Abstract (deu)
Bryophyten werden in der Literatur als generell resistent gegen erhöhten abiotischen Stress
beschrieben. Spezialisten unter den Moosen wie Mielichhoferia elongata sind bekannt dafür,
erhöhte Schwermetallbelastung an natürlich oder menschlich verursachten
Schwermetallstandorten zu tolerieren. Physcomitrella patens gilt als Modellorganismus,
dessen Genom sequenziert ist. Bislang sind keine Schwermetallresistenten Ökotypen von P.
patens bekannt und da es an natürlich belasteten Schwermetallstandorten nicht vorkommt,
wird es als sensitives Moos angesehen. P. patens wurde unter in steriler Kultur auf
abgestuften Konzentrationen von Cu-EDTA, CuCl2, Zn-EDTA, ZnCl2 und CdCl2, ausgehend von
0.1 μM für CdCl2 und bis zu 100 mM für Zink und Kupfer, ausgesetzt.
Klassische Resistenztests zeigten eine hohe Resistenz von P. patens gegenüber den
verwendeten Schwermetallen Kupfer und Zink, welche sogar jene bekannter
Schwermetallspezialisten einstellte oder sogar übertraf. Mit einer
Wachstumskontrollversuchen konnte diese Resistenz bestätigt werden. In geringen
Konzentrationen wurden sogar leicht positive Effekte der Schwermetalle im
Biomassezuwachs festgestellt. Untersuchungen mit dem Rasterelektronenmikroskop und
Energiedispersive Röntgenspektroskopie (REM-EDX) bestätigten eine Aufnahme von Kupfer
und Zink in Blattzellen von P. patens. Für Cadmium wurde jedoch eine tödliche
Konzentration für das Moos erreicht, die unter der Messgrenze des Gerätes lag. Mit der
Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen im Konfokalmikroskop (CLSM) konnte zum ersten
Mal nachgewiesen werden, dass die Zunahme der Fluoreszenz mit der
Schwermetallkonzentration korreliert. Zink war außerdem in kleinen Vesikeln, in der Vakuole
sowie in der Zellwand enthalten.
Zur weiteren Lokalisation der Schwermetalle auf intrazellulärem Niveau wurde
Transmissions-Elektronenmikroskopie und Elektronenenergieverlust-Spektroskopie (TEMEELS)
verwendet. Erste Ergebnisse zeigten elektrondichte Niederschläge in der Vakuole und
nahe der Zellwand. Stärkekörner fehlten in den Chloroplasten jener Zellen, welche in
höheren Konzentrationen als 1 mM Kupfer- und Zink-EDTA gewachsen waren. EELSMessungen
ergaben kleine Peaks für Kupfer und Zink in den Chloroplasten.
Mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) Analyse konnte in P. patens ein
erhöhter und mit zunehmender Schwermetallkonzentration korrelierender Gehalt an
Benzoesäure, ein Stress-Metabolit und Vorstufe von Salicylsäure, gemessen werden.