Sexuelle Reproduktion in Zygnematophyceae (Charophyta)

In diesem Projekt werden Grünalgen aus der Klasse der Zygnematophyceae untersucht, welche die nächsten lebenden Verwandten der Landpflanzen darstellen. Der Grund für deren evolutionären Erfolg ist noch weitgehend unbekannt, aber es gibt bereits zahlreiche Untersuchungen über die vegetativen Überlebensstrategien dieser Algen. Während junge, frisch geteilte Zellen nicht besonders stresstolerant sind, wandeln sich Zellen mit zunehmender Alterung in reife, vegetative Dauerstadien (Akineten) um, die Fette und andere Speicherstoffe einlagern um das Überdauern der Winterruhe zu ermöglichen. Auch gegen abiotischen Stress wie Austrocknung und ultraviolette Strahlung sind Akineten geschützt. Im Gegensatz dazu ist die sexuelle Reproduktion, welche durch Konjugation erfolgt, nur wenig erforscht. Bei diesem Prozess legen sich die Zellen von zwei Algenfäden dicht aneinander, bilden Kopulations-Schläuche und der Inhalt beider Zellen verschmilzt zu einer Zygote. Diese Zygoten machen danach eine Reifung durch und wandeln sich zu einem Dauerstadium, einer sogenannten Zygospore um. Dabei wird vermehrt Zellwandmaterial gebildet, eine dreischichtige Wandstruktur entsteht welche die Zygosporen sehr resistent gegenüber Umwelteinflüssen machen. Deshalb können Zygosporen ungünstige Bedingungen über längere Zeiträume hinaus überdauern als dies den vegetativ gebildeten Akineten möglich ist. Ein Schlüssel dafür scheint die Ausbildung einer speziellen wasserabweisenden Schichte in der Zygosporenwand zu sein, die Mesospor genannt wird und derzeit noch unbekannte hochpolymere Substanzen enthält, wie sie vergleichbar beispielsweise aus Pollenkörnern höherer Pflanzen bekannt sind. Die Erforschung dieser Substanzen mit unterschiedlichen Methoden ist eine zentrale Fragestellung in diesem Projekt. Dieses Projekt soll Aufschlüsse über die gesamte sexuelle Reproduktion (Konjugation, Zygosporenreifung und anschließende Auskeimung) von Zygnematophyceae liefern, und untersuchen ob diese Strategien in Zusammenhang mit ihrem Erfolg an Land gebracht werden können. Das Forschungsteam aus Österreich wird gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern aus Deutschland und den USA, diesen Fragestellungen mit phylogenetischen-, physiologischen-, ultrastrukturellen, molekularen und biochemisch-analytischen Verfahren nachgehen. Durch die erzielten Ergebnisse sind neue Erkenntnisse im Verständnis des Landganges der Pflanzen zu erwarten.