Die vorliegende Masterarbeit soll einen Überblick über die Labormethoden geben, mit denen ultrastrukturelle Veränderungen in den Zellen des Mooses Physcomitrium patens nachgewiesen werden können. Der Schwerpunkt liegt auf Veränderungen in der Zellwand nach Kupfer- und Zinkstress. Die Zellwand kann Veränderungen in der Umwelt widerspiegeln, indem sie den Homogalacturonan-Gehalt anpasst. Homogalacturonan ist eine Komponente von Pektin, die die Fähigkeit hat, Schwermetalle in ihre Struktur einzubinden, sie zu immobilisieren und so die Zelle vor den schädlichen Auswirkungen der Metalle zu schützen. Zu Beginn der Arbeit wurden 14 Moosarten aus den Gruppen der Laubmoose, Lebermoose und Hornmoose in Sterilkultur gezogen und deren Wachstumsfähigkeit auf kupfer- und zinkhältigen Medien untersucht. Weitere Experimente wurden mit dem Laubmoos P. patens durchgeführt, einem Modellorganismus, der seit mehr als 80 Jahren in wissenschaftlichen Versuchen verwendet wird. Dieses Moos besitzt nur wenige Gewebetypen, lässt sich leicht im Labor kultivieren und vegetativ vermehren. Wir wählten das Protonema-Gewebe für die Experimente der vorliegenden Arbeit wegen seiner einfachen Anatomie und seines direkten Kontakts mit dem Medium. Anhand des Protonema-Gewebes erfolgte die Herstellung von semi-dünnen Harzschnitten für Immunhistochemie, um die Gewebeproben sowohl im konventionellen Lichtmikroskop als auch im Konfokalen Laser Scanning Mikroskop ultrastrukturell zu visualisieren. Weil Moosen eine Kutikula oder ein differenziertes Wurzelsystem fehlt, findet die Aufnahme von Nährstoffen bei diesen Organismen über die gesamten Oberfläche statt. Daher werden Moose als Biomonitore für Luftverschmutzung und Metalltoxizität verwendet. Die Belastung des Moosgewebes liefert uns daher wertvolle Informationen über die Menge an Schwermetallen in der Umwelt. Allerdings gibt es noch wenige Untersuchungen zu dieser Thematik unter kontrollierten Laborbedingungen. Die Tatsache, dass jede Moosart unterschiedlich auf die Metallbelastung reagiert, sollte ebenfalls berücksichtigt werden. Die Suche nach einem Zusammenhang zwischen ultrastrukturellen Veränderungen und der Konzentration von Schwermetallen in der Umwelt ist daher von entscheidender Bedeutung.

The thesis aims to give an overview of laboratory methods used for detecting ultrastructural changes in the cells of Physcomitrium patens, specifically the alterations in the cell wall of protonemata under copper and zinc stress. The cell wall can reflect changes in the environment by adjusting the amount of homogalacturonan, a component of pectin which has ability to bid heavy metals into its structure, immobilise them and thus protect its protoplast from harmful effects of the metals. At the beginning, we monitored growth ability of 14 bryophyta species from three groups: mosses, liverworts and hornworts. Further experiments were carried out with P. patens, a model organism used in experiments for more than 80 years. This moss with simple development that grows only few types of tissues is easily handled and cultured vegetatively. We chose protonemal tissue for the experiment for its simple anatomy and direct contact with the medium and we aimed to propagate and harvest the tissue as much as possible. Later, we followed protocols for the preparation of semi-thin resin sections and immunohistochemistry in order to prepare the tissue samples for visualisation under both light and confocal microscopes. Mosses have been used as biomonitors of atmospheric pollution for their advantageous properties e.g., absence of cuticle or root system, absorption of nutrient with the whole body and large surface-to-weight ratio. Moss tissue load can give us valuable information about amount of heavy metals in the environment however the research under controlled laboratory conditions is lacking and the fact that each moss species reacts differently to the stress should be taken into consideration as well. Searching for a linear relationship between ultrastructural alterations and concentration of heavy metals in the environment is therefore crucial.