孢子囊在传播土苔中的精子运动和锚定

作为沼泽的组成部分，苔藓对气候保护很重要。它们在生物技术和生物制药的制造中也越来越重要。由于各种各样的原因，苔藓是有趣的研究对象。一个原因是它们与第一批陆生植物特别相似。因此，它们提供了对调节当今所有陆生植物生长和发育的信号分子的原始功能的见解。

弗莱堡大学和卓越集群CIBSS(综合生物信号研究中心)的研究人员发现，激素生长素的转运蛋白会影响传播土苔的生育力。他们的观察结果发表在科学杂志《新植物学家》上。

生长素和PIN蛋白调节生育能力

激素生长素存在于所有陆生植物中。它调节树木和苔藓的生长和发育。运输生长素并因此控制其分布的分子也是如此。这些被称为PIN蛋白。苔藓Physcomitrella(Physcomitriumpatens)，也称为传播土苔，具有三种不同的PIN蛋白。其中两个对叶子和芽的生长很重要。相比之下，第三种蛋白质PINC的功能迄今尚不清楚。没有PINC的传播土苔显然以完全正常的方式生长。

与德国弗莱堡大学生物学院RalfReski教授和ExcellenceClustersCIBSS和livMatS教授合作的团队现已发现，PINC对小立碗藓的生育能力具有双重影响。为了做出这一发现，他们还检查了暴露在低温和短光照条件下的植物，这些条件是该物种同时发育雌性和雄性性器官的条件。

没有PINC，精子游得更好

“在PINC缺失的小立碗藓属植物中，显然有更多的精子能够游动并且鞭毛是直的而不是卷曲的，”VolkerLüth在描述该团队的观察结果时说。Lüth是该研究的第一作者，也是Reski实验室的博士候选人。

与几乎所有其他陆地植物不同，苔藓的精子可以用鞭毛推动自己。为了到达卵细胞，它们需要在前往女性性器官的途中游过水滴。游泳差的人处于劣势，这使得结果令人惊讶。Reski说，“你实际上不会期望有一种分子机制会降低精子的生育能力。”

研究人员怀疑造成这种情况的一个可能原因可能是实验室中使用的植物通常不如它们在野外的亲缘植物肥沃。“无论如何，我们的结果首次表明，生长素在传播土苔中起着精子成熟的作用-也称为精子发生，”Reski补充道。

没有PINC孢子胶囊会丢失

PINC对孢子囊的附着具有相反的作用，孢子囊是从受精卵发育而来的结构。在Physcomitrella中，它保留在女性器官上，在那里它附着并提供营养。Reski解释说，如果这种附着断裂，则相当于胚胎流产。“如果PINC在苔藓中不存在，那么像这样的堕胎显然会更频繁地发生，”他说。

在这个过程中很重要的可能是一个棕色的环状结构，它环绕着孢子囊的底部。这种结构直到现在还没有名字。“这个环在显微镜下清晰可辨。据我们所知，德国植物学家WilhelmLorch最后一次描述它是在1909年，”Lüth说。“所以这就是我们称之为LorchRing的原因。它将生长素信号与保护孢子囊的机械特性相结合。”

回想起来，研究人员表示，他们对PINC的功能长期不为人知并不感到惊讶。Reski解释说，“我们不怀疑生长素或生长素转运PIN蛋白在苔藓的生育能力中发挥作用。”他继续说，“补充一点，这种影响仅限于微观结构——你真的需要非常仔细地观察一下。”

雷斯基说，他现在希望对苔藓和其他植物的进一步研究能够以这些结果为基础。“一个全新的研究领域可能由此而来，”Reski说。