title: Kupferstress in Moosen
Creators: name: Antreich, Sebastian
Publisher: name: :none
Year: 2015

description: Kupfer, obwohl ein essentieller Mikronährstoff, ist in großen Mengen toxisch für Pflanzen. Ausschlussmechanismen, wie sie von höheren Pflanzen bekannt sind, können bei Moosen aufgrund der unterschiedlichen Anatomie nicht zur Wirkung kommen. Dennoch gibt es auch bei den Moosen Gattungen, die sich gegen den Kupferstress angepasst haben und auf kupferhaltigem Substrat - z.B. ehemalige Bergbauhalden - wachsen. In dieser Arbeit wurde die Auswirkung des Kupfers auf Morphologie, Chlorophyll a/b-Verhältnis und oxidativen Stresslevel in der kupfersensitiven Art Aphanoreghma patens und in den zwei kupfertoleranten Arten Mielichhoferia elongata und Pohlia drummondii untersucht. Die Moose wuchsen auf Medien, angereichert mit 0,1 mM CuCl2, 0,1 mM CuSO4, 0,1 mM oder 10 mM CuEDTA. Wuchshöhe, Kupferaufnahme und oxidativer Stress wurden nach sechs Wochen Kupferbehandlung untersucht. Zellgröße und Chlorophyll wurden zusätzlich in der ersten Woche Kupferbehandlung und nach sechs Wochen Regeneration auf kupferfreiem Medium gemessen. A. patens zeigte bei der Zugabe von CuCl2 und CuSO4 ein reduziertes Wachstum und eine stärkere Färbung durch Sauerstoffradikale; auch war viel mehr Kupfer entlang des Stämmchens angereichert. Bei den beiden angepassten Moosen M. elongata und P. drummondii zeigte das Kupfer einen fördernden Effekt in der Wuchshöhe. Außerdem waren die Kupferanreicherungen nur in der Basis des Stämmchens vorzufinden, wobei bei M. elongata die Kupfermenge entlang des Stämmchens viel schneller abnahm als bei P. drummondii. In den Versuchsansätzen mit CuEDTA hatte A. patens größere Pflanzen als auf kupferfreiem Medium. Außerdem war trotz der - in allen Moosarten gefundenen - hohen Anreicherung weniger oxidativer Stress vorhanden. M. elongata zeigte viel mehr Stress und auch verhältnismäßig mehr Chlorophyll b als in der Kontrolle. Allen Arten gemein war aber eine starke Vergrößerung der Zellen und eine Verschiebung zum Chlorophyll a in der Regeneration der CuEDTA-Ansätze. Es konnte gezeigt werden, dass die kupfertoleranten Arten M. elongata und P. drummondii gegenüber der kupfersensitiven Art A. patens besser an CuCl2 und CuSO4 angpasst sind. Bei den CuEDTA-Verbindungen reagiert M. elongata deutlich schlechter auf diese Kupferverbindung als A. patens.
description: Copper, although an essential micronutrient, is generally toxic in large quantities. In mosses, the exclusion mechanisms known from higher plants can not be applied analogously due to the different morphology. Nevertheless, there are some genres that are apparently equipped to tolerate this heavy metal stress and naturally occur on copper-containing substrate - eg. Former mining heaps. In this work, the effects of copper on morphology, Chlorophyll a/b ratio and oxidative stress levels were examined in the copper-sensitive species Aphanoreghma patens and the two copper-tolerant species Mielichhoferia elongata and Pohlia drummondii. The mosses were growing on medium supplemented with 0.1 mM CuCl2, 0.1 mM CuSO4, 0.1 mM or 10 mM CuEDTA. Growth height, copper uptake and oxidative stress were examined after six weeks treatment with copper. Cell size and Chlorophyll a/b ratio were additionally measured in the first week of copper treatment and after six weeks of regeneration on copper-free medium. A. patens showed reduced growth as well as increased staining by oxygen radicals in the CuCl2 and CuSO4 treatments; there was also highly enriched copper found along the stems. In the two adapted mosses M. elongata and P. drummondii the copper showed, however, a beneficial effect for plant height. In addition, the copper enrichments were found only in the base of the stems. In M. elongata a much faster decrease in the amount of copper along the stems was measured than in P. drummondii. In treatments with CuEDTA, A. patens had larger plants than in the copper-free medium. Despite the high enrichment of copper, which was found in all moss-species, there was less oxidative stress observeable. M. elongata also showed large plants, but it had much more stress and also relatively more chlorophyll b than in the control. Common in all species was a strong increase in cellsize and a strong shift to more chlorophyll a in the regeneration after CuEDTA treatments. It could be shown that the copper-tolerant species M. elongata and P. drummondii were better adapted to the CuCl2 and CuSO4 than the copper-sensitive species A. patens. In CuEDTA treatments, M. elongata responded more negatively to CuEDTA than A. patens.