Reaction of pollen after transfer from one stigma to another (contribution to the character of the incompatibility mechanism inCruciferae)

Summary

The investigation dealt with the question, whether after self-pollination active pollen cutinase is irreversibly inactivated, or if after cross-pollination, inactive pollen cutinase is irreversibly activated. To answer this question, a short time after pollination pollen grains of the self-incompatibleCruciferae speciesArabis arenosa andBrassica nigra were transferred onto a second stigma with other incompatibility genes and their behavior observed. The pollen grains were used under the following pollination conditions: I. crossing → crossing (control), II. selfing → crossing, III. selfing → selfing (control), IV. crossing → selfing. While the two controls indicated that the reaction of pollen is not changed by the mode of transfer, penetration of the pollen tubes into the second stigma (selfing) could be observed in combination IV.

This result suggests an irreversible activation of pollen cutinase by the first stigma (crossing). Because under favourable conditions only short contact of the pollen grain with the stigma is necessary for the activation of cutinase, we suppose that the reaction which induces activity of cutinase takes place between specific structures situated in the wall of pollen grain and papilla.

The question whether activation and blockage of activation of the cutinase system is dependent on S-alleles is discussed in connection with the concept ofSampson (1962) on „species-area“- and the „S-allele-area“-combination between pollen and stigma.

Zusammenfassung

Anlaß für die Untersuchung war die Frage, ob eine aktive Pollencutinase nach Selbstbestäubung irreversibel inaktiviert, oder ob eine inaktive Pollencutinase nach Kreuzbestäubung irreversibel aktiviert wird. Zur Beantwortung dieser Frage wurden Pollenkörner der selbstinkompatiblen CruciferenartenArabis arenosa undBrassica nigra kurze Zeit nach Bestäubung auf eine zweite Narbe mit anderen Inkompatibilitätsgenen übertragen und ihr Verhalten beobachtet. Die Pollenkörner wurden unter folgende Bestäubungsbedingungen gebracht: I. Kreuzung → Kreuzung (Kontrolle), II. Selbstung → Kreuzung, III. Selbstung → Selbstung (Kontrolle), IV. Kreuzung → Selbstung. Während die beiden Kontrollen zeigten, daß der Pollen durch den Vorgang des Übertragens in seiner Reaktion nicht verändert wird, war bei der Kombination IV ein Eindringen der Pollenschläuche in die zweite Narbe (Selbstbestäubung) zu beobachten.

Dieses Ergebnis spricht für eine irreversible Aktivierung der Pollencutinase durch die erste Narbe (Kreuzbestäubung). Da für die Aktivierung der Cutinase unter günstigen Umständen nur ein kurzer Kontakt des Pollenkorns mit der Narbe notwendig ist, nehmen wir an, daß sich die Reaktion, welche die Cutinasetätigkeit auslöst, zwischen spezifischen, in der Wand von Pollen und Papille gelegenen Strukturen abspielt. Die Frage der S-Allel-Abhängigkeit von Aktivierung und Blockierung der Aktivierung des Cutinasesystems wird im Zusammenhang mit der Vorstellung vonSampson über das Zustandekommen einer “Species-Areal”-Kombination und einer “S-Allel-Areal”-Kombination zwischen Pollen und Narbe diskutiert.