Untersuchungen zur Feinstruktur und taxonomischen Einordnung vonGloeochaete wittrockiana, einer apoplastidalen capsalen Alge mit blaugrünen Endosymbionten (Cyanellen)

Summary

• 1. The cyanelles ofGloeochaete wittrockiana are located in vesicles of the host cell. They possess a delicate cell-wall. The chromatoplasm of the cyanelle contains 7–10 concentrically arranged single thylakoids, interthylakoidal phycobilisomes and plastoglobuli. The centroplasm which is rich in ribosomes contains polyphosphate granules and a large cylindrical to polyhedral body bound by an osmiophilic lamella which is not a unit membrane.

• 2. Loss of some cyanelles during celll division of the host and digestion of single cyanelles is documented.

• 3. Gloeochaete wittrockiana, so far thought of as a member of the orderTetrasporales (Chlorophyceae) mainly due to the possession of pseudoflagella, produces dorsiventrally shaped naked zoospores with two flagella arising from an apical groove and provided with fine flagellar hairs. Beneath the plasmalemma of vegetative cells and zoospores lies a single layer of flattened vesicles and under these lie microtubules.

• 4. The pseudocilia (2 per cell) of vegetative cells lack the central pair of microtubules in contrast to the flagella of zoospores. There is a proximal to distal progressive decrease in the number of microtubules of the free part of the pseudocilium as inTetrasporales.

• 5. The transition region of flagella and pseudocilia which are homologous structures, lack the stellate configuration typical for flagella of chlorophycean algae.

• 6. Gloeochaete has four cruciately arranged flagellar roots per cell which are up to 58 microtubules broad and in part multilayered. They resemble the “multilayered structure” found in spermatozoids ofChara, archegoniates and in zoospores of a few green algae.

• 7. During mitosis inGloeochaete the nuclear membrane is broken down, the spindle fibers converge in two poles devoid of centrioles or centriole-like structures, thus differing from mitosis inTetraspora.

• 8. Cell division inGloeochaete is accomplished by furrowing. The furrow contains a circumferentially oriented band of microtubules. No phycoplast as inTetraspora is formed.

• 9. The genusGloeochaete therefore has to be removed from theTetrasporales and also from theChlorophyta. Its final taxonomic position is still uncertain.

Zusammenfassung

• 1. Jede Cyanelle vonGloeochaete ist in einem Vesikel des Wirtes eingeschlossen. Die Cyanelle besitzt eine 8 nm dicke Zellwand. Das Chromatoplasma enthält 7–10 einzelne, konzentrisch angeordnete Thylakoide, interthylakoidale Phycobilisomen und Plastoglobuli. Im Centroplasma liegen Polyphosphatgranula sowie ein großer langgestreckt-polyedrischer Einschlußkörper, der eine osmiophile Begrenzungslamelle (keine Elementarmembran) aufweist.

• 2. Während der Zellteilung des Wirtes können einzelne Cyanellen verlorengehen. Die Verdauung von Cyanellen durch den Wirt wird beschrieben.

• 3. Gloeochaete wittrockiana, die insbesondere wegen des Besitzes von Gallertgeißeln allgemein zu denTetrasporales (Chlorophyceen) gestellt wird, bildet dorsiventral gebaute, nackte, zweigeißelige Zoosporen aus. Beide in einer apikalen Grube entspringende Geißeln tragen feine Flimmerhaare. Unter dem Plasmalemma von Zoosporen und vegetativen Zellen befindet sich eine Lage flacher Vesikel (Lakunensystem), die von Mikrotubuli unterlagert sind.

• 4. Der Gallertgeißel fehlen die beiden zentralen Mikrotubuli der Zoosporengeißel. Die Zahl der peripheren Mikrotubuli nimmt, wie bei Tetrasporaceen, zur Spitze der Gallertgeißel hin ab.

• 5. Die Übergangsregion von Geißel und Gallertgeißel, die homologe Gebilde darstellen, zeigt nicht die für Chlorophyceengeißeln typische Sternkonfiguration.

• 6. Die vier kreuzweise angeordneten Geißelwurzeln einer Zelle sind bis zu 58 Mikrotubuli breit. Sie sind teilweise mehrschichtig und ähneln damit der “multilayered structure” der Spermatozoiden vonChara, Archegoniaten und der Zoosporen einiger Grünalgen.

• 7. Die Mitose vonGloeochaete verläuft anders als beiTetraspora: die Kernmembran beiGloeochaete fragmentiert vollständig, Centriolen können nicht nachgewiesen werden.

• 8. Gloeochaete teilt sich durch ringförmige Einschnürung in Zellmitte. In der Teilungsfurche verläuft ein peripheres Band von Mikrotubuli. Ein Phycoplast wie beiTetraspora wird nicht ausgebildet.

• 9. Die GattungGloeochaete ist aus denTetrasporales auszuscheiden. Die Alge gehört überhaupt nicht zu denChlorophyta. Eine endgültige taxonomische Einordnung ist zur Zeit nicht möglich.