Ein Team um Jauregui-Lazo hat sich kürzlich intensiv mit der komplexen Beziehung zwischen Morphologie und Funktionalität bei Moosen befasst. Im Gegensatz zu Gefäßpflanzen haben Moose weder innere Röhren, um Wasser durch ihren Körper zu transportieren, noch Wurzeln, um es aufzunehmen. Jauregui-Lazo und Kollegen haben eine Studie veröffentlicht AoB PLANTS Untersuchung die Wasserleitungs- und Speicherfähigkeiten einer Moosgattung, Syntrichie. Diese Forschung gibt uns Einblicke in die Art und Weise, wie sich diese Pflanzen an unterschiedliche Umgebungen angepasst haben, indem sie untersucht, wie sie Wasser aufnehmen, transportieren und speichern – ein lebenswichtiger Aspekt für das Überleben einer Pflanzengruppe, die oft in schwierigen Lebensräumen vorkommt.

Ein Bild eines Syntrichia-princeps-Blattes, links mit Mikroskop-Nahaufnahmen des Blattes im trockenen und nassen Zustand.
(A) Blatt von S. Princeps Zeigt die Unterscheidung zwischen laminaren und hyaliner Basalzellen sowie Haarspitze, Costa und Rand an. (B, C) Rasterelektronenmikroskopbilder von trockenem S. papillosissima zeigen die länglichen und perforierten Basalzellen (B) und Papillen im Querschnitt (C). (D–F) Umwelt-Rasterelektronenmikroskopbilder der Benetzung S. Princeps Zeigt das Anfangsstadium der Hydratation in den hyaliner Basalzellen (D), den laminaren Zellen (E) und den Zwischenräumen zwischen den Papillen (F). Hellblaue Dreiecke zeigen die Kapillarräume an, die mit dem freien Wasser in Kontakt stehen. Quelle: Jauregui-Lazo et al. 2023.

Die Forscher enthüllten faszinierende Details über die Wasserverhältnisse in Syntrichie, ein Moos, das über einen als Ektohydrie bekannten Prozess Wasser nach außen transportieren und speichern kann. Mithilfe fortschrittlicher Mikroskopietechniken und experimenteller Ansätze entdeckten sie, dass einzelne Arten einzigartige morphologische Merkmale aufweisen, die zu ihrer jeweiligen Wasserleitungs- und -speicherfähigkeit beitragen. Im 11 Syntrichie Bei den untersuchten Arten stellten die Wissenschaftler erhebliche Unterschiede in der Wasserspeicherkapazität, der Geschwindigkeit der Wasserleitung und dem Hydratationsgrad fest. Die Implikationen dieser Erkenntnisse sind tiefgreifend und eröffnen ein Fenster zum Verständnis der evolutionären und ökologischen Kompromisse, mit denen diese Moose konfrontiert sind.

Syntrichie Die Beziehung von Moosen zum Wasser ist eng mit ihren unterschiedlichen ökologischen Nischen verknüpft. Ihre Fähigkeit, Wasser von der Basis des Stängels zu den Blättern zu leiten, ermöglicht es ihnen, auch in schwierigen Umgebungen zu gedeihen. Dieser Prozess wird durch die Fülle an Kapillarräumen innerhalb der Pflanzen ermöglicht, die als „Autobahnen“ für den Wassertransport dienen. Allerdings ist die Funktion dieser Kapillaren nicht einfach. Ein komplexes Zusammenspiel von Faktoren, einschließlich der Zellanatomie, der Architektur des Stammes und der Gesamtdichte von Moosbüscheln, beeinflusst dramatisch deren Wirksamkeit bei der Wasserleitung.

Um ein umfassendes Verständnis dieses Prozesses zu erlangen, führten Jauregui-Lazo und Kollegen sorgfältige mikroskopische Studien durch und entwickelten experimentelle Modelle zur Beobachtung der Blätter des Syntrichie Spezies. Sie haben auch Hydratations-/Dehydrationskurven gemessen, um die Geschwindigkeit der Wasserleitung und Dehydrierung im Moos zu verstehen. Durch diesen Ansatz konnten sie die einzigartige Rolle verschiedener morphologischer Merkmale bei der Wasserleitung und -speicherung der Moose erkennen.

Ein Dreieck verbindet anatomische Merkmale, die Dichte der Stängel in einem Büschel und die Stängelarchitektur an den Knoten, verbunden durch externe Wasseraufnahme, -bewegung und -speicherung.
Abb. 6. Ein integriertes Modell für die externe Wasseraufnahme, -bewegung und -speicherung am Beispiel des Trockenlandmoos Syntrichie. Anatomische Merkmale der Blätter (z. B. Papillen), Stängelarchitektur (z. B. Mantelbasen) und Klumpenstruktur sind drei miteinander verbundene funktionelle Aspekte von Moosen, die die Wasserbeziehungen beeinflussen. Quelle: Jauregui-Lazo et al. 2023

Jauregui-Lazo und Kollegen schließen ihren Artikel mit den Worten:

Ektohydrie ist ein komplexes Phänomen, bei dem mehrere morphologische Faktoren in Raum und Zeit eine Rolle spielen. In einer aktuellen Umfrage hat Patiño et al. (2022) betonte, dass die Funktion morphologischer Merkmale wie Haarspitzen, Paraphyllien und Paraphysen in Bezug auf Fitness und physiologische Leistungsfähigkeit als eine von 50 grundlegenden Fragen in der Bryologie offen bleibt. Hier schlagen wir ein konzeptionelles Modell vor, um die externen Wasserbeziehungen von Moosen auf integrierte Weise zu analysieren (Abb. 6). Zukünftige Studien sind erforderlich, um Merkmale im Zusammenhang mit der externen Wasserleitung bei Moosen umfassender zu untersuchen. Darüber hinaus muss die Entwicklung der Umweltpräferenzen genauer untersucht werden. Sobald diese zusätzlichen Informationen verfügbar sind, sollten phylogenetische Vergleichsmethoden angewendet werden, um die evolutionären Ursprünge von Strukturmerkmalen in Bezug auf die zu diesem Zeitpunkt vorhandene Umwelt zu bestimmen. Auf diese Weise können wirklich adaptive Veränderungen in der Evolution entdeckt werden.

Jauregui-Lazo et al. 2023

LESEN SIE DEN ARTIKEL
Jauregui-Lazo, J., Wilson, M. und Mishler, BD (2023) „Die Dynamik der externen Wasserleitung im Trockenlandmoos Syntrichie" AoB PLANTS, 15(3), p. Junge025. Verfügbar um: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad025.