Measurement of oxygen tension changes in the style during pollen tube growth

Abstract

Using a Clark micro electrode the actual oxygen tension at various places in a style can be measured. Within the unpollinated, ripe style of Hippeastrum a pO₂ gradient occurs. In the upper part, possibly with a little increase in the stigmatic branches, a very high oxygen tension is found; in the lower part, about 5 mm from the ovary, a sudden decrease occurs. In the ovary itself the oxygen tension is extremely low. After pollination, passage of the mass of pollen tube tips can be followed by a fairly sharp drop of the oxygen tension, which shifts down the style with progressive growth. This oxygen tension depression seems to be sharply limited to the region of pollen tube tips and the amount of decrease is dependent on the growth rate of the tubes. After passage of the pollen the original high level of oxygen tension is not fully restored in the upper style. This suggests that the metabolic activity of the pollen tube is strongly linked with the metabolic condition in the style. It seems that tubes grow most of their way to the egg under aerobic conditions; only at the base of the style, just before entering into the ovary, does the pollen have to switch over to an anaerobic pathway. For most of the style oxygen tension does not form a tropic gradient for tube growth. Unter Benutzung einer Clark-Mikro-Elektrode konnte die aktuelle Sauerstoffspannung an verschiedenen Stellen in einem Griffel in situ gemessen werden. Dabei wurde im reifen, unbestäubten Griffel von Hippeastrum ein pO₂-Gradient gefunden: Im oberen Griffelabschnitt, wahrscheinlich mit einer kleinen Depression in den Narbenästen, wurde eine sehr hohe Sauerstoff-Spannung gefunden; im unteren Teil, etwa 5 mm über dem Fruchtknoten beginnend, nimmt der pO₂-Wert plötzlich schnell ab. Im Fruchtknoten selber ist die Sauerstoffspannung extrem niedrig. Nach Bestäubung kann das Durchwachsen der Masse der Pollenschlauchspitzen an Hand einer scharfen Depression der Sauerstoffspannung verfolgt werden, welche mit fortschreitendem Wachstum im Griffel nach unten zu verschoben wird. Diese Depression des pO₂-Wertes scheint streng lokalisiert zu sein auf den Bereich der Pollenschlauchspitzen; die Größe der Depression ist abhängig von der Wachstumsgeschwindigkeit der Pollenschläuche. Nach dem Durchwachsen der Pollenschläuche wird die ursprünglich hohe Sauerstoffspannung in den oberen Griffelabschnitten nicht vollständig wiederhergestellt. Aus den Meßergebnissen kann der Schluß gezogen werden, daß die Stoffwechselaktivität der Pollenschläuche in hohem Maße abhängt von den Stoffwechselbedingungen im Innern des Griffels. Es scheint, daß die Pollenschläuche auf dem größten Teil ihres Weges zu den Eizellen unter aeroben Bedingungen wachsen; lediglich an der Basis des Griffels, kurz vor dem Eintritt in das Ovarium, muß der Pollenschlauch umschalten auf einen anaeroben Energiestoffwechsel. Ein Zusammenhang mit der Öffnung der Pollenschlauchspitzen bei der Entleerung des Schlauchinhaltes in den Embryosack wird diskutiert. Die Sauerstoffspannung scheint für den größten Teil des Griffels nicht die Funktion eines tropischen Gradienten für das orientierte Pollenschlauchwachstum zu haben.