Das Moos Physcomitrella patens unter UV-Stress

Das Moos Physcomitrella patens ist ein Modellorganismus der Pflanzenwissenschaften, 2008 wurde das gesamte Genom sequenziert. Die Forschung auf den Gebieten des Salz-, Kälte-, Trocken- und Schwermetallstress sowie zellbiologische Versuche hinken aber bis heute den genetischen Erkenntnissen hinterher. Diese Diplomarbeit soll daher die Auswirkungen von UV-Strahlung auf die Cytomorphologie dieses Mooses aufzeigen. Die Moospflänzchen wurden als Sterilkulturen auf Agarplatten gezogen und wuchsen für vier Wochen unter konstanten Licht- und Temperaturverhältnissen (14 h Tag, 10 h Nacht; 25°C). Zusätzlich wurden sie mit UV-B (290-315 nm, Lichtintensität: 48 µMs-1 m-2) bestrahlt, um den Effekt eines Ozonlochs zu simulieren. Unterschiede zwischen bestrahlten und unbestrahlten Zellen wurden untersucht. Dafür wurde ein spezielles UV-Mikroskop verwendet, sowie weitere lichtmikroskopische Analysetechniken. Nach vierwöchiger Bestrahlung konnte man einen deutlichen morphologischen Effekt erkennen, die älteren und jüngere Pflänzchen verhalten sich im Wachstum unterschiedlich. Bei den älteren Pflanzen kommt es zu erhöhter Produktion von Biomasse und Protonema. Im Gegensatz dazu werden die jüngeren Pflanzen im Wachstum gehemmt und die bestrahlten Proben bilden kaum Biomasse und Protonema. Außerdem wurden die Proben mittels HPLC auf Anreicherung möglicher zusätzlichen sekundären Inhaltsstoffe getestet. Trotz der besseren Auflösung des speziellen UV-Mikroskops waren Unterschiede der bestrahlten Pflanzen im Vergleich mit der unbestrahlten Kontrolle kaum zu erkennen. Ergebnisse durch weitere zellbiologische Versuche deuten allerdings auf einen Einfluss der UV-Strahlung auf Chloroplasten, endoplasmatisches Retikulum und auf Aktinmikrofilamente hin.As a model organism in plant science, the moss Physcomitrella patens is an important species to investigate different types of stress and their influence on cellular processes and molecular pathways. In the last years most studies focused on genetic experiments and less attention was paid on environmental stress factors like temperature, drought and heavy metal stress, especially also in regard of cellbiological experiments. This diploma thesis shows the effects of supplemental UV-radiation on this moss. P. patens gametophytes were cultivated on sterile petri dishes under constant light and temperature conditions (290-315 nm, 14 h light / 10 h dark cycles; 25°C). The plantlets were exposed to supplemental artificial UV-radiation (light intensity: 48 µMs-1 m-2) for four weeks to evaluate the physiological responses of potential ozone depletion. Differences between radiated and control plants were investigated. A special UV-microscope and other lightmicroscopy methods were used. Changes on the morphological and the cellular level were documented with a specific UV microscope and other light microscopic methods. After four weeks of UV-B treatment, morphological effects were detected. Differences in growth could be observed in older and younger samples. The older plants produced more biomass and protonemata. In contrast, the exposure of juvenile stages of P. patens to supplemental UV-B resulted in a different reaction: we observed growth inhibition and nearly no protonemata were produced. HPLC experiments were performed to investigate the potential increase of secondary metabolites, for example benzoic acid. In spite of the better resolution of the UV-microscope the interpretation of the investigated cells was difficult, only minimal differences could be detected between the control and the UV-radiated cells. Further experiments of this thesis however indicate some effects of radiation on the chloroplasts, the endoplasmatic reticulum and the actinmicrofilaments