作為沼澤的組成部分，苔蘚對氣候保護(hù)很重要。它們在生物技術(shù)和生物制藥制造中也越來越重要。由于各種各樣的原因，苔蘚是有趣的研究對象。其中一個原因是它們與第一批陸地植物特別相似。因此，它們提供了對調(diào)節(jié)當(dāng)今所有陸地植物生長和發(fā)育的信號分子的原始功能的見解。

弗萊堡大學(xué)和卓越集群CIBSS(綜合生物信號研究中心)的研究人員發(fā)現(xiàn)，生長素激素的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白會影響傳播土苔的生育能力。他們的觀察結(jié)果發(fā)表在科學(xué)雜志《新植物學(xué)家》上。

生長素和PIN蛋白調(diào)節(jié)生育能力

生長素激素存在于所有陸地植物中。它調(diào)節(jié)樹木和苔蘚的生長和發(fā)育。對于運(yùn)輸生長素并因此控制其分布的分子也是如此。這些被稱為PIN蛋白。苔蘚Physcomitrella(Physcomitrium patens)，也稱為蔓延的土苔，具有三種不同的PIN蛋白。其中兩個對葉子和芽的生長很重要。相比之下，第三種蛋白質(zhì)PINC的功能到目前為止還不清楚。不存在PINC的蔓延地苔顯然以完全正常的方式生長。

與德國弗萊堡大學(xué)生物學(xué)院的Ralf Reski教授以及卓越集群CIBSS和livMatS合作的團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)PINC對Physcomitrella的生育能力有雙重影響。為了做出這一發(fā)現(xiàn)，他們還檢查了暴露在低溫和短光照條件下的植物，這些條件是該物種發(fā)育雌性和雄性性器官的條件。

精子在沒有 PINC 的情況下游得更好

“在缺乏PINC的Physcomitrella植物中，更多的精子顯然能夠游泳并且具有直而不是盤繞的鞭毛，”Volker Lüth在描述團(tuán)隊(duì)的觀察時說。Lüth是該研究的第一作者，也是Reski實(shí)驗(yàn)室的博士候選人。

與幾乎所有其他陸地植物相反，苔蘚的精子會用鞭毛推動自己。為了到達(dá)卵細(xì)胞，它們需要在到達(dá)女性性器官的途中游過水滴。游泳運(yùn)動員處于劣勢，這使得結(jié)果令人驚訝。Reski說：“你實(shí)際上不會期望一種降低精子生育能力的分子機(jī)制。

研究人員懷疑其中一個可能的原因是實(shí)驗(yàn)室中使用的植物通常不如野外的親戚肥沃。“無論如何，我們的研究結(jié)果首次表明，傳播土苔中的生長素在精子的成熟中發(fā)揮作用 - 也稱為精子發(fā)生，”Reski補(bǔ)充道。

孢子囊在沒有 PINC 的情況下丟失

PINC對孢子囊的附著具有相反的作用，孢子囊是從受精卵發(fā)育而來的結(jié)構(gòu)。在Physcomitrella中，它留在女性器官上，在那里它附著并提供營養(yǎng)。如果這種附著破裂，它對應(yīng)于胚胎的流產(chǎn)，Reski解釋說。“如果苔蘚中沒有PINC的，那么像這樣的墮胎顯然更頻繁地導(dǎo)致，”他說。

在這個過程中，重要的是圍繞孢子囊腳的棕色環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這個結(jié)構(gòu)直到現(xiàn)在還沒有名字。“這枚戒指在顯微鏡下清晰可辨。據(jù)我們所知，它最后一次描述是在1909年由德國植物學(xué)家威廉·洛希(Wilhelm Lorch)描述的，“Lüth說。“所以這就是為什么我們稱它為Lorch Ring。它將生長素信號與用于固定孢子膠囊的機(jī)械特性相結(jié)合。

回想起來，研究人員表示，他們對PINC的功能在這么長時間內(nèi)仍然未知并不感到驚訝。Reski解釋說：“我們沒有懷疑生長素或運(yùn)輸PIN蛋白的生長素在苔蘚的繁殖力中起作用。他接著說，“再加上這種影響僅限于微觀結(jié)構(gòu)——你真的需要非常仔細(xì)地觀察。

雷斯基說，他現(xiàn)在希望對苔蘚和其他植物的進(jìn)一步研究可以建立在這些結(jié)果的基礎(chǔ)上。“一個全新的研究領(lǐng)域可能來自此，”Reski說。

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