title: Drought stress and revival of mosses
Creators: name: Reimann, Jakob
Publisher: name: :none
Year: 2022

description: Das Dehydrations- und Rehydrations- verhalten von vier verschiedenen Moosarten Atrichum undulatum, Conocephalum conicum, Funaria hygrometrica und Physcomitrium patens wurde untersucht und untereinander verglichen. Diese Arten wurden ausgewählt, da sie sehr verbreitet sind und auch teilweise (P. patens) als Modellorganismus Relevanz haben. Die Studie vergleicht welche Moosarten resilienter gegenüber Austrocknung sind bzw. wie sehr sie austrocknen und sich danach aber dennoch wieder erholen können. Um diese Unterschiede festzustellen, wurde zuerst mittels Stereolichtmikroskop die Blattfläche eines einzelnen Gametophyten vermessen. Die Schrumpfung und die folgende Ausweitung der einzelnen Blätter konnten so über einen Zeitraum sehr detailreich bestimmt werden. Danach wurden auf zellulärer Ebene die Veränderungen der einzelnen Zellen betrachtet, auch mittels Stereolichtmikroskop. Es wurden Fläche, Länge und Breite der Zellen im hydrierten und im dehydrierten Zustand gemessen. Hier wurde dann festgestellt, dass manche Arten mehr schrumpfen als andere und in welcher Dimension diese schrumpfen. Es wurden hierbei signifikante Unterschiede zwischen den Arten festgestellt. Die Photosynthese Aktivität der Arten während der Dehydration und Rehydration wurde mittels eines Chlorophyll Fluorometer gemessen. Auch hier gab es teils signifikante Unterschiede im Verhalten der Arten in Bezug auf deren Photosynthese Aktivität. Die Photosynthese Rate wurde bei manchen Arten sehr schnell verringert, während es bei anderen länger dauerte. Manche Arten stellten ihre Photosynthese Rate wieder sehr schnell um und erholten sich auch in den anderen Experimenten schneller. Um zu überprüfen ob die Moosarten auch nach solch extremen Dürre Verhältnissen auch weiter Lebens- und Wachstumsfähig waren, wurden sie ausgetrocknet und dann wieder in ihrem gewohnten Medium angesetzt. Erstaunlicherweise waren zwei der getesteten Arten (A. undulatum, F. hygrometrica) sehr robust und wuchsen selbst nach 20 min starker Austrocknung wieder. Mit dem Stereomikroskop war es auch möglich 3D Aufnahmen der Zellen zu machen, bei diesen Aufnahmen war in manchen Arten Cytorrhyse zu sehen. Das waren auch die Arten die resilienter gegen Dehydration waren. Diese Arbeit hat das Ziel die Auswirkungen von Austrocknung anhand einer kleinen Gruppe von unterschiedlichen Moosarten zu untersuchen. Durch den Klimawandel werden Dürreperioden immer intensiver und Pflanzen müssen sich daran anpassen. Meine Arbeit zeigt, Moose sind ideale und leicht zu händelnde Modellsysteme, wenn es um diese Thematik geht.
description: This work aims to elucidate the effects of drought stress on the morphology and physiology of a small selection of bryophyte species as droughts are becoming more common and mosses could serve as very easy to handle model organisms. Four different bryophyte species were compared in their dehydration and rehydration behaviour. The mosses were compared in terms of shrinkage and regain of their leaf area, as well as, cell size (area), length and width and their photosynthetic activity. This study investigated the effects of dehydration and the ability to recover from this severe dehydration on different moss species. Those species were, Atrichum undulatum, Conocephalum conicum, Funaria hygrometrica and Physcomitrium patens. Light stereo microscopy was used for the leaf area and the cell area/width/length measurement. The photosynthetic activity measurement was determined with a “chlorophyll fluorometer IMAGING-PAM”. In all experiments the leafy gametophyte was examined. The tested species showed significant differences in their reaction to dehydration and the following rehydration. The tested moss species differed significantly in their ability to withstand drought stress. Those results were proven by the photosynthesis activity measurement. Overall, there were unexpected differences between the almost randomly picked species in their reaction to dehydration and rehydration. All mosses were very resilient to dehydration but some more than others. The statement that bryophytes can withstand dehydration to a high degree by (Proctor and Pence, 2002) is confirmed by this study. Different coping mechanisms of the moss species were found, some lost all their water within the cells very quickly while others contained their water relatively well within their cells. The same results were found in the photosynthesis activity measurement. Some species lower the photosynthesis activity very quickly and regain it quickly while others lower it much slower and do not regain it that fast. Significant correlations between the photosynthesis activity and the ability to survive severe drought were found. In the 3D recordings some species showed cytorrhysis, those species were also the most drought resilient species in the other experiments. No correlation was found between cell shape and their ability to withstand dehydration or recover from it. It was found that the only tested multilayered species (C. conicum) had the biggest problems in terms of coping with drought stress.