孢子囊在蔓延的土苔中的精子活力和锚定

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。其中一个原因是它们与第一批陆地植物特别相似。因此，它们提供了对调节当今所有陆地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，生长素激素的转运蛋白会影响传播土苔的生育能力。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

生长素激素存在于所有陆地植物中。它调节树木和苔藓的生长和发育。对于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(Physcomitrium patens)，也称为蔓延的土苔，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的功能到目前为止还不清楚。不存在PINC的蔓延地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的Ralf Reski教授以及卓越集群CIBSS和livMatS合作的团队现在发现PINC对Physcomitrella的生育能力有双重影响。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，这些条件是该物种发育雌性和雄性性器官的条件。

精子在没有 PINC 的情况下游得更好

“在缺乏PINC的Physcomitrella植物中，更多的精子显然能够游泳并且具有直而不是盘绕的鞭毛，”Volker Lüth在描述团队的观察时说。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相反，苔藓的精子会用鞭毛推动自己。为了到达卵细胞，它们需要在到达女性性器官的途中游过水滴。游泳运动员处于劣势，这使得结果令人惊讶。Reski说：“你实际上不会期望一种降低精子生育能力的分子机制。

研究人员怀疑其中一个可能的原因是实验室中使用的植物通常不如野外的亲戚肥沃。“无论如何，我们的研究结果首次表明，传播土苔中的生长素在精子的成熟中发挥作用 - 也称为精子发生，”Reski补充道。

孢子囊在没有 PINC 的情况下丢失

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，它留在女性器官上，在那里它附着并提供营养。如果这种附着破裂，它对应于胚胎的流产，Reski解释说。“如果苔藓中没有PINC的，那么像这样的堕胎显然更频繁地导致，”他说。

在这个过程中，重要的是围绕孢子囊脚的棕色环状结构。这个结构直到现在还没有名字。“这枚戒指在显微镜下清晰可辨。据我们所知，它最后一次描述是在1909年由德国植物学家威廉·洛希(Wilhelm Lorch)描述的，“Lüth说。“所以这就是为什么我们称它为Lorch Ring。它将生长素信号与用于固定孢子胶囊的机械特性相结合。

回想起来，研究人员表示，他们对PINC的功能在这么长时间内仍然未知并不感到惊讶。Reski解释说：“我们没有怀疑生长素或运输PIN蛋白的生长素在苔藓的繁殖力中起作用。他接着说，“再加上这种影响仅限于微观结构——你真的需要非常仔细地观察。

雷斯基说，他现在希望对苔藓和其他植物的进一步研究可以建立在这些结果的基础上。“一个全新的研究领域可能来自此，”Reski说。