Schwermetall-Stress, hervorgerufen durch anthropogene Einflüsse, stellt eine wesentliche Problematik im pflanzlichen System dar. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, einen umfassenderen Einblick in die Mechanismen der Akkumulation und Detoxifikation der Schwermetalle Cd(II), Pb(II) und Zn(II) im aquatischen Moos F. antipyretica und deren intrazelluläre Wirkung auf die Vitalität (Photosynthese), den Schwefel- und Stickstoff-Stoffwechsel bei dieser niederen Pflanze zu gewinnen. Die Akkumulation der Schwermetalle Cd(II), Pb(II) und Zn(II) durch F. antipyretica ist ein zeit- und konzentrationsabhängiger Prozess. Es kommt zu einer schnellen Biosorption und einer langsameren, jedoch kontinuierlichen Aufnahme der Schwermetalle. Unterschiede zeigen sich in der Mobilität der Schwermetalle, wobei die Blattoberfläche eine Depotfunktion für Schwermetalle ausüben könnte Die Cd(II)-Akkumulation zweier Arten der Gattung Fontinalis (F. antipyretica/F. dalecarlica) wurde durch artspezifische Differenzen der Zellwandzusammensetzung aufgrund der verschiedenen Blattmorphologie beeinflusst. Cd(II), Pb(II) und Zn(II) inhibieren die Prozesse im PS II (Vitalität) und die Aminosäure- und Proteinbiosynthese (Einbau von getracertem Stickstoff - 15N), wobei Cd(II) >> Pb(II) > Zn(II). Elektronenmikroskopische Untersuchungen lassen die Schlussfolgerung zu, dass GSH bei der Komplexierung von Cd(II) im Zuge der Detoxifikation des Schwermetalls und dessen Transport in die Vakuole eine wichtige Bedeutung besitzen könnte. Kurzzeitiger Sulfatmangel (14 Tage) hat bei F. antipyretica keinen Einfluss auf die Erhöhung der GSH-Biosynthese infolge von Cd(II)-Stress. Längerfristiger Sulfatmangel (38 Tage) bewirkt nach Zugabe von Sulfat eine extrem schnelle Aktivierung des S-Metabolismus, was eine schnelle Reaktion auf gleichzeitige Belastung mit Cd(II) ermöglicht. Auch diese Ergebnisse zeigen, dass GSH eine wichtige Rolle bei der Entgiftung von Cd(II) zukommt und die Erhöhung der Sulfatassimilation eine grundlegende Voraussetzung für einen Anstieg des GSH-Gehaltes darstellt. Untersuchungen mit Xenobiotika (CDNB und NEM) weisen darauf hin, dass die Mechanismen der Detoxifikation von Cd(II) und Xenobiotika unterschiedlich sind. Die Befunde schließen jedoch die Beteiligung von GSH bei der Entgiftung von Cd(II) nicht grundsätzlich aus. |