J. Luštinec

Quantitative determination of starch, amylose, and amylopectin in plant tissues using glass fiber paper

Methods for accurate and rapid determination of starch, amylose, and amylopectin in plant tissues are described. They are based on simplified extraction of starch with 32% perchloric acid and selective retention of the starch-iodine complex on a glass fiber disk (Whatman GF/A). The starch on the disk is dissolved in 0.75 M sulfuric acid and estimated with phenol. For amylose and amylopectin determination the starch on the disk is dissolved in perchloric acid, precipitated with ethanol, and retained on a 10-cm glass fiber strip. Both polysaccharides are separated by a chromatographic procedure involving development of the strip in a mixture of ethanol and dimethyl sulfoxide and in dimethyl sulfoxide. The strip is washed in ethanol and stained with iodine or used for polysaccharide quantitation. As little as 5 micrograms of starch or its components present in different amounts of plant material can be estimated.

Sensitivity of oat leaf chlorophyll retention bioassay to natural and synthetic cytokinins

The cytokinin bioassay based on retention of chlorophyll in excised oat leaf pieces is more sensitive to the synthetic cytokinins (6-benzylaminopurine and kinetin) than to the natural cytokinins (trans-zeatin and N6-[Δ2isopentenyl]adenine). This difference in sensitivity decreases with increasing length of leaf pieces (from 2 to 10 cm) and with increasing volume of application (from 5 μ1 to 25 μl). Application of the cytokinin solution to the basal and apical part of the 8 cm pieces decreases the sensitivity of the bioassay but has no significant effect on the relative activities of trans-zeatin and 6-benzylaminopurine. Using 7 cm pieces and 20 μl of solution the trans-zeatin and N6-(Δ2-isopentenyl)-adenine can be detected at concentrations of 10-5 M and 5 x 10-5 M, respectively.

Reduced chlorophyll synthesis in cytokinin-autonomous strains of tobacco callus

Summary Chlorophyll formation in one cytokinin-dependent (D) and three cytokinin-autonomous (A1, A2 and A3) strains of callus tissue derived from stem pith of tobacco (Nicotiana tabacum L. cv. Wisconsin No. 38) was compared. The tissues were grown 14 days in darkness and then transfered to continuous light. Total chlorophyll content in all A strains (A1, A2 and A3) was significantly lower (14.0 %, 24.7 % and 36.2 %, respectively) than that in the D strain (100%). The number of plastids per cell in A1, A2 and A3 strains (157, 174 and 148, respectively) was reduced as compared with the D strain (210) to a lesser extent. Reduced chlorophyll synthesis in the A strain therefore seems to be mainly responsible for the significant difference in the chlorophyll content rather than plastid number. An attempt was made to increase the chlorophyll formation in the chlorophyll-deficient A1 strain by the addition of kinetin and auxins. Naphthaleneacetic acid stimulated chlorophyll formation in both, A1 and D strain, its optimum concentration (5 × 10−1μM) is much lower than the optimum for maximum tissue fresh weight (5 μM). On the other hand chlorophyll synthesis in both, D and A1 strain, is stimulated by higher concentrations of kinetin (10 μM) than are optima for their growth (1 μM and 10−2 μM, respectively). Addition of auxin or kinetin to medium did not increase chlorophyll synthesis in the A1 strain to the level found in the D strain. The relationship between cytokinin-autonomy and reduction in chlorophyll synthesis is discussed.

Induction of cytokinin-autonomy and chlorophyll-deficiency in tobacco callus tissue by streptomycin

Summary Chlorophyll content in cytokinin-dependent callus tissue ( Nicotiana tabacum L. cv. Wisconsin No. 38) cultivated on medium containing naphthaleneacetic acid (5 μM) and kinetin (2 × 10 −1 μM) was reduced by 85% in the presence of streptomycin (0.1 g/1). Tissue sub-cultured seven times during a nine month growth period on medium containing streptomycin when transfered to medium containing no added streptomycin or kinetin was found to be cytokinin-autonomous but deficient in chlorophyll. Both effects were maintained during successive passages on streptomycin- and kinetin-free medium for the past year. The chlorophyll content in the new streptomycin-induced cytokinin-autonomous strain (A S strain) was permanently decreased to one third the control value and the number of plastids in A S strain was lower than that found in the cytokinin-dependent strain (121 and 210 plastids per cell, respectively). Simultaneous induction of cytokinin-autonomy and reduction of chlorophyll formation by streptomycin may indicate that synthesis of chlorophyll in functioning plastids significantly affects the cytokinin-economy of the cell.

Alternation of respiratory pathways during the development of wheat leaf

Při vývoji listu pšenice se zmenšuje stupeň inhibice dýchání fluoridem, monojodacetátem a malonátem a poměr mezi radioaktivitami14CO2 uvolněného z glukosy-6-14C a glukosy-l-14C (C6/C1), což svědčí o zvětšování podílu pentosovího cyklu v celkové respiraci. Tato změna však neni způsobena absolutním zvětšením aktivity pentosového eyklu u starších listů, nýbrž především poklesem aktivity glykolytického systému. Naproti tomu u listů oddělených od obilky se pri snížení vlhkosti atmosféry méní poměr mezi dýchacími cestami v důsledku aktivace pentosového cyklu.Na základě disproporce mezi procentem glykolytického podílu respirace vypočtenym ze snížení poměru C6/C1 při inhibici dýchání fluoridem a procentem inhibice dý chání fluoridem bylo diskutováno o možných příoinách vysokých poměrů C6/C1 u mladých listů, u nichž byly v některých případech zjištěny hodnoty těchto poměrů dokonce vyšší než jedna.SummaryDuring the development of the wheat leaf a decrease is observed in the degree of inhibition of respiration by fluoride, iodoacetate and malonate and in the ratio of the radioactivities of14CO2 liberated from glucose-6-14C and glucose-l-14C (C6/C1), this pointing to an increase in the role of the pentose cycle in total respiration. This change is not due to an absolute increase in the activity of the pentose cycle in older leaves but mostly to a decrease in the activity of the glycolytic system. On the other hand, in leaves separated from the seed the ratio between the respiratory pathways changes due to the activation of the pentose cycle when atmospheric humidity decreases.On the basis of the disproportion between the percentage of the glycolytic fraction of respiration as calculated from the decrease of the C6/C1 ratio during inhibition by fluoride and the percentage of inhibition of respiration by fluoride, the possible causes of the high C6/C1 ratios in young leaves are discussed. The values of these ratios occasionally exceed unity.Abstractфторидом, монойодацетатом и малонатом и отноншение радиоактивностей14CO2, освобожкденного из глюокозо-1-14C и глюкозо-1-14C (C6/C1), что свндетельствует о повышению доли пентозофосфатного цикла в общей реснирации. Однако, зто изменение не вызвано абсолютным повыншением активности пентозного цикла, но, нрежде всего, надением активности гликолитической системы. Наоборот, в случае листьев, отделенных от зерновки, в случае сНижения влажНости атмосферы изменяется отноншение между дыхательными путями вследствие активации пентозного цикла.На основани диснропорции между нронентом гликолитической доли респирации, высчитанной из сниженин отноншения C6/C1 нри ингибиции дыхания фторидом, и нроцентом ингибиции дыханин фторидом дискутируются возможные нричины высоких отнонений C6/C1 у молодых листьев, у которых в некоторых случаях установлены значения зтих отношений даже выше одной.

Increased sensitivity of the respiratory system of plants grown in gibberellic acid toward fluoride

V souvislosti s dřívějšimi údaji (LuŠtinec a Krektjle 1959, LuŠtinec, Krekule a PokornÁ 1960) o silném inhibičním účinku fluoridu na dychání rostlin pěstovaných v roztoku kyseliny giberelové byl pomocí specificky značené glukosy a respiraČních inhibitorů zjištován vztah krátko- i dlouhodobého pŮsobení kyseliny giberelové k poměru mezi podíly glykolytického a pentosofosfátového odbourání v respiraci listů pŠenice. V souhlase s výsledky Fanga a spol. (1960) byIo zjištěno, že kyselina giberelová v koncentracích 2 až 80 mg/l neovlivńuje během několikahodinového působení na rozřezané listy pšenice poměr radioaktivit14CO2 uvolněného z glukosy-6-14C a -1-14C (C6/C1) ani nemění v koncentraci 10 mg/l stupeń inhibice dýchání fluoridem, monojodacetátem a malonátem a spotřebu kyslíku. Výdej14CO2 z glukosy-l-14C a -6-14C kyselina giberelová snižuje v lineární závislosti na použitých koncentracích. U rostlin pěstovaných v roztoku kyseliny giberelové (10–20 mg/l) se rychleji snižuje poměr C6C1 i absolutní hodnoty radioaktivity během několika dní od vyklíčení, než u rostlin pěstovaných ve vodě. To svědčí o rychlejším zvětšování podílu pentosového cyklu v respiraci pokusných rostlin. Fluorid brzdí při stejném nebo menším obsahu ve tkáni dýchání listů rostlin pěstovaných v roztoku kyseliny giberelové silněji než dýchání rostlin pěstovaných ve vodě, zatimco ûcinek monojodacetátu a malonátu je u stejně starých rostlin (4 dny) obou variant stejný. O možných příčinách tohoto jevu bylo diskutováno.Summary1.It was found in agreement with the results of Fang and co-workers (1960) that gibberellic acid in concentrations between 2 and 80 mg./l. does not affect the ratio of radioactivities of14CO2 liberated from glucose-6-14C and -1-14G (C6/C1) when acting for several hours on sliced wheat leaves, and that at a concentration of 10 mg./l. it does not alter the degree of inhibition of respiration due to fluoride, iodoacetate and malonate or the consumption of oxygen. A linear relationship was established between the decrease in14CO2 liberation from glucose-14C and the concentration of gibberellic acid.2.The C6/C1 ratio as well as the absolute values of radioactivity decrease more rapidly in the course of several days after the germination of plants grown in a solution of gibberellic acid (10–20 mg./l.) than in the water-grown control.3.Fluoride inhibits the respiration of plants grown in gibberellic acid more than of those grown in water, its tissue concentration being either equal or less in the gibberellic-grown plants; the effect of iodoacetate and malonate is the same with plants of equal age (4 days) in both variants. The possible causes of this phenomenon are discussed.AbstractВ свнзи с прежними данными (Лунщтинец и срекуле. 1959, Луштинен, срекуле, Нокорна, 1960) о силъном ингибирующем влиннию фтоорида на дыхание растений выращиваемых в растворах гиббереллнновой кислоты при помощи специфически меченой глюкозы и респнрационных ингибиторов устанавливалосъ отношение кратковремснного и долговременного действия гибоереллиновой кислоты на отноншение гликолитического и нентозофосфатного разложения в реснирации листъев ншеницы. В соответствии данным Фанга и сотр. (1960) установлено, что гнбберсллиновая кислота в коннентрациях 2-80 мг/л в течение несколъкочасового действнн на разрезанные листън пиеницы не изменнет отнониение радиоактивностсй14CO2, освобожденного из глюкозы-6-14C и -1-14C (C6/C1), и не изменяет в концентрации 10 мг/л стснснь ингибиции дыхания фторидом, монойодацетатом и малонатом и потребление кислорода. Выдача14CO2 из глюкозы-1-14C и -6-14C гиббсреллиновой кислотой снижается в лннеарной зависимости от иснолъзованных концентраций. У растсний, выращнваемых в раствора гиббереллиновой кислоты (10–20 мг/л) быстре е сниваются отношение C6/C1 и абсолютные значения радиоактивности в течение нескольких дней от прорастання но сравнению с растениями выращеннымп в воде. Это свидетелъствует о более быстром повышению нентозного цикла в рсспирацин подопытных растений. Фторид тормозит нри одинаковом или меньшем содержании в тканях дыхание листъев растений, выраниваемых в растворе гнббереллиновой кислоты, силнее чем дыхание растений, выращиваемых в воде, мсжду тем как действие монойодацетата и малоната у одинаково старых растений (4 дня) у обоих вариантов одинаково. Дискутируютсн возможные причины зтого явления.

Changes in the distribution of glucose-14C in alternative catabolic pathways induced by kinetin-analogue in the callus tissue of carrot (Daucus carota L.)

Im Callusgewebe vonDaucus carota L. wurde mittels speziell markierter Glucose nach 6stündiger Behandlung mit 6-Benzylaminopurin (0,2–4,0 mg/l) der vergrösserte Anteil der Atmung vom glycolytischen Typ festgestellt.

Respiratory pathways in gibberellin-treated wheat the effect of fluoride on the respiration rate

Souhrn1.Bylo zjištěno, že fluorid inhibuje silněji dýchání listů pšenice pěstované v roztoku kyseliny giberelové než dýchání listů kontrolních rostlin pěstovaných ve vodě v průběhu celého vývoje 1. listu.2.Dýchání je silně brzděno i u starých listů pokusných rostlin, zatím co dýchání stejně starých listů rostlin kontrolních fluorid stimuluje o 10–100%.3.Předpokládá se, že posun rovnováhy dýchacích cest ke glykolyse, na nějž možno usuzovat z uvedených pokusů, souvisí s růstovým účinkem kyseliny giberelové.Summary1.It was found that fluoride has a more pronounced inhibitory effect on the respiration of wheat leaves in plants grown in a solution of gibberellic acid than on that of control plants grown in water, during the entire development of the first leaf.2.Respiration is markedly inhibited even in old leaves of gibberellintreated plants while the respiration of equally old control plants is stimulated by fluoride by 10–100%.3.It is assumed that the shift in the equilibrium of respiratory pathways to glycolysis, as is indicated by respiration experiments, is associated with the growth effect of gibberellic acid.Резюме1)Установлено, что фтористый натрий интибирует дыхание листьев пшеницы, выращенной в растворе гиббереллиновой кислоты сильнее чем дыхание контрольных растений, выращенных в воде в течение всето развития 1-го листа.2)Сильно затороможено и дыхание старых листьев подопытных растений, между тем как дыхание листьев одинакового возраста у контрольных растений стимулировано фтористым натрием на 10–100%.3)Высказывается предположение что смещение равновесия дыхательных путей в направлении к гликолизу, о чем можно судить по результатам дыхательных опытов, связано с действием гиббереллиновой кислоты на рост.

The influence of Na-humate on the respiration of wheat roots and leaves

Natriumfluorid, monojodacetát a malonát brzdí, popřípadě stimulují, dýchání kořenů pšenice pěstované 2 až 10 dní v roztoku humátu sodného (100 mg/l) silněji, než dýchání kořenů rostlin pěstovaných ve vodě. Obdobně působí natriumfluorid na dýchání listů. Poměr radioaktivit C14O2 uvolněného z glukosy značené v poloze 1 nebo 6 (C6/C1) je průkazně zvýšen u kořenů, nikoli však u listů. Změna tohoto poměru je doprovázena zmenšením celkové radioaktivity C14O2 uvolněného kořeny rostlin ovlivněnými humátem z glukesy specificky i totálně značené. Endogenní respirace (QO2) kořenů je působením humátu zesílena o 5–30 %, intensita respirace listů zůstává na stejné úrovni. Růst kořenů do délky je v prostředí s humátem intensivnější o 20–80 %, růst listů o 5–15%. Uvedená zjištění vedou k závěru, že v kořenech rostlin pěstovaných v roztoku humátu vzrůstá podíl glykolysy v respiračním metabolismu.SummarySodium fluoride, iodoacetate and malonate inhibit or stimulate the respiration of wheat roots cultivated for 2–10 days in a solution of sodium humate (100 mg/l.) as compared with the respiration of roots cultivated in water. The influence of sodium fluoride on the respiration of leaves is similar. The ratio of the radioactivities of C14O2 from glucose, labelled in the position 1 or 6 (C6/C1) is distinctly higher in roots, but not in leaves. The change in this ratio is accompanied by a decrease in the total radioactive C14O2 from roots of plants influenced by humate, from glucose labelled specifically and totally.Endogenous respiration (QO2) of roots increased in humate by 5–30%, the intensity of leaf respiration remaining at the same level. The longitudinal root growth increased in humate by 20–80%, the growth of leaves by 5–15%. The above statements show that in a humate solution the glycolytic fraction of the respiratory metabolism of roots is increased.AbstractФторид натрия, монойодацетат и малонат тормозят, в других случаях стимулируют дыхание корней пшеницы. Выращиваемой в течение 2–10 дней в растворе гумата натрия (100 мг/л) силнее чем дыхание корней растений выращиваемых в воде. Подобным образом действует фторид натрия на дыхание листьев. Отношение радиоактивностей C14O2 освобожденного из глюкозы меченной в 1-ом или 6-ом положении (C6/C1) достоверно повышепо у корней, однако, не у листьев. Изменения этого отношения сопровождаются уменьшением общей радиоактивности C14O2 освобожденного корнями растений, на которые воздействовали гуматом, из глюкозы специфически и тотально меченной. Эндогенная респирация (QO2) корней под действием гумата повышается на 5–30%, интенсивпость респирации листьев остается на том же уровне. Рост корней в длину в среде с гуматом на 20–80% интенсивнее, рост листьев на 5–15%. Приведенные данные ведут к заключению, что в корнях растений, выращиваемых в растворе гумата, возрастает доля гликолиза в респирационном метаболизме.

Glucose-6-phosphate dehydrogenase in tobacco callus strains differing in their growth and their requirement for auxin and cytokinin

The cytokinin-autonomous strain (As) of tobacco callus differs from the original cytokinin-dependent strain (D) and from the cytokinin- and auxin-autonomous strain (A4) by a significantly lower activity of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G-6-PDH). Changes in the total G-6-PDH activity were associated with differences in the number of G-6-PDH isozymes. The As strain contained only one isozyme, four isozymes were found in D and A4 strains.AbstractCytokinin-autonomní klon kalusu tabáku (As) odvozený od cytokinin-závislého klonu (D) se liší od tohoto klonu a od cytokinin-a auxin-autonomního klonu (A4) výrazně sníženou aktivitou dehydrogenázy glukózo-6-fosfátu, která je reprezentována pouze jedním izoenzymem, zatímco u klonů Da A4 je aktivita rozdělena do čtyř zon separovaných elektroforeticky na akrylamidovém gelu.