrung gewidmet.

Diese Studie enthält Teile der Dissertation vonG. Drebes.

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von Stosch, H.A., Drebes, G. Entwicklungsgeschichtliche Untersuchungen an zentrischen Diatomeen IV. Helgolander Wiss. Meeresunters 11, 209–257 (1964). https://doi.org/10.1007/BF01612373

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Helgoland Marine Research

ISSN: 1438-3888

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