作為沼澤的組成部分，苔蘚對氣候保護很重要。它們在生物技術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)，生長素激素的轉運蛋白會影響傳播土苔的生育能力。他們的觀察結果發(fā)表在科學雜志《新植物學家》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。

與德國弗萊堡大學生物學院的Ralf Reski教授以及卓越集群CIBSS和livMatS合作的團隊現(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在描述團隊的觀察時說。Lüth是該研究的第一作者，也是Reski實驗室的博士候選人。

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。為了到達卵細胞，它們需要在到達女性性器官的途中游過水滴。游泳運動員處于劣勢，這使得結果令人驚訝。Reski說：“你實際上不會期望一種降低精子生育能力的分子機制。

研究人員懷疑其中一個可能的原因是實驗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)育而來的結構。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)狀結構。這個結構直到現(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械特性相結合。

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構——你真的需要非常仔細地觀察。

雷斯基說，他現(xiàn)在希望對苔蘚和其他植物的進一步研究可以建立在這些結果的基礎上。“一個全新的研究領域可能來自此，”Reski說。

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