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Kleines Blasenmützenmoos Das Kleine Blasenmützenmoos Physcomitrium patens 1 auch Physcomitrella patens ist ein Laubmoos

Kleines Blasenmützenmoos

Das Kleine Blasenmützenmoos (Physcomitrium patens, auch Physcomitrella patens) ist ein Laubmoos aus der Familie der Funariaceae. Es dient als Modellorganismus in der Erforschung von Evolution, Entwicklung und Physiologie der Pflanzen.

Kleines Blasenmützenmoos

Kleines Blasenmützenmoos (Physcomitrella patens)

Systematik
Klasse: Bryopsida
Unterklasse: Funariidae
Ordnung: Funariales
Familie: Funariaceae
Gattung: Physcomitrella
Art: Kleines Blasenmützenmoos
Wissenschaftlicher Name
Physcomitrella patens
(Hedw.) Bruch & Schimp.

Merkmale Bearbeiten

Die Pflanzen werden bis 5 mm hoch und stehen in lockeren Herden. Die oberen Blätter sind vergrößert, breit lanzettlich und am Rand stumpf gezähnt. Die Blattrippe endet knapp unterhalb der Blattspitze. Die Laminazellen sind groß und rhombisch.

Physcomitrella patens ist ein kleistokarpes Moos. Die Kapsel besitzt keinen Deckel, ist kugelig mit einer kurzen Spitze. Sie steht auf einer kurzen Seta und ist von den Blättern umschlossen.

Die Art ist sehr kurzlebig, sie vollführt ihren Lebenszyklus in nur vier Wochen.

Verbreitung und Standorte Bearbeiten

Die Art kommt in Eurasien und Nordamerika vor. Sie wächst auf verschlammten oder tonigen Böden, vor allem an trockengefallenen Flussufern und abgelassenen Teichen. In höheren Lagen fehlt sie.

Entwicklung Bearbeiten

Die haploide Meiospore keimt unter Einfluss von Licht und Wasser zum fädigen Protonema (gelegentlich auch „Vorkeim“ oder, insbesondere in der alten Literatur, „Confervenfäden“ genannt), das zunächst aus Chloronemazellen besteht. Unter dem Einfluss von Auxin differenziert dieses zu Caulonemazellen. Beide Zelltypen wachsen durch einschneidige Scheitelzellen. Das Protonema stellt die juvenile Form des Gametophyten dar. Der unter dem Einfluss von Cytokinin erfolgende Übergang zum Wachstum mittels dreischneidiger Scheitelzellen, der Induktion der Moosknospe, markiert den Übergang zum adulten Gametophyten, dem in Stämmchen, Blättchen und Rhizoide gegliederten Moospflänzchen (siehe auch Thallus). Da dieses terminal die Gametangien, die weiblichen Archegonien und männlichen Antheridien trägt (Physcomitrella patens ist monözisch), nennt man diese Moospflänzchen im Fachausdruck auch Gametophoren. Die Induktion der Gametangien erfolgt bei Physcomitrella im Kurztag und bei niedrigen Temperaturen. Jedes Archegonium enthält eine Eizelle. Die Befruchtung der Eizelle durch die frei beweglichen Spermatozoide erfordert eine Verbindung von Archegonium und Antheridium durch Wasser, zum Beispiel durch einen Tautropfen. Der sich im Archegonium entwickelnde Embryo stellt den diploiden Sporophyten (die „Mooskapsel“) dar. Er lebt epiphytisch auf dem Gametophor und wird durch diesen ernährt. Physcomitrella trägt maximal eine Sporenkapsel pro Gametophor, das heißt, von den mehreren befruchtungsfähigen Archegonien pro Gametophor entwickelt sich nur eines zum reifen Sporophyten. Der sich im Archegonium entwickelnde Sporophyt zerreißt beim Wachsen das Archegonium. Der Archegonienhals verbleibt locker mit dem Sporophyten verbunden – dieser Rest wird als Kalyptra bezeichnet. Nach unten ist der Sporophyt über ein „Stielchen“, die Seta, mit dem Gametophor verbunden. Bei Physcomitrella patens ist die Seta sehr kurz und der Sporophyt sekundär reduziert; er ist kleistokarp. Dies bedeutet, dass die sich nach der Meiose im Sporophyten gebildeten Meiosporen nicht durch eine vorherbestimmte Öffnung den Sporophyten verlassen, sondern dass dieser zerreißen oder platzen muss, um die Sporen freizulassen.

Modellorganismus Bearbeiten

Physcomitrella patens wird als Modellorganismus verwendet, da sie die einzige bekannte Pflanze mit sehr effizienter Homologer Rekombination ist. In dieser Eigenschaft gleicht P. patens der Bäckerhefe. Durch diese Technik des Gene-Targeting kann ein DNA-Fragment an einer vorher bestimmten Stelle des Genoms integriert werden. Die so erzeugten Knockout-Moose sind hilfreich bei der Aufklärung der Funktion von Genen. Diese Technik nennt man Reverse Genetik. So können Fragen zur Evolution der Pflanzen gelöst werden. Das Genom von P. patens mit rund 500 Millionen Basenpaaren (Mbp), die in 27 Chromosomen organisiert sind, wurde im Jahr 2007 komplett sequenziert. Die Anzahl der Gene wurde mit 34.835 bestimmt.

Daneben hat P. patens Bedeutung in der Biotechnologie, zum Beispiel in der Produktion von Arzneistoffen, in einem von Ralf Reski entwickelten Moosbioreaktor.

Verschiedene Ökotypen, Mutanten sowie transgene Stämme von P. patens sind im International Moss Stock Center hinterlegt.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Rafael Medina, Matthew G. Johnson, Yang Liu, Norman J. Wickett, A. Jonathan Shaw: Phylogenomic delineation of Physcomitrium (Bryophyta: Funariaceae) based on targeted sequencing of nuclear exons and their flanking regions rejects the retention of Physcomitrella, Physcomitridium and Aphanorrhegma. In: Journal of Systematics and Evolution. Band 57, Nr. 4, 2019, ISSN 1759-6831, S. 404–417, doi:10.1111/jse.12516 (wiley.com [abgerufen am 10. November 2021]).
  2. Tanja Egener, José Granado, Marie-Christine Guitton, Annette Hohe, Hauke Holtorf, Jan M. Lucht, Stefan A. Rensing, Katja Schlink, Julia Schulte, Gabriele Schween, Susanne Zimmermann, Elke Duwenig, Bodo Rak & Ralf Reski: High frequency of phenotypic deviations in Physcomitrella patens plants transformed with a gene-disruption library. In: BMC Plant Biology. 2. Jahrgang, 2002, S. 6, doi:10.1186/1471-2229-2-6, PMID 12123528, PMC 117800 (freier Volltext) – (biomedcentral.com).
  3. ↑ Jan-Peter Frahm, Wolfgang Frey, J. Döring: Moosflora. 4., neu bearbeitete und erweiterte Auflage (UTB für Wissenschaft, Band 1250). Ulmer, Stuttgart 2004, ISBN 3-8001-2772-5
  4. Jan-Peter Frahm: Biologie der Moose. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg und Berlin 2001, S. 122. ISBN 3-8274-0164-X
  5. ↑ Ralf Reski (1998): Development, genetics and molecular biology of mosses. Botanica Acta 111, 1-15.
  6. ↑ Eva L. Decker, Wolfgang Frank, Eric Sarnighausen, Ralf Reski (2006): Moss systems biology en route: Phytohormones in Physcomitrella development. Plant Biology 8, 397–406.
  7. ↑ Annette Hohe, Stefan A. Rensing, Manuel Mildner, Daniel Lang, Ralf Reski (2002): Day length and temperature strongly influence sexual reproduction and expression of a novel MADS-box gene in the moss Physcomitrella patens. Plant Biology 4, 595–602.
  8. Ralf Reski (1998): Physcomitrella and Arabidopsis: the David and Goliath of reverse genetics. In: Trends in Plant Science. Bd. 3, S. 209–210. doi:10.1016/S1360-1385(98)01257-6
  9. Ralf Reski und Wolfgang Frank (2005): Moss (Physcomitrella patens) functional genomics – Gene discovery and tool development with implications for crop plants and human health. In: Briefings in Functional Genomics and Proteomics. Bd. 4, S. 48–57. PDF@1@2Vorlage:Toter Link/bfgp.oxfordjournals.org (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im November 2018. Suche in Webarchiven.)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.
  10. ↑ Rensing, S. A. et al. (2008): The Physcomitrella genome reveals evolutionary insights into the conquest of land by plants. In: Science. Bd. 319, Nr. 5859, S. 64–69, doi:10.1126/science.1150646.
  11. Ralf Reski, Merle Faust, Xiao-Hui Wang, Michael Wehe, Wolfgang O. Abel (1994): Genome analysis of the moss Physcomitrella patens (Hedw.)B.S.G.. Molecular and General Genetics 244, 352-359, doi:10.1007/BF00286686.
  12. Komplettes Proteom bei UniProt.
  13. K.B.: greenovation - ein kleines Moos arbeitet erfolgreich als Proteinbiofabrik. (Memento des Originals vom 13. Oktober 2011 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.bio-pro.de

Weblinks Bearbeiten

Commons: Physcomitrella patens – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
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Veröffentlichungsdatum:
Das Kleine Blasenmutzenmoos Physcomitrium patens 1 auch Physcomitrella patens ist ein Laubmoos aus der Familie der Funariaceae Es dient als Modellorganismus in der Erforschung von Evolution Entwicklung und Physiologie der Pflanzen Kleines BlasenmutzenmoosKleines Blasenmutzenmoos Physcomitrella patens SystematikKlasse BryopsidaUnterklasse FunariidaeOrdnung FunarialesFamilie FunariaceaeGattung PhyscomitrellaArt Kleines BlasenmutzenmoosWissenschaftlicher NamePhyscomitrella patens Hedw Bruch amp Schimp Inhaltsverzeichnis 1 Merkmale 2 Verbreitung und Standorte 3 Entwicklung 4 Modellorganismus 5 Einzelnachweise 6 WeblinksMerkmale Bearbeiten nbsp Kleistokarper Sporophyt Sporenkapsel von Physcomitrella patens nbsp Axenische In vitro Kultivierung von Physcomitrella patens nbsp Protonemazellen des Laubmooses Physcomitrella patens nbsp Moosbioreaktor mit Physcomitrella patens nbsp Vier verschiedene Okotypen von Physcomitrella patens aus der Kollektion des IMSC nbsp Vom Physcomitrella Wildtyp A abgeleitete Phanotypen B D 2 Die Pflanzen werden bis 5 mm hoch und stehen in lockeren Herden Die oberen Blatter sind vergrossert breit lanzettlich und am Rand stumpf gezahnt Die Blattrippe endet knapp unterhalb der Blattspitze Die Laminazellen sind gross und rhombisch 3 Physcomitrella patens ist ein kleistokarpes Moos Die Kapsel besitzt keinen Deckel ist kugelig mit einer kurzen Spitze Sie steht auf einer kurzen Seta und ist von den Blattern umschlossen 3 Die Art ist sehr kurzlebig sie vollfuhrt ihren Lebenszyklus in nur vier Wochen 4 Verbreitung und Standorte BearbeitenDie Art kommt in Eurasien und Nordamerika vor Sie wachst auf verschlammten oder tonigen Boden vor allem an trockengefallenen Flussufern und abgelassenen Teichen In hoheren Lagen fehlt sie 3 Entwicklung BearbeitenDie haploide Meiospore keimt unter Einfluss von Licht und Wasser zum fadigen Protonema gelegentlich auch Vorkeim oder insbesondere in der alten Literatur Confervenfaden genannt das zunachst aus Chloronemazellen besteht 5 Unter dem Einfluss von Auxin differenziert dieses zu Caulonemazellen 6 Beide Zelltypen wachsen durch einschneidige Scheitelzellen Das Protonema stellt die juvenile Form des Gametophyten dar 5 Der unter dem Einfluss von Cytokinin erfolgende Ubergang zum Wachstum mittels dreischneidiger Scheitelzellen der Induktion der Moosknospe 6 markiert den Ubergang zum adulten Gametophyten dem in Stammchen Blattchen und Rhizoide gegliederten Moospflanzchen siehe auch Thallus Da dieses terminal die Gametangien die weiblichen Archegonien und mannlichen Antheridien tragt Physcomitrella patens ist monozisch nennt man diese Moospflanzchen im Fachausdruck auch Gametophoren Die Induktion der Gametangien erfolgt bei Physcomitrella im Kurztag und bei niedrigen Temperaturen 7 Jedes Archegonium enthalt eine Eizelle Die Befruchtung der Eizelle durch die frei beweglichen Spermatozoide erfordert eine Verbindung von Archegonium und Antheridium durch Wasser zum Beispiel durch einen Tautropfen Der sich im Archegonium entwickelnde Embryo stellt den diploiden Sporophyten die Mooskapsel dar Er lebt epiphytisch auf dem Gametophor und wird durch diesen ernahrt 5 Physcomitrella tragt maximal eine Sporenkapsel pro Gametophor das heisst von den mehreren befruchtungsfahigen Archegonien pro Gametophor entwickelt sich nur eines zum reifen Sporophyten 7 Der sich im Archegonium entwickelnde Sporophyt zerreisst beim Wachsen das Archegonium Der Archegonienhals verbleibt locker mit dem Sporophyten verbunden dieser Rest wird als Kalyptra bezeichnet Nach unten ist der Sporophyt uber ein Stielchen die Seta mit dem Gametophor verbunden Bei Physcomitrella patens ist die Seta sehr kurz und der Sporophyt sekundar reduziert er ist kleistokarp 5 Dies bedeutet dass die sich nach der Meiose im Sporophyten gebildeten Meiosporen nicht durch eine vorherbestimmte Offnung den Sporophyten verlassen sondern dass dieser zerreissen oder platzen muss um die Sporen freizulassen 5 Modellorganismus BearbeitenPhyscomitrella patens wird als Modellorganismus verwendet da sie die einzige bekannte Pflanze mit sehr effizienter Homologer Rekombination ist 8 In dieser Eigenschaft gleicht P patens der Backerhefe Durch diese Technik des Gene Targeting kann ein DNA Fragment an einer vorher bestimmten Stelle des Genoms integriert werden Die so erzeugten Knockout Moose sind hilfreich bei der Aufklarung der Funktion von Genen 9 Diese Technik nennt man Reverse Genetik So konnen Fragen zur Evolution der Pflanzen gelost werden Das Genom von P patens mit rund 500 Millionen Basenpaaren Mbp 10 die in 27 Chromosomen 10 organisiert sind wurde im Jahr 2007 komplett sequenziert Die Anzahl der Gene wurde mit 34 835 bestimmt 10 11 12 Daneben hat P patens Bedeutung in der Biotechnologie zum Beispiel in der Produktion von Arzneistoffen in einem von Ralf Reski entwickelten Moosbioreaktor 13 Verschiedene Okotypen Mutanten sowie transgene Stamme von P patens sind im International Moss Stock Center hinterlegt Einzelnachweise Bearbeiten Rafael Medina Matthew G Johnson Yang Liu Norman J Wickett A Jonathan Shaw Phylogenomic delineation of Physcomitrium Bryophyta Funariaceae based on targeted sequencing of nuclear exons and their flanking regions rejects the retention of Physcomitrella Physcomitridium and Aphanorrhegma In Journal of Systematics and Evolution Band 57 Nr 4 2019 ISSN 1759 6831 S 404 417 doi 10 1111 jse 12516 wiley com abgerufen am 10 November 2021 Tanja Egener Jose Granado Marie Christine Guitton Annette Hohe Hauke Holtorf Jan M Lucht Stefan A Rensing Katja Schlink Julia Schulte Gabriele Schween Susanne Zimmermann Elke Duwenig Bodo Rak amp Ralf Reski High frequency of phenotypic deviations in Physcomitrella patens plants transformed with a gene disruption library In BMC Plant Biology 2 Jahrgang 2002 S 6 doi 10 1186 1471 2229 2 6 PMID 12123528 PMC 117800 freier Volltext biomedcentral com a b c Jan Peter Frahm Wolfgang Frey J Doring Moosflora 4 neu bearbeitete und erweiterte Auflage UTB fur Wissenschaft Band 1250 Ulmer Stuttgart 2004 ISBN 3 8001 2772 5 Jan Peter Frahm Biologie der Moose Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg und Berlin 2001 S 122 ISBN 3 8274 0164 X a b c d e Ralf Reski 1998 Development genetics and molecular biology of mosses Botanica Acta 111 1 15 a b Eva L Decker Wolfgang Frank Eric Sarnighausen Ralf Reski 2006 Moss systems biology en route Phytohormones in Physcomitrella development Plant Biology 8 397 406 a b Annette Hohe Stefan A Rensing Manuel Mildner Daniel Lang Ralf Reski 2002 Day length and temperature strongly influence sexual reproduction and expression of a novel MADS box gene in the moss Physcomitrella patens Plant Biology 4 595 602 Ralf Reski 1998 Physcomitrella and Arabidopsis the David and Goliath of reverse genetics In Trends in Plant Science Bd 3 S 209 210 doi 10 1016 S1360 1385 98 01257 6 Ralf Reski und Wolfgang Frank 2005 Moss Physcomitrella patens functional genomics Gene discovery and tool development with implications for crop plants and human health In Briefings in Functional Genomics and Proteomics Bd 4 S 48 57 PDF 1 2 Vorlage Toter Link bfgp oxfordjournals org Seite nicht mehr abrufbar festgestellt im November 2018 Suche in Webarchiven nbsp Info Der Link wurde automatisch als defekt markiert Bitte prufe den Link gemass Anleitung und entferne dann diesen Hinweis a b c Rensing S A et al 2008 The Physcomitrella genome reveals evolutionary insights into the conquest of land by plants In Science Bd 319 Nr 5859 S 64 69 doi 10 1126 science 1150646 Ralf Reski Merle Faust Xiao Hui Wang Michael Wehe Wolfgang O Abel 1994 Genome analysis of the moss Physcomitrella patens Hedw B S G Molecular and General Genetics 244 352 359 doi 10 1007 BF00286686 Komplettes Proteom bei UniProt K B greenovation ein kleines Moos arbeitet erfolgreich als Proteinbiofabrik Archivierte Kopie Memento des Originals vom 13 Oktober 2011 im Internet Archive nbsp Info Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht gepruft Bitte prufe Original und 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