Der Schutz vor der Austrocknung ist entscheidend für das Überleben von Landpflanzen. Es hat sich eine Reihe von Anpassungen entwickelt, die den Wasserverlust aus Pflanzenkörpern verringern (z. B. Kutikula, Rinde, Trichome, Schuppen). Von diesen Strukturen ist die Pflanzencuticula allgegenwärtig und kommt in Taxa aller Hauptlinien von Landpflanzen vor, z. B. Moose, Farne, Gymnospermen, Ginkgo und Angiospermen. Die Kutikula besteht aus Schichten der Biopolymere Cutin/Cutan und Wachsen, die die äußersten Schichten der Zellwand bedecken und durchdringen und so den Wasserverlust verringern.
Die Kutikulafunktion im Zusammenhang mit Wasserverlust wurde hauptsächlich bei Angiospermen und weniger bei anderen Pflanzenlinien untersucht. Kutikula auf den blättrigen Gametophyten von Moosen können auch dazu beitragen, den Wasserverlust zu verringern. Ein neues Papier rein Annals of Botany zeigt, dass die Kutikula auf dem Gametophyten des mütterlichen Mooses eine entscheidende Rolle bei der Verringerung des Dehydratisierungsstresses bei der Entwicklung von Sporophytennachkommen spielt. Ohne die Calyptra-Cuticula stört die Dehydration während der frühen Entwicklung die Sporophytenreifung, was zu einem verringerten Überleben, erhöhten Gewebeschäden, unvollständiger Sporophytenentwicklung, mehr Peristomfehlbildungen und einer verringerten Sporenproduktion führt. Daher ist der Schutz der Calyptra-Cuticula entscheidend für die Maximierung der Sporophyten-Fitness und liefert eine funktionelle Erklärung für die Calyptra-Retention über Moose hinweg. Die Kutikula auf der mütterlichen Calyptra ist analog zu den Kutikulaschichten, die von den mütterlichen Sporophyten von Angiospermen auf Früchten und Samen bereitgestellt werden, die diese Organe vor Austrocknung schützen. Somit kann die Moos-Calyptra das früheste Auftreten von mütterlichem Schutz durch strukturelle Versorgung einer Kutikula in grünen Pflanzen darstellen.
Der Austrocknungsschutz durch eine mütterliche Kutikula verbessert die Fitness des Nachwuchses im Moos Funaria hygrometrica. Ann Bot (2013) 111 (5): 781-789. doi: 10.1093/aob/mct033
Bei Moosen stehen die Sporophyten-Nachkommen während ihrer gesamten Lebensspanne in Kontakt mit dem mütterlichen Gametophyten, werden von diesem ernährt und sind teilweise von ihm umgeben. In der frühen Entwicklungsphase ist der Moos-Sporophyt von der Kalyptra bedeckt, einer Kappe aus mütterlichem Gametophytengewebe mit einer mehrschichtigen Kutikula. In dieser Studie werden die Auswirkungen der Entfernung der mütterlichen Kalyptra-Kutikula in Kombination mit Trockenstress auf die Fitness der Sporophyten-Nachkommen experimentell untersucht. Funaria hygrometricawurden Calyptra-Nagelhautwachse durch chemische Extraktion entfernt und Personen einem kurzfristigen Dehydratisierungsereignis ausgesetzt. Sporophyten wurden zur Vervollständigung der Entwicklung in eine hohe Luftfeuchtigkeit zurückgebracht, und dann wurden Aspekte des Überlebens, der Entwicklung, der funktionellen Morphologie und der Fortpflanzungsleistung der Sporophyten gemessen.
Es wurde festgestellt, dass die Entfernung der Kalyptrakutikula bei niedriger Luftfeuchtigkeit die Fitness von Moossporophyten erheblich beeinträchtigt. Dies führt zu verringerter Überlebensrate, verstärkten Gewebeschäden, unvollständiger Sporophytenentwicklung, vermehrten Peristomfehlbildungen und reduzierter Reproduktionsrate. Diese Studie liefert den bisher stärksten Beweis dafür, dass die Struktur der Kalyptrakutikula den unreifen Moossporophyten vor Austrocknung schützt. Die Investition in eine mütterliche Kalyptra mit mehrschichtiger Kutikula erhöht die Fitness der Nachkommen und liefert eine funktionelle Erklärung für den Erhalt der Kalyptra bei Moosen. Die Mooskalyptra könnte das früheste Beispiel für mütterlichen Schutz durch die strukturelle Bereitstellung einer Kutikula bei grünen Pflanzen darstellen.
