Moose verlassen sich seit langem auf ausgeklügelte Mechanismen, um ihre Sporen zur Verbreitung und Fortpflanzung in den Wind abzugeben. Jetzt neue Forschungsergebnisse veröffentlicht in AoB PLANTS Wirft Licht auf die komplexen Wechselwirkungen hinter der Sporenfreisetzung bei einer Art mit einer einzigartigen „teleskopischen“ Öffnungsstruktur.

Die meisten Moose verwenden hygroskopische Peristomzähne – Strukturen, die sich als Reaktion auf Feuchtigkeit öffnen und schließen – um die Freisetzung von Sporen aus kapselartigen Sporophyten zu kontrollieren. Die spezifischen Ursachen der Sporenausscheidung wurden jedoch nicht vollständig verstanden Regmatodon declinatus, ein Moos mit einem speziellen „teleskopischen“ Peristomdesign.

Forschungsarten; (A) R. declinatus Anlage; (b) Teil des Pflanzenkörpers; (c) Seitenansicht der Kapsel; Die Kontraktionsregion der Kapselmündung; (d) Draufsicht auf die Peristome. Quelle: Wu et al. 2023

Mithilfe hochpräziser Messungen verfolgten Yanzhi Wu und Kollegen die hygroskopischen Bewegungen seiner inneren und äußeren Peristomzähne unter verschiedenen Bedingungen. Sie zählten auch die Anzahl der freigesetzten Sporen mit und ohne Umweltauslöser wie Wind und Feuchtigkeit.

Ihre Ergebnisse zeigten mehrere Schlüsselfaktoren, die die Sporenabgabe in diesem Moos steuern. Erstens stellten sie fest, dass die äußeren Peristomzähne deutlich kürzer sind als die inneren Zähne. Dies löst die teleskopische Öffnungsbewegung aus, bei der sich die Außenzähne schnell ausdehnen, während sie sich den zurückziehenden Innenzähnen nähern.

Überraschenderweise wurden allein durch die hygroskopische Öffnung des Peristoms nur sehr wenige Sporen freigesetzt. Erst wenn Wind eingeführt wurde, schossen die Sporen um das Hundertfache in die Höhe. Trockene Kapseln setzten außerdem etwa siebenmal mehr Sporen frei als feuchte.

„Bei Windstille wurden durchschnittlich 86 Sporen freigesetzt. Die Sporen wurden zufällig und sporadisch freigesetzt. Es gab keinen klaren Trend. Die Gesamtzahl der bei Wind freigesetzten Sporen war 124-mal höher als bei Windstille.“

Wu et al. 2023

Anschließend untersuchte das Team, was die Auswirkungen von Feuchtigkeit erklären könnte. Sie schlugen vor, dass getrocknete Kapselwände spröde werden und unter Einwirkung von Windeinwirkungen anfälliger für Risse werden – was im Wesentlichen dazu beiträgt, dass Sporen entkommen. Als sie dies testeten, stellten sie fest, dass beschädigte Kapseln die vollständige Freisetzung der Sporen ermöglichten.

Durch die Integration ihrer Ergebnisse schlugen die Forscher ein umfassendes „gekoppeltes Modell“ vor, das in der Sporenfreisetzung in R. declinatus gipfelt. Erstens lösen hygroskopische Peristombewegungen die Öffnung unter trockenen Bedingungen aus. Der Wind wirkt dann zusammen, um anhaftende Sporen zu lösen und möglicherweise ausgetrocknete Kapselwände aufzubrechen. Eine vollständige Sporenemission erfolgt erst, wenn alle Elemente zusammenpassen.

Die Studie liefert neue Einblicke in das komplexe Zusammenspiel kryptischer Sporenausbreitungsstrategien in Moosen. Es zeigt, dass die Natur mehrere synergistische Mechanismen nutzt, um den Fortpflanzungserfolg zu maximieren – selbst bei Arten mit ungewöhnlicher, spezialisierter Anatomie.

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Wu Y., Wang Z., Zhang Z. (2023) „Teleskopische Peristome, hygroskopische Bewegung und das Sporenfreisetzungsmodell von Regmatodon declinatus (Leskeaceae Bryophyta)" AoB PLANTS. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1093/aobpla/plad073