Plant Physiol. 1971 Hardy 705 8

8/10/2019 Plant Physiol. 1971 Hardy 705 8

1/4

P l a n t

P h y s i o l .

1 9 7 1 4 7 ,

7 0 5 - 7 0 8

E f f e c t

o f

t h e

Hypocotyl H o o k

on

C h l o r o p h y l l

A c c u m u l a t i o n

i n

E x c i s e d

C o t y l e d o n s o f

C u c u m i s

s a t i v u s

L .

R e c e i v e d

f o r

p u b l i c a t i o n

O c t o b e r

2 2 ,

1 9 7 0

S A M U E L

I .

H A R D Y ,

P A U L

A .

C A S T E L F R A N C O ,

AND

C O N S T A N T I N A .

R E B E I Z

D e p a r t m e n t

o f

B o n t a n y ,

U n i v e r s i t y o f

C a l i f o r n i a ,

D a v i s ,

C a l i f o r n i a

9 5 6 1 6

ABSTRACr

H y p o c o t y l

h o o k s

h a v e b e e n

shown

t o

i n f l u e n c e

g r e e n i n g

i n

e x c i s e d c u c u m b e r

C u c u m i s

s a t i v u s

c o t y l e d o n s .

The

p r o p e r t i e s

o f t h e

l a g p h a s e

a r e

g r e a t l y

a f f e c t e d

b y

t h e

p r e s e n c e

or

a b s e n c e

o f t h e hook

t i s s u e .

A

4 5 - s e c o n d

l i g h t

p r e t r e a t m e n t

f o l l o w e d

b y

4

h o u r s

o f

d a r k n e s s i s

s u f f i c i e n t

t o remove

t h e

l a g p h a s e

from

c o t y l e d o n s

w i t h

h o o k s ,

w h i l e

h o o k l e s s

c o t y l e d o n s

r e q u i r e

2

h o u r s o f

c o n t i n u o u s

i l l u l m i n a t i o n

f o l l o w e d

b y

1

h o u r

o f

d a r k

i n c u b a t i o n

t o b r e a k

t h e

l a g

p h a s e .

The

e f f e c t

o f

h o o k s

on

c o t y -

l e d o n

g r e e n i n g

i s

e n h a n c e d

i f t h e h o o k s are

s h i e l d e d

from

l i g h t .

C u t t i n g

o f f

t h e

h o o k s a f t e r

l a g

p h a s e

r e m o v a l

c a u s e d

a

marked d e c r e a s e

i n

c h l o r o p h y l l

a c c u m u l a t i o n

i n t h e


T h e s e o b s e r v a t i o n s

ma y

i n d i c a t e

t h a t t h e

h y p o c o t y l

h o o k s

p r o -

d u c e a

s u b s t a n c e

o r

s u b s t a n c e s n e e d e d

i n t h e

g r e e n i n g p r o c e s s ,

w h i c h a r e

t r a n s l o c a t e d t o

t h e


I n d o l e a c e t i c

a c i d ,

a b s c i s i c

a c i d , g i b b e r e l l i n

A , ,

6 - b e n z y l a m i n o

p u r i n e

and

8 - a m i n o -

l e v u l i n i c a c i d

d o n ot

s h o w

a n y

a c t i v i t y ;

on

t h e o t h e r

h a n d ,

e t h y l e n e

a p p e a r s

t o

r e p l a c e

p a r t i a l y

t h e

h y p o c o t y l

h o o k s .

I n

a

p r e v i o u s c o m m u n i c a t i o n

2

we

r e p o r t e d

t h a t

e t i o l a t e d

c u c u m b e r

c o t y l e d o n s

e x c i s e d

w i t h

f u l l

h y p o c o t y l

h o o k

g r e e n

a s

r a p i d l y

a s

t h e

c o t y l e d o n s

a t t a c h e d

t o

w h o l e e t i o l a t e d

s e e d l i n g s ,

w h i l e

c o t y l e d o n s

e x c i s e d w i t h o u t

h o o k

e x h i b i t

a n

a b n o r m a l l y

l o n g l a g p h a s e

w i t h

r e s p e c t

t o


a c c u m u l a t i o n .

I t

w a s

c o n c l u d e d

t h a t

a

c o n t r i b u t i o n o f

t h e

h y p o c o t y l

h o o k

i s

e s -

s e n t i a l f o r t h e n o r m a l

g r e e n i n g

r e s p o n s e

o f

e x c i s e d

c u c u m b e r

c o t y l e d o n s

2 .

I n

t h i s

a r t i c l e

w e

r e p o r t

a s e r i e s

o f

e x p e r i m e n t s

w h i c h

f u r t h e r

d e s c r i b e

t h e

g r e e n i n g

p r o c e s s

o f e t i o l a t e d

cucum-

b e r

c o t y l e d o n s

e x c i s e d

w i t h

a n d

w i t h o u t

h o o k s .

MATERAILS AND

METHODS

I n d o l e a c e t i c

a c i d

a n d

8 - a m i n o l e v u l i n i c

a c i d - H C l were

o b -

t a i n e d

f r o m

E a s t m a n . A b s c i s i c

a c i d

w a s a

g i f t

o f

D r . F .

T .

A d d i c o t t .

G i b b e r e l l i n

A .

w as

a

S i g m a

p r o d u c t ; 6 - b e n z y l a m i n o

p u r i n e was o b t a i n e d

f r o m Mann

R e s e a r c h

L a b o r a t o r i e s .

C u c u m b e r

s e e d

C u c u m i s

s a t i v u s

L . v a r

A l p h a

g r e e n ,

a

g i f t

o f

t h e

N i a g a r a

C h e m i c a l

D i v i s i o n ,

FMC

C o r p o r a t i o n ,

M o d e s t o ,

C a l i f .

w e r e

g e r m i n a t e d

f o r

4

d a y s

i n

t h e

d a r k a t

2 4

C a n d

h a r v e s t e d

a s

r e p o r t e d

p r e v i o u s l y

2 .

T h e

e t i o l a t e d

c o t y l e d o n s

w e r e

e x c i s e d

a s d e s c r i b e d

e a r l i e r

2 .

T h e

p l a n t

m a t e r i a l

w a s

i n c u b a t e d

w i t h m i l d

a g i t a t i o n

a t

2 8

C

i n

5 0 - m l

b e a k e r s

c o n -

t a i n i n g

2 . 0

m l

o f

H 1 1 0 .

L i g h t

i n c u b a t i o n s

w e r e

c a r r i e d

o u t

u n d e r

2 4 0

f t - c o f

w h i t e

f l u o r e s c e n t

l i g h t

f r o m a

G . E .

C o o l

W h i t e

l a m p . S h o r t

t e r m

l i g h t

t r e a t m e n t s

w e r e

p e r f o r m e d

i n

t h e

d a r k r o o m

w i t h

t h e

s a m e

l i g h t

s o u r c e

a t t a c h e d

t o

a n

e l e c t r i c

1 D e c e a s e d ,

M a r c h

2 3 ,

1 9 7 1 .

t i m e r . D a r k

i n c u b a t i o n s

were

u s u a l l y

c a r r i e d

o u t

i n

t h e

m a i n

l a b o r a t o r y

b y w r a p p i n g

t h e

b e a k e r s

i n

two

l a y e r s

o f

a l u m i n u m

f o i l .


a n d

p r o t o c h l o r o p h y l l

w e r e

e x t r a c t e d

a n d d e -

t e r m i n e d a s

d e s c r i b e d

e a r l i e r

2 ,

5 .

RESULTS

C h l o r o p h y l l A c c u m u l a t i o n

b y

C o t y l e d o n s

w i t h

H o o k

A t -

t a c h e d .

O u r

f i r s t

o b j e c t i v e

was

t o

d e t e r m i n e w h e t h e r

t h e

l a g

p h a s e

i n

c o t y l e d o n s

e x c i s e d

w i t h

a n d

w i t h o u t

h y p o c o t y l

h o o k s

c o u l d

b e

r e m o v e d

b y

a

s h o r t

l i g h t


f o l l o w e d

b y a

d a r k

i n c u b a t i o n .

F o u r - d a y - o l d e t i o l a t e d

c u c u m b e r

c o t y l e d o n

p a i r s

were

e x c i s e d

w i t h

a n d

w i t h o u t

h y p o c o t y l

h o o k s a nd

e x -

p o s e d

t o

w h i t e


l i g h t ,

2 4 0

f t - c ,

a t

2 8

C f o r

5

m i n .

T h e y

were

w r a p p e d

i n

a l u m i n u m

f o i l

t o

e x c l u d e

l i g h t a n d

i n -

c u b a t e d

a t

2 8

C

f o r

5

h r

a n d

5 5

m i n .

C o n t r o l s

w e r e

e x c i s e d

i n

t h e

same

way

b u t

w r a p p e d

i m m e d i a t e l y

i n a l u m i n u m

f o i l

w i t h o u t

l i g h t p r e t r e a t m e n t

a n d

i n c u b a t e d

i n

t h e d a r k f o r

6

h r .

A f t e r t h e

d a r k

i n c u b a t i o n

t h e

a l u m i n u m

f o i l w a s

r e m o v e d

f r o m

a l l

s a m p l e s

a n d

t h e

c o t y l e d o n s w e r e

e x p o s e d

t o

w h i t e

l i g h t

f o r 4

h r .

T h e

5 - m i n

l i g h t


h a d

n o e f f e c t

o n

t h e

h o o k l e s s

c o t y l e d o n s , w h i c h

a c c u m u l a t e d

a s l i t t l e

c h l o r o -

p h y l l

a s t h e

n o n p r e t r e a t e d

h o o k l e s s

c o t y l e d o n s

T a b l e

I ;

h o w -

e v e r ,

i t

h a d a

m a r k e d

e f f e c t

o n

c o t y l e d o n s

e x c i s e d

w i t h

h o o k s

T a b l e

I .

T h e

c h l o r o p h y l l a c c u m u l a t e d

9 3 . 6

, u g o f

t o t a l


p e r

g

f r e s h

w t

u n d e r

t h e s e

c o n d i t i o n s

c o r r e s p o n d s

w i t h i n

t h e

e x p e r i m e n t a l

e r r o r

t o t h e

a m o u n t

f o u n d

a f t e r

6

h r

o f

c o n t i n u o u s

l i g h t

2 , i n d i c a t i n g

t h a t

5

m i n

o f l i g h t

f o l l o w e d

b y

5

h r ,

5 5

m i n

o f

d a r k n e s s

a r e s u f f i c i e n t

t o

o v e r c o m e

t h e

s h o r t

l a g

p h a s e

i n

c o t y l e d o n s

e x c i s e d

w i t h

h o o k s b u t

h a v e

n o

e f f e c t

o n

t h e

p r o l o n g e d l a g

p h a s e

o f

h o o k l e s s


T h e

l e n g t h s

o f

t h e

i l l u m i n a t i o n

a n d

o f

t h e

d a r k

i n c u b a t i o n

p e r i o d s

w e r e

v a r i e d ,

o n e

a t

t h e

t i m e , t o

d e t e r m i n e

t h e

i l l u m i -

n a t i o n

p e r i o d

n e c e s s a r y

t o

r e m o v e

t h e

l a g p h a s e

o f

e t i o l a t e d

c u c u m b e r


U n d e r

o u r e x p e r i m e n t a l

c o n d i t i o n s

t e m p e r a t u r e ,

l i g h t i n t e n s i t y ,

a n d

l i g h t q u a l i t y

4 5 s e c o f

l i g h t

f o l l o w e d

b y

4 h r

o f

d a r k n e s s

p r o v e d s u f f i c i e n t

t o

r e m o v e

t h e

l a g p h a s e

i n

e t i o l a t e d

c o t y l e d o n s

e x c i s e d

w i t h

h y p o c o t y l

h o o k s

T a b l e

I I .

We

p r e v i o u s l y r e p o r t e d

2 t h a t ,

w h e n

c o t y l e d o n s

w i t h

h o o k s

a r e

e x p o s e d

t o

c o n t i n u o u s

l i g h t , m a x i m a l


a c c u m u -

l a t i o n

t a k e s

p l a c e

i f

t h e

h o o k s

a r e s h i e l d e d ,

s u g g e s t i n g

t h a t

t h e

p h o t o r e c e p t o r

i s i n

t h e

c o t y l e d o n s

a n d t h a t

t h e

h o o k - b o r n e

s t i m u l a t i o n

i s

somehow

l i g h t - s e n s i t i v e .

H o w e v e r ,

i n

t h o s e

e x -

p e r i m e n t s

t h e

t i s s u e w a s

e x p o s e d t o

w h i t e

l i g h t

c o n t i n u o u s l y

f o r

5

h r .

One

c o u l d

t h e r e f o r e

o b j e c t

t h a t , d u r i n g

s u c h a

l o n g

p e r i o d ,

e n o u g h

r e f l e c t e d

l i g h t m i g h t

p a s s

b e l o w

t h e

a l u m i n u m f o i l

t o

t r i g g e r

a

p h o t o r e c e p t o r

s y s t e m i n t h e

h y p o c o t y l

h o o k . T h e

e x -

p e r i m e n t

was

r e p e a t e d , b u t

t h i s

t i m e

t h e

w r a p p i n g

w a s

a p p l i e d

o n l y d u r i n g

t h e

4 5 - s e c

l i g h t

p r e t r e a t m e n t . T h e

a l u m i n u m

f o i l

w as

h e l d

i n

p l a c e a r o u n d

t h e s h i e l d e d

o r g a n w i t h

m o d e l i n g

c l a y ,

t h u s

f o r m i n g

a

l i g h t - t i g h t

s e a l .

A f t e r

t h e

4 5 - s e c

l i g h t

p r e -

t r e a t m e n t

t h e

a l u m i n u m

f o i l

w a s r e m o v e d ,

a n d a l l

s a m p l e s

7 0 5

www.plant.orgon May 28, 2014 - Published bywww.plantphysiol.orgDownloaded from

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2/4

706

HARDY

CASTELFRANCO AND

REBEIZ

T a b l e 1 .

E f f e c t

o f L i g h t

P r e t r e a t m e n t

o i


A c c u m l u l a t i o n i i n

C o t y l e d o , i s

E x c i s e d

w i t / i

a n d

w i t h o u t

H y p o c o t y l

H o o k

T h e t i s s u e s

w e r e

e x p o s e d

t o 2 4 0 f t - c o f

w h i t e

f l u o r e s c e n i t

l i g h t

f o r 5

m i n ,

d a r k - i n c u b a t e d f o r

5 h r

a n d

5 5

m i n ,

t h e n

e x p o s e d

t o

2 4 0

f t - c

o f

w h i t e

l i g h t

f o r

4

h r . A l l

t r e a t m e n t s w e r e d o n e

a t 2 8

C .


a b

A c c u m u l a t e d

i n

C o t y l e d o n s

P l a n t

M a t e r i a l

L i g h t - No t l i g h t -

p i e t r e a t e d

p r e t r e a t e d

p g / g f r e s h

w t

C o t y l e d o n s

w i t h

h y p o c o t y l

h o o k s 9 3 . 6 6 9 . 2

C o t y l e d o n s

w i t h o u t

h y p o c o t y l

h o o k s

8 . 9

8 . 2

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

T a b l e I I .

L a g P h a s e

R e n i o v a l i n i

C u i c u n i b e r

C o t y l e d o n s

E x c i s e d w i t h

H y p o c o t y l

H o o k s ,

b y

V a r i o u t s

L i g h t

P r e t r e a t n i i e n t

a , i d

Dark

I n c u b a t i o n

C o n t d i t i o n s

C o t y l e d o n s

e x c i s e d

w i t h t h e i r

h y p o c o t y l

h o o k s w e r e

e x p o s e d

t o 2 4 0 f t - c o f

w h i t e


l i g h t

f o r

t h e

i n d i c a t e d


p e r i o d ,

t h e n

d a r k - i n c u b a t e d

f o r

v a r y i n g

l e n g t h s

o f

t i m e ,

a n d

f i -

n a l l y e x p o s e d

t o

2 4 0

f t - c o f

w h i t e

l i g h t f o r 2

h r . A l l

t r e a t m e n t s

w e r e

a t 2 8 C .


a

b

A c c u m u l a t e d i n

C o t y l e d o n s

D a r k

i n c u b a t i o n , h r

1 2

1

3

4

5

6

p g / g f r e s h w t

E x p e r i m e n t

1 .

L i g h t


3 0 0

s e c 2 0 . 7 3 3 . 1

4 0 . 2

3 4 . 4

3 3 . 9

3 1 . 2

0 7 . 8 1 3 . 8 1 7 . 5

1 8 . 7

1 3 . 9 1 6 . 3

L i g h t

p r e t r e a t m e n t , s e c

0 5 1 0

2 0

3 0 6 0 1 2 0 3 0 0

E x p e r i m e n t

2 .

rkpggfehi

i n c u b a t i o n

3

h r

P g / g

f r e s h

w t

2 2 . 2 3 4 . 9

3 9 . 5

4 0 . 7

4 4 . 5 4 8 . 5 4 5 . 4

4 2 . 0

D a r k

i n c u b a t i o n ,

h r

I 2 3

4

1

5

1

6

p g / g

f r e s h

w I

E x p e r i m e n t

3 .

L i g h t


4 5

s e c

2 0 . 5 2 1 . 2

2 1 . 5

4 6 . 4

3 9 . 1 4 5 . 2

0

1 4 . 2

1 4 . 1

1 6 . 3

2 1 . 3 2 1 . 5 2 4 . 5

T a b l e

I I I .

E f f e c t

o f H y p o c o t y l

H o o k

S h i e l d i n i g d u r i n g

4 5 - s e c

L i g h t

P r e t r e a t m e n t

upon


A c c u m u l a t i o n i

C o t y l e d o n s

e x c i s e d w i t h

h y p o c o t y l

hooks

had

e i t h e r

t h e

h o o k ,

t h e c o t y l e d o n ,

o r

n e it h e r s h i e l d e d

d u r i n g

t h e 4 5 - s e c

exposur e t o

2 4 0 f t - c o f w h i t e f l u o r e s c e n t

l i g h t .

The

t i s s u e s

w e r e

t h e n

d a r k -

i n c u b a t e d

f o r

4

h r

an d

e x p o s e d

t o

2 4 0

f t - c

o f

w h i t e l i g h t

f o r 2 h r .

A l l

t r e a t m e n t s w e r e done a t 2 8 C .

T r e a t m e n t


a

b

A c c u n i u l a t e d

in

C o t y l e d o n s

C o t y l e d o n s

Hooks

pg/g

f r e s h

wt

Uncovered

Uncovered

5 2 . 5

Uncovered Covered

6 4 . 9

C o v e r e d Uncovered

3 5 . 0

P l a n t

P h y s i o l .

V o l .

4 7 ,

1 9 7 1

w e r e

i n c u b a t e d

i n

t h e

d a r k

f o r 4

h r

a n d

t h e n e x p o s e d

t o

c o n -

t i n u o u s

w h i t e

l i g h t f o r 2 h r . Th e r e s u l t s

T a b l e

I I I

c o n f i r m

t h a t m a x i m a l c h l o r o p h y l l


o c c u r s

w hen

t h e

c o t y -

l e d o n s a r e u n c o v e r e d a n d

t h e h o o k s c o v e r e d

2 .

I n

o r d e r t o f i n d

o u t w h e t h e r t h e

h y p o c o t y l

h o o k

e x e r t s a

c o n t i n u e d

i n f l u e n c e on c h l o r o p h y l l a c c u m u l a t i o n

i n t h e

c o t y -

l e d o n s

a f t e r

t h o r e m o v a l o f t h e l a g

p h a s e , f i v e s a m p l e s

o f

4 - d a y -

o l d e t i o l a t e d

c u c u m b e r c o t y , l e d o n s w e r e


f u l l h o o k s

a n d

w e r e e x p o s e d

t o

4

h r

o f

c o nt i nu o us w h i t e

l i g h t .

Th e

h o o k s

o f t h e

f i r s t

s a m p l e

w e r e

r e m o v e d

b e f o r e t h e b e g i n n i n g

o f t h e

i l l u m i n a t i o n , t h e

h o o k s o f t h e s e c o n d

s a m p l e w e r e

r e m o v e d

a f t e r

1

h r , t h o s e

o f

t h e

t h i r d

s a m p l e

a f t e r 2 h r , t h o se o f

t h e

f o r t h s a m p l e

a f t e r

3

h r ; t h e

l a s t s a m p l e w a s

i n c u b a t e d

w i t h

h o o k s f o r

t h e f u l l

4 - h r p e r i o d o f i l l u m i n a t i o n . Th e

r e s u l t s

i n d i c a t e

t h a t ,

once

t h e

l a g p e r i o d

i s

o v e r ,

t h e

h o o k s

a r e

T a b l e

I V .

C o n i t i n u e d

I n i f l u t e n i c e

o f

H y p o c o t y l H o o k

o i i


A c c u z m u i l a t i o , i

n

C o t y . l e d o n s

C o t y l e d o n s w e r e e x c i s e d

w i t h t h e i r

h y p o c o t y l

h o o ks a n d e x -

p o s e d t o 2 4 0 f t - c

o f

c o n t i n u o u s w h i t e

f l u o r e s c e n t l i g h t f o r v a r i o u s

l e n g t h s o f t i m e . A t t h e

t i m e s i n d i c a t e d , t h e

h o o k s w e r e

r e m o v e d .

A l t o g e t h e r

t h e

i n c u b a t i o n

l a s t e d

4 h r

a n d w a s

c a r r i e d

o u t

a t

2 8 C .

I n c u b a t i o n C o n d i t i o n s

C h l o r o p h y l l a b


i n

C o t y l e d o n s

g / g

f r e s h

w i

0

h r , w i t h h o o k s

4 h r , w i t h o u t

h o o k s

7 . 6

1

h r ,

w i t h

h o o k s

6 . 7

3

h r , w i t h o u t

h o o k s

2

h r ,

w i t h

h o o k s

4 8

2 h r , w i t h o u t

h o o k s

1 4 .

3

h r ,

w i t h h o o k s

h r ,

w i t h o u t

h o o k s

3 0 . 3

4

h r , w i t h

h o o k s

0

h r , w i t h o u t

h o o k s

8 5 . 2

T a b l e V .

L a g

P h a s e R e m o v a l i n

H o o kl e s s C u c u m b e r

C o t y l e d o n t s

b y

V a r i o u s

L i g h t

P r e t r e a t m e n t a n i d Dark

I n c u b a t i o n

C o n d i t i o n s

C o t y l e d o n s

e x c i s e d w i t h o u t

h y p o c o t y l

h o o k s

w e r e

e x p o s e d t o

2 4 0 f t - c o f c o nt i nu o us w h it e

l i g h t

f o r

t h e

p e r i o d

i n d i c a t e d .

T h e y

w e r e

t h e n

i n c u b a t e d

i n

t h e d a r k f o r

v a r y i n g

l e n g t h s

o f t i m e

a n d

f i n a l l y

e x p o s e d

t o

c o n t i n u o u s

w h i t e

l i g h t

f o r

2

h r .

A l l

t r e a t m e n t s

w e r e d o n e

a t

2 8

C .


a

b


C o t y l e d o n s

L i g h t p r e t r e a t m e n t , h r

E x p e r i m e n t

1 . Dark i n c u b a -

0

1

2

3 4 5

6

t i o n ,

6

h r

j g / g

f r e s h

W I

9 . 4

1 5 . 1

4 3 . 4

3 5 . 6 3 2 . 6

4 0 . 2

4 0 . 6

D a r k


h r

E x p e r i m e n t

2 .

L i g h t p r e -

1 2 3

4 5

1

6

t r e a t m e n t ,

2

h r

u g / g f r e s h

w t

1 7 . 6

3 4 . 8 3 7 . 9

3 9 . 9 3 5 . 2

3 6 . 8 3 2 . 4

D a r k


h r

E x p e r i m e n t

3 .

L i g h t

p r e -

0

0 . 1 7 0 . 3 3

0 . 6 7

1 . 0

t r e a t m e n t ,

2

h r

p g / g f r e s h

w t

1 2 . 4 2 3 . 4

1 9 . 6

2 3 . 8

2 5 . 3




3/4

GREENING O F

EXCISED COTYLEDONS

s t i l l

n e c e s s a r y

f o r

c o n t i n u e d

c h l o r o p h y l l a c c u m u l a t i o n

d u r i n g

t h e p e r i o d

o f


T a b l e I V .

I f

t h e

h o o k s

a r e

r e -

m o v e d

d u r i n g

t h e

l a g

p h a s e a f t e r

1

h r

o f


t h e

s a m e

l o w



i s o b s e r v e d

a s i n

h o o k l e s s

c o t y l e d o n s ;

b e y o n d

t h a t t h e

a c c u m u l a t i o n v a r i e s

d i r e c t l y w i t h

t h e

t i m e t h e h o o k s a r e

l e f t a t t a c h e d T a b l e

I V .


A c c u m u l a t i o n

b y

H o o k l e s s

C o t y l e d o n s .

T h e

l a g

p h a s e

i n h o o k l e s s

c o t y l e d o n s

i s n o t

r e m o v e d

b y

a

5 - m i n

l i g h t


f o l l o w e d

b y

d a r k

i n c u b a t i o n T a b l e

I

b u t

r e q u i r e s

a much

l o n g e r

e x p o s u r e

t o

c o n t i n u o u s l i g h t

2 . A

s t u d y w a s

t h e r e f o r e

u n d e r t a k e n

t o d e t e r m i n e

t h e

m i n i m a l

l i g h t

e x p o s u r e

f o l l o w e d

b y

a

d a r k

i n c u b a t i o n

w h i c h

w o u l d

r e m o v e

t h e l a g p h a s e o f

h o o k l e s s

c o t y l e d o n s . O u r

r e s u l t s

T a b l e

V )

i n d i c a t e t h a t

2 h r o f c o n t i n u o u s w h i t e

l i g h t f o l l o w e d

b y

a

d a r k

p e r i o d

a r e s u f f i c i e n t

t o r e m o v e

t h e

l a g p h a s e

i n h o o k l e s s

c o t y -

l e d o n t i s s u e .

T h e o p t i m a l l e n g t h

o f t h e d a r k

p e r i o d

a p p e a r s t o

b e a b o u t

6 0 m i n ; h o w e v e r , e v e n

1 0 m i n

h a v e

a

n o t i c e a b l e

e f f e c t

o n c h l o r o p h y l l a c c u m u l a t i o n

T a b l e

V .

T h e

a b o v e - m e n t i o n e d

r e s u l t s

s u g g e s t e d t h a t t h e h o o k s

ma y

p r o v i d e a d i f f u s a b l e s u b s t a n c e o r

s u b s t a n c e s

n e e d e d i n t h e

g r e e n i n g

p r o c e s s .

T h e

c h e m i c a l

n a t u r e o f t h e s e

s u b s t a n c e s

h a s

n o t b e e n i n v e s t i g a t e d

b e y o n d t h e

d i r e c t

t e s t i n g

o f t h e

f o l l o w -

i n g

c o m p o u n d s :


a c i d , a u x i n ,

g i b b e r e l l i n ,

a b s c i s i c

a c i d ,

t h e

c y t o k i n i n ,


p u r i n e ,

a n d

e t h y l e n e .

None

o f

t h e s e

w a s a b l e t o

r e p l a c e

t h e

h o o k s

c o m -

p l e t e l y

i n o u r a s s a y

s y s t e m .

I n d e e d ,

w h e n e t i o l a t e d

c o t y l e d o n s


a n d

w i t h o u t

h o o k s w e r e i n c u b a t e d i n

2 . 0

m l o f

2 5

mm ALA2

u n d e r

4

h r o f

c o n t i n u o u s

l i g h t ,

t h e r e s u l t s

T a b l e

V I )

i n d i c a t e d t h a t :

a

ALA d o e s

n o t

s u b s t i t u t e f o r t h e

h o o k

e f f e c t

u p o n c h l o r o p h y l l

a c c u m u l a t i o n ; b

i n t h e

p r e s e n c e

o f

ALA

a s ma l l

a m o u n t

o f

n o n p h o t o t r a n s f o r m a b l e

p r o t o c h l o r o -

p h y l l

a c c u m u l a t e s ;

c a t

t h e c o n c e n t r a t i o n

u s e d ,

ALA

e x e r t s

a

m o d e r a t e

i n h i b i t i o n

u p o n



i n

c o t y -

l e d o n s w i t h

h o o k s

a t t a c h e d ;

t h i s

i n h i b i t i o n i s

c o n s i s t e n t

w i t h

t h e f i n d i n g s

o f S t e e r i n

b a r l e y

8 .

When

h o o k l e s s

e t i o l a t e d

c o t y l e d o n s w e r e

i n c u b a t e d

w i t h 1

a n d 1 0

, u g / g o f

I A A ,

G A 3 ,

ABA

a n d u n d e r

w h i t e l i g h t

f o r

3 h r ,

n o n e

o f

t h e s e

c o m -

p o u n d s

s h o w e d

a n y

m a r k e d e f f e c t

o n


a c c u m u -

l a t i o n .

E t h y l e n e a t

4 . 4

l / l i t e r

i n

a i r

a p p e a r e d t o r e p l a c e

i n

p a r t t h e

h y p o c o t y l

h o o k

T a b l e

V I I .

When

t h e

i n c u b a t i o n

w a s

p e r f o r m e d i n

W a r b u r g

v e s s e l s

w i t h

KOH i n t h e

c e n t e r

w e l l ,

e n h a n c e d


a c c u m u l a t i o n w a s

o b s e r v e d ,

s u g g e s t -

i n g

t h a t

t h e

r e s p i r a t o r y

C O 2

p r o d u c e d

b y

t h e

t i s s u e

i t s e l f ma y

h a v e

a n i n h i b i t o r y

e f f e c t

o n


a c c u m u l a t i o n .

DISCUSSION

T h e

e x p e r i m e n t a l

r e s u l t s r e p o r t e d

i n

t h i s

p a p e r

s u g g e s t

t h e

p r e s e n c e

o f a

u n k n o w n

s u b s t a n c e

o r

s u b s t a n c e s

i n v o l v e d

i n


a c c u m u l a t i o n w h e n

e t i o l a t e d t i s s u e s

a r e e x p o s e d t o

l i g h t . I n i n t a c t

s e d l i n g s ,

t h i s

c o m p o n e n t i s

p r e s u m a b l y

s y n -

t h e s i z e d

i n

t h e

m e t a b o l i c a l l y a c t i v e ,

h i g h l y

m e r i s t e m a t i c

h y p o c o t y l

h o o k t i s s u e

a n d

t r a n s l o c a t e d

t o t h e


T h e

l a t t e r

e x p a n d a n d

g r e e n

u p r a p i d l y

o n e x p o s u r e

t o

w h i t e

l i g h t . When

t h e

h o o k

t i s s u e

i s

c o m p l e t e l y

r e m o v e d

a n d

t h e

c o t y l e d o n s

a r e

e x p o s e d t o

l i g h t , a

p a r t i c u l a r l y

l o n g

l a g p h a s e

i s

e n c o u n t e r e d ,

a l t h o u g h

e v e n t u a l l y

g r e e n i n g d o e s

o c c u r

2 .

T h i s

h o o k

f a c t o r

i s n o t

n e c e s s a r i l y

a

s i n g l e

c h e m i c a l

e n t i t y ;

r a t h e r , i t c o u l d

b e

a

c o m p l e x

m i x t u r e ,

l i k e t h e

o n e

f o u n d t o

c o n t r o l

t h e

e l o n g a t i o n

i n

c u c u m b e r

s e e d l i n g

h y p o c o t y l

s e g -

m e n t s 4 .

An

i n v e s t i g a t i o n

o f

t h e

common

g r o w t h

r e g u l a t o r s

i n d i -

c a t e d

t h a t ,

i n

a l l

l i k e l i h o o d ,

e t h y l e n e p l a y s

a

r o l e .

T h e

g r e e n i n g

2 A b b r e v i a t i o n s :

ALA:


a c i d ;

B A :


p u r i n e .

T a b l e

V I .

E f f e c t o f

E x o g e n i o u s

3 - A m i n o l e v u l i c

A c i d o i


A c c u m u l a t i o n i n E x c i s e d

C o t y l e d o n s

C u c u m b e r

c o t y l e d o n s


a n d

w i t h o u t

h y p o c o t y l

h o o k s

w e r e

e x p o s e d

t o

2 4 0 f t - c o f

w h i t e


l i g h t f o r 4 h r

a t 2 8

C .

Th e t i s s u e

w a s

b a t h e d i n

e i t h e r

2

m l

o f 2 5 mm

ALA o r

2 m l o f

H 2 0 .

P i g m e n t


C o t y l e d o n s

P l a n t

M a t e r i a l

T r e a t m e n t

P r o t o -



a

b

, p g / g

f r e s h w i

C o t y l e d o n s

w i t h

h o o k s

6 . 5

5 6 . 6

_

0 . 0

8 5 . 1

C o t y l e d o n s w i t h o u t

h o o k s

5 . 8

5 . 0

_ 0 . 5

7 . 6

T a b l e

V I I .

E f f e c t

o f

E t h y l e n e

o n t C h l o r o p h y l l

A c c u m u i l a t i o n l

i t

E x c i s e d

C u c u m b e r

C o t y l e d o n s

E x c i s e d c u c u m b e r

c o t y l e d o n s

w e r e

e x p o s e d

f o r

4

h r

t o 2 4 0

f t - c

o f


w h i t e

l i g h t

a t

2 8

C .

T h e

p l a nt m at e r i al w a s c o n t a i n e d

i n

2 5 - m l

E r l e n m e y e r

f l a s k s s e a l e d

w i t h

s o f t

r u b b e r i n j e c t i o n

c a p s .

A f t e r

t h e

p l a n t

m a t e r i a l

w a s

i n t r o d u c e d ,

t h e

f l a s k s

w e r e

f l u s h e d

f o r

1 0

m i n w i t h a i r

a n d

4 . 4 , u l / l i t e r

e t h y l e n e

i n

a i r .

Gas

i n l e t

a n d

o u t l e t w e r e

p r o v i d e d

b y m e a n s o f

h y p o d e r m i c

n e e d l e s

t h a t

w e r e

r e m o v e d

a f t e r

f l u s h i n g .


a

b


i n

C o t y l e d o n s

P l a n t M a t e r i a l

i n _ C o t y l e d o n s

No

e t h y l e n e

E t h y l e n e

p g / g

f r e s h w t

C o t y l e d o n s

w i t h a t t a c h e d

h o o k s

5 8 . 3 8

4 7 . 7 6

H o o k l e s s

c o t y l e d o n s

1 6 . 3 5

3 0 . 2 5

p r o c e s s

i n e t i o l a t e d c u c u m b e r

c o t y l e d o n s

seems

h i n d e r e d

b y

t h e

a c c u m u l a t i o n o f

r e s p i r a t o r y

CO 2 i n t h e

i n c u b a t i o n

v e s s e l .

T h i s e f f e c t

w a s

a l s o

r e p o r t e d

b y

S t e e r

1 0 .

I n

f a c t ,

many

known

e f f e c t s

o f

e t h y l e n e ,

o n

r i p e n i n g , g r o w t h ,

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3 .

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2 5 - m l

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2 8

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c o n t i n u o u s

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c o n -

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a c c u m u l a t e d :

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a t t a c h e d

h o o k s ,

0 . 0 2 5 1

0 . 0 0 1 4

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c o t y l e d o n s p l u s

d e t a c h e d

h o o k s ,

0 . 0 4 6 4

0 . 0 0 1 9

, / l i t e r ;

h o o k l e s s

c o t y l e d o n s ,

0 . 0 0 7 3

0 . 0 0 0 5

, u l / f i t . - r .

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o f

e t h y l e n e

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V I I

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H o w e v e r ,

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p h y l l


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c o t y l e d o n s

w i t h

a t t a c h e d

h o o k s i s

c o n -

s i s t e n t l y

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t h e r e f o r e ,

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p o s s i b l y

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c o m p o n e n t

w h i c h c a n n o t

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c o t y l e d o n

i n

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s e e d l i n g .

I n t e r o r g a n

s y n e r g i s m

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l a t i o n i s n o t

l i m i t e d

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c u c u m b e r

s e e d l i n g s .

We

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o b s e r v e d

P l a n t

P h y s i o l .

V o l .

4 7 ,

1 9 7 1

7 0 7




4/4

7 0 8

HARDY CASTELFRANCO

AND REBEIZ

t h a t e t i o l a t e d

p e a

p r i m a r y

l e a v e s g r e e n up f a s t e r

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e x c i s e d w i t h t h e e p i c o t y l

h o o k t i s s u e

t h a n i f

t h e y a re e x c i s e d

w i t h o u t .

W o l f a n d

P r i c e

1 0

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S i s l e r a n d K l e i n 7 r e p o r t e d

t h a t e t i o l a t e d b e a n p r i m a r y l e a v e s g r e e n

up more

s l o w l y

i f

t h e

c o t y l e d o n s are d e t a c h e d

f r o m t h e s e e d l i n g .

J e f f e r y

p i n e e m b r y o s

must

a c q u i r e

c e r t a i n unk n ow n

s u b -

s t a n c e s

f r o m

t h e

m e g a g a m e t o p h y t e

i n o r d e r t o

p r o d u c e

c h l o r o -

p h y l l i n t h e d a r k

1 ,

6 . H o w e v e r ,

i f

t h e

e m b r y o s

are

grown

u n d e r

c o nt i nu o us w h i t e

l i g h t ,

t h e

g a m e t o p h y t e

i s

n o t

n e e d e d .

O u r m a i n o b j e c t i v e

i n t h i s

r e s e a r c h

i s t o

i d e n t i f y t h e f a c t o r s

w h i c h m e d i a t e s uc h i n t e r o r g a n

s y n e r g i s m

w i t h

r e s p e c t t o


a c c u m u l a t i o n ,

when d a r k - g r o w n

s e e d l i n g s

a re ex-

p o s e d t o

l i g h t .

LITERATURE CITED

1.

B O G O R A D , L . 1 9 5 0 .

F a c t o r s a s s o c i a t e d

w i t h

t h e s y n t h e s i s o f

c h l o r o p h y l l i n

t h e

d a r k i n s e e d l i n g s

o f P i n u s

J e f f r e y i .

B o t .

G a z . 1 1 1 : 2 2 1 - 2 4 1 .

2.

HARDY

S . I. , P. A. CASTELPFANCO

AND C. A.

REBEIZ. 1 9 7 0 .

Ef fe ct o f

th e

P l a n t P h y s i o l .

V o l .

4 7 ,

1 9 7 1

h y p o c o t y l h o o k o n g r e e n i n g i n

e t i o l a t e d c u c u m b e r c o t y l e d o n s . P l a n t

P h y s i o l .

4 6 :

7 0 5 - 7 0 7 .

3 .

P R A T T ,

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A N D J . D . G O E S C H L. 1 9 6 9 . P h y s i o l o g i c a l r o l e s o f e t h y l e n e

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p l a n t s .

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A N D

K . D . J o H N s o N .

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A c t i o n s

a n d

i n t e r a c t i o n s

o f

g r o w t h

f a c t o r s

o n

c u c u m b e r

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1 9 6 7 . S t u d i e s

o n

c h lo r o p hy l l b i os y nt h e si s i n e t i o l a t e d , e x -

c i s e d

c o t y l e d o n s

o f g e r m i n a t i n g c u c u m b e r ,

a t

d i f f e r e n t

s t a g e s

o f

s e e d l i n g

d e v e l o p m e n t .

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B i l d u n g

im

K o n i f e r - E m b r y o .

B o t .

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7 . S I 8 L E R ,

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C . AND W. H . K L E IN . 1 9 6 3 . Th e e f f e c t

o f

a g e

a n d v a r i o u s

c h e m i -

c a l s

o n

t h e

l a g

p h a s e

o f

c h l o r o p h y l l s y n t h e s i s

i n

d a r k

g r o w n

b e a n s e e d -

l i n g s . P h y s i o l . P l a n t . 1 6 : 3 1 5 - 3 2 2 .

8 . S T E E R ,

B .

T .

1 9 7 0 . Th e i n f l u e n c e o f

p r o t o c h l o r o p h y l l i d e ,

f o r m e d f r o m

e x o g e n o u s


a c i d ,

o n

c h l o r o p h y l l s y n t h e s i s

i n l e a v e s d u r -

i n g f l a s h

i l l u m i n a t i o n . P h y s i o l . P l a n t .

2 3 :

5 0 5 - 5 1 2 .

9 . S T E E R ,

B . T .

A N D

D . A . WALR 1 9 6 5 . I n h i b i t i o n o f c h l o r o p h y l l s y n t h e s i s

b y h i g h

c o n c e n t r a t i o n s

o f c a r b o n

d i o x i d e .

P l a n t P h y s i o l . 4 0 : 5 7 7 - 5 8 1 .

1 0 . W O L F , J .

A N D

L . P R IC E .

1 9 6 0 . T h e e f f e c t o f s ug ar s

o n c hl o r op h y l l b i os y n-

t h e s i s

i n

h i g h e r

p l a n t s . J . B i o l .

C h e m .

2 3 5 : 1 6 0 3 - 1 6 0 8



Plant Physiol. 1971 Hardy 705 8

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