Bacterium lactis aerogenes durch

NOTIZEN
Über die Hemmung des Wachstums von
Bacterium lactis aerogenes durch
R öntgenstrahlen
Von
D etlev
K a yser
Max-Planck-Institut für Zellphysiologie, Berlin-Dahlem
(Z. N aturforschg. 18 b , 171— 172 [1963] ; ein g eg . am 28. Novem ber 1962)
Wie in früheren Arbeiten gezeigt werden konnte,
hemmen Röntgenstrahlen die Atmung des B. lactis
aerogenes durch das H 2 0 2 , das die Strahlen in der
Zellsuspension erzeugen1. Die Frage, ob auch die
wachstumshemmende Wirkung der Röntgenstrahlen
eine W irkung des von ihnen gebildeten H 2 0 2 ist, konnte
damals durch einige Versuche bejaht werden, bei denen
das Wachstum und die Hemmung des Wachstums der
Bakterien durch die Zunahme der Atmung im Verlaufe
von 7 Stdn. gemessen wurde 2.
Unter der Leitung von Herrn Professor O t t o W a r ­
burg
habe ich das Problem der Wachstumshemmung
von B. lactis aerogenes durch Röntgenstrahlen nunmehr
eingehender untersucht, wobei ich als Test der Strahlen­
wirkung die Koloniebildung auf Agarplatten nach star­
kem Verdünnen der bestrahlten Suspensionen benutzte.
Mit dieser neuen Versuchsanordnung wurden die frühe­
ren Ergebnisse bestätigt und es wurde gezeigt, daß die
Hemmung des Wachstums von B. lactis aerogenes
durch Röntgenstrahlen durch Einwirkung des in der
Zellsuspension durch die Strahlen gebildeten H 2 0 2 be­
wirkt wird.
Als Versuchsmaterial wurde wie bei den früheren
A r b e i t e n 2 ein Stamm von B. lactis aerogenes der
American Type Culture Collection (Sortimentnummer
ATCC 211) verwendet, dessen Aufzucht bei 38° in
einer Salzlösung nach D e a n und H i n s h e l w o o d 3 erfolgte,
in der nur die Glucose durch l / l 0 des Gewichts an LiW achstumshemmung
R ön tgen­
dosis
[r]
1860
2790
3720
3720
4650
B akterienSuspension
bestrahlt
Lösung be­
strahlt, dann
Bakterien
zugesetzt
A
loo
a
[%]
[%]
[%]
41
60
88 = a
76
78
30
47
63 — 6
53
62
M ittelwert
73
78
72
70
80
75
171
Lactat ersetzt worden war. Vor dem Bestrahlen wurden
die Bakterien aus dem Kulturmedium abzentrifugiert
und in frischem Medium aufgenommen, wobei eine Ver­
dünnung der Suspension bis zu 10 7 Bakterien/cm 3 vor­
genommen wurde. Eine Kontrolle der Verdünnung er­
folgte durch Trübungsmessung nach der Streulicht­
methode. Bestrahlt wurde in der schon früher beschrie­
benen Weise im Röntgenaktinometer 2 mit einer
Dosisleistung von 930 r/M in., während ein Teil der
Suspension unbestrahlt unter sonst gleichen Bedingun­
gen gehalten wurde. Nach dem Bestrahlen wurden
beide Suspensionen auf das 10 000-fache verdünnt und
von dieser Endkonzentration 0,025 cm 3 auf je eine
A garplatte ausgeimpft (Micro Assay Culture Agar der
Difco). Nach 15-stdg. Bebrüten der Platten bei 38° er­
hält man aus jedem vermehrungsfähigen Bakterium
eine Kolonie, die sich gut mit dem bloßen Auge er­
kennen läßt. Die Strahlenwirkung auf die Vermehrung
ergibt sich dann aus der Differenz der Zahl der Kolo­
nien, die auf der mit der unbestrahlten Suspension be­
impften Platte entstanden sind, gegenüber der mit der
bestrahlten Suspension beimpften Platte. Die Zahl der
Kolonien auf der mit unbestrahlter Suspension be­
impften Platte betrug im M ittel 25.
Beim Bestrahlen der Bakteriensuspension mit einer
Röntgendosis von 2 0 0 0 bis 5000 r findet man eine Ab­
nahme der Zahl der vermehrungsfähigen Zellen von 40
bis 80 Prozent. Bestrahlt man mit gleich großen Rönt­
gendosen das Suspensionsmedium ohne die Bakterien
und suspensiert diese erst nachträglich darin, so erhält
man 70 bis 80% der Strahlenwirkung auch auf diese
Weise. Das durch die Bestrahlung in der Lösung ge­
bildete Zellgift ist somit für die Strahlenwirkung ver­
antwortlich. Daß es sich bei diesem Zellgift um H 2 0 2
handelt, kann bewiesen werden, indem man vor dem
Suspendieren der Bakterien dem bestrahlten Medium
40 y Katalase zusetzt. Das H 2 0 2 wird dann zersetzt und
man findet keine Strahlenwirkung mehr. In der folgen­
den Tab. 1 sind die durch direktes Bestrahlen der Bakteriensupension und durch Vorbestrahlen des Sus­
pensionsmediums und nachträgliches Suspendieren der
Bakterien erhaltenen Wadistumshemmungen einander
gegenübergestellt. Es muß zu diesen Versuchen be­
m erkt werden, daß das Suspensionsmedium m l 100 an
Versen (Athylendiamintetraessigsäure) war, um die
Zersetzung des strahlengebildeten H 2 0 2 durch M etall­
spuren zu verhindern, und daß vor dem Bestrahlen der
Bakteriensuspension bzw. vor dem Suspendieren der
Bakterien in dem vorbestrahlten Suspensionsmedium
ein Zusatz von m/1000-Blausäure gemacht wurde, um
die Katalase der Bakterien zu inaktivieren, die sonst
Verluste an H 2 0 2 bewirkt hätte.
Tab. 1. Vergleich der Wachstumshemmungen von B. lactis
aerogenes, die durch direktes Bestrahlen der Bakteriensuspen­
sion und durch Vorbestrahlen des Suspensionmediums und
anschließendes Zusetzen der Bakterien hervorgerufen werden.
Durch weitere manometrische Versuche konnte ge­
zeigt werden, daß die W irkung der Röntgenstrahlen auf
die Vermehrung von B. lactis aerogenes vom Sauerstoff­
drude abhängt, der während der Bestrahlung im Rönt-
0 . W a r b u r g u . D. K a y s e r , in: O t t o W a r b u r g , Weiterentwick­
lung der zellphysiologischen Methoden, S. 588. Georg
Thieme-Verlag, Stuttgart 1962.
2 dieselben, ebenda S. 620.
3 A. C. D e a n u . C. H in s h e l w o o d , Proc. Roy. Soc. [London],
Ser. B 146, 109 [1956],
1
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172
NO TIZEN
genaktinometer herrscht. Eine Röntgendosis, die beim
Bestrahlen mit Luft als Gasphase eine Wachstumshem­
mung von 70% hervorrief, zeigte bei Senkung des
Sauerstoffdruckes auf 2 % einer atm nur noch die halbe
Wirkung und blieb beim Bestrahlen in sauerstofffreiem
Argon wirkungslos.
Eine Verminderung der Strahlenwirkung konnte
auch durch den Zusatz von K atalase zu den zu bestrah­
lenden Bakteriensuspensionen erreicht werden. Eine
Katalase-Konzentration von 20 7 /cm 3 hob den größten
Teil der Strahlenwirkung auf, während die gleiche
Menge hitzeinaktivierter Katalase unwirksam war.
Nach diesen Versuchen ist es sicher, daß die Ab­
tötung von B. lactis aerogenes durch Röntgenstrahlen
in verdünnten wäßrigen Suspensionen über das von den
Strahlen gebildete H 2 0 2 erfolgt, wie es für die Hem­
mung der Atmung desselben Bakteriums schon früher
bewiesen wurde *.
B akterienantagonist von
entwickelten, aber nicht angefärbten 3 cm breiten Fron­
talchromatogramme mit einer ca. 3 mm starken DifcoBactoagarschicht überschichtet. Auf diese Agarschicht
wurden Perorcospora-Konidien in großer Zahl (pro cm 2
ca. 500) trocken aufgeimpft. Als Vergleich wurde der
für Peronospora übliche Keimtest auf M öhrenagar zu­
grunde gelegt. Die Ergebnisse finden sich in Tab. 1 .
Sowohl von Konidienträgern, Konidien und Keim­
schläuchen von Peronospora als auch von T abakblät­
tern, insbesondere von den oben angeführten anfälligen
Sorten der Vegetationsperioden 1961 und 1962 konnte
ein bewegliches Bakterium (Kurzstäbchen, ca. 4 /Li
lang) in großer Anzahl isoliert wrerden, das in seinem
stoffwechselphysiologischen Verhalten einen ausgepräg­
ten Chemotropismus zu diesem obligaten T abakparasi­
ten aufweist. Das isolierte Bakterium ist epiphytisch auf
dem Tabakblatt vorhanden und kann als PeronosporaAntagonist angesehen werden. Von diesem Bakterium
befallene Konidien bzw. Keimschläuche werden in kur­
zer Zeit, die maximal 1 —2 Stdn. beträgt, lysiert und
sind somit nicht mehr lebens- und infektionsfähig.
Die in Tab. 1 zusammengefaßten Ergebnisse zeigen,
daß im Bioautogramm bei der sehr anfälligen Vir­
gin 230-Mutante die Konidien im /^/-Bereich von 0,15
bis 0,25 keimten. In diesem Bereich konnten in einem
Parallelchromatogramm zahlreiche wasserlösliche ninhydrin-positive Substanzen nachgewiesen werden. Auf
dem Möhrenagar war die Keimung der Konidien über
90%, während sie auf dem Difco-Bactoagar unter 1%
lag. Bezüglich Wachstums- und Bewegungsaktivität
zeigte der Bakterienantagonist, der auf Möhren- und
Peronospora tabacina Adam und biologi­
scher Nachweis chem otaktisch wirkender
keim ungsauslösender Tabakinhaltsstoffe
Von J. A.
S c h m id t
Bundesanstalt für Tabakforschung, Forchheim bei Karlsruhe
(Z. Naturforschg. 18 b, 172— 173 [1 9 6 3 ]; ein g eg . am 28. Septem ber 1962)
Nachdem 1960 durch die verheerend aufgetretene
PeroHospora-Epidemie dem Tabakbau in Deutschland
sehr große Schäden entstanden, trat 1961 die K rankheit
auf unserem Versuchsfeld in kleinen Herden auf, ohne
sich aber auszubreiten. Es erschien daher äußerst inter­
essant, ob neben der Bekämpfung mittels Fungiziden
hierfür noch weitere Gründe, die im Zusammenhang zur
Biologie des Pilzes stehen, vorliegen.
Konidien von Peronospora tabacina Adam (Blau­
schimmel) gelangen auf dem T abakblatt bei rel. Luft­
feuchtigkeiten über 75% zur Auskeimung. Inwieweit
hierzu außerdem chemotaktisch wirkende wasserlösliche
Tabakinhaltsstoffe notwendig sind und diese den Kei­
mungsgrad beeinflussen, wurde mittels papierchromato­
graphischer Trennung (Fließm ittel: Butanol —Eis­
essig—Wasser, 4 : 1 : 5 ) 1 und anschließendem biologi­
schem Keimtest mittels Perorcospora-Konidien unter­
sucht. Die für die Chromatogramme verwandten Ex­
trakte stammten von peronospora-anfälligen Tabaksor­
ten (z. B. Burley E, v-Bestrahlungsmutanten von Vir­
gin 230)2 zur Zeit ihrer Vollblüte. Hierzu wurden die
Organismus
Mikrobiol. Vorgang
(bei 23° C)
P ero nosp .
taba cin a A. Konidien
K eim ung
Bakterienantagonist
W achstum und
Bewegung
Möhrenagar
(pH 5,5)
>90%
0
. B.
Difco
Bactoagar
Difco Bactoagar + Chromato­
gramm v. Virg. 230 M utante
(sehr p er onospora- anfällig)
im ^/-B ereich
Befund
<r' 1J°/
/o
0 .1 5 -0 .2 5
>90%
. B.
0 ,15—0,25
sehr gut
0
Tab. 1. Keimung von Perorcospora-Konidien und Aktivität des Bakterienantagonisten auf Möhren- bzw. Bactoagar und aut
dem Tabakchromatogramm.
2 H. K r ö b e r u . D. M a s s f e l l e r , NachrBl. des dtsch. Pflanzenschutzdienstes. 14. Jahrg., Heft 6, Juli 1962, S. 82 —85.
1 H. F. L in s k e n s , Papierchromatographie in der Botanik,
Springer-Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg 1955.
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