Entwicklungsstadien‐ und sippenspezifische Zellwand‐Autolysine bei der Freisetzung von Fortpflanzungszellen in der Gattung Chlamydomonas

Zusammenfassung Zellwand-Autolyse ist nach vorliegender Untersuchung in der Gattung Chlamydomonas ein normaler und streng stadienspezifischer Vorgang in der Ontogenese Zum Nachweis der beteiligten lyrischen Faktoren („Autolysine”) wurden einfache biologische Tests entwickelt Eine Freisetzung von Zoosporen aus den Sporangien mittels enzymatischer Sporangienwand-Autolyse lies sich bei 52 Stammen unterschiedlicher Herkunft von 42 Arten nachweisen und ist fur die Gattung als generelles Prinzip anzusehen Sekretion wie auch Wirksamkeit der Sporangienwand-Autolysine sind entwicklungsstadien-spezifisch: nur junge Zellen konnen das Autolysin sezernieren; mit dem Autolysin last sich nur die Sporangienwand lysieren, nicht aber die Wand von Zoosporen, vegetativen Zellen oder Gameten Mit Sporangienwand-Autolysinen von Arten, bei denen sowohl vegetative Zellen wie Sporangien von einer gallertigen „Kapsel” umgeben sind, lies sich diese Gallerte in jedem Entwicklungsstadium kurzfristig auflosen, ohne jedoch auch hier die eigentliche Zellwand vegetativer Zellen zu lysieren Hinsichtlich der Wirksamkeit der Sporangienwand-Autolysine auf Sporangien anderer Chlamydomonas-Arten ergab sich eine Sippen-Spezifitat, d. h. sie wirkten in der Regel nur innerhalb einer Gruppe morphologisch meist ahnlicher Arten, in einigen Fallen nur auf Sporangien des Erzeugerstammes. Nach der Wirkungsspezifitat ihrer Autolysine liesen sich die 52 aktiven Chlamydomonas-Stamme 15 Gruppen zuordnen Eine Autolysinwirksamkeit zwischen diesen Gruppen war in mehreren Fallen nachweisbar: die Autolysine von vier Gruppen wirkten im Biotest einseitig auch auf Sporangien der Stamme jeweils einer anderen Gruppe Arten mit gemeinsamem Sporangienwand-Autolysin stimmten auch in weiteren physiologischen und morphologischen Merkmalen uberein; offensichtlich handelt es sich um Gruppierungen naturlich verwandter Formen Es werden vier Modi der autolytischen Sporenfreisetzung beschrieben entsprechend dem unterschiedlichen Verhalten der Sporangienwande (totale oder partielle Lysis) und der Gallerten im Sporangieninneren Es wurden Methoden zur Isolierung und Reinigung von Sporangienwand-Praparaten fur 14 Chlamydomonas-Arten mit jeweils spezifischem Autolysin ausgearbeitet. Nach dunnschicht-chromatographischen Analysen von Hydrolysaten dieser Wandpraparate sind die Haupt-Zuckerkomponenten fast immer Galaktose und Arabinose, dazu kommen in geringerer Menge je nach Art in wechselnden Verhaltnissen Xylose, Fucose, Rhamnose, Uronsauren und eine nicht identifizierte Pentose; Glucose — und damit Cellulose — fehlt in der Regel oder ist nur in Spuren nachweisbar. Eine Ausnahme macht nur C. ulvaensis. Haupt-Zuckerkomponenten sind hier Xylose und Glucose; Galaktose und Arabinose sind nur in geringen Anteilen enthalten In Bestatigung einer fruheren Beobachtung von Claes (1971) wird die Wirksamkeit eines zweiten Autolysins im Entwicklungszyklus von Chlamydomonas nachgewiesen: Gameten der diozischen C. reinhardii sezernieren bei Geiselkontakt der Kreuzungspartner ein „Gametenwand-Autolysin”, das zum Abwurf der Gametenwande bei beiden Kreuzungstypen fuhrt. Es wurde eine verbesserte Methodik zur Gewinnung des Gametenwand-Autolysins erarbeitet Mit dem Gametenwand-Autolysin liesen sich die Wande aller Zellstadien der Art (Gameten, Zoosporen, vegetative Zellen, Sporangien), mit Ausnahme der Zygoten, total auflosen. Entsprechend dieser Eigenschaft des Gametenwand-Autolysins wurde — erstmals bei einzelligen Grunalgen — ein schonendes Verfahren zur Isolierung von Protoplasten fur Zellanalysen entwickelt Mit dem Gametenwand-Autolysin liesen sich nur bei den Stammen Protoplastenbildung und Sporangiolysis erzeugen, die ein gemeinsames Sporangienwand-Autolysin mit C. reinhardii besitzen; beide Autolysine stimmen also in der Sippenspezifitat ihrer Wirkung uberein Sporangienwand- und Gametenwand-Autolysine gleichen sich in den bisher gepruften Eigenschaften: sie sind fallbar mit (NH4)2SO4, nicht dialysierbar, temperaturlabil (inaktiviert nach 10 Min. 70 C), inaktivierbar mit 5 × 10−4 M HgCl2, mit der Proteinase Papain und meistens mit dem Komplexbildner Athylendiamin-tetraessigsaure In der Diskussion wird im Zusammenhang mit den Resultaten vorliegender Arbeit uber die Zusammensetzung der Zellwande bei den Volvocales, uber die Beteiligung von Autolysinen bei der Freisetzung von Fortpflanzungszellen aus Sporangien und Gametangien bei Pilzen und Algen sowie uber eine mogliche Berucksichtigung der Sippenspezifitat von Autolysinen fur ein naturliches System der Chlamydomonaden referiert