In der vorliegenden Arbeit wurden mit den Analysen zum Einfluss von Cd(II) auf die Expression von Genen der Cystein- und Glutathion-Biosynthese erstmals molekularbiologische Untersuchungen an einem Moos unter Schwermetall-Stress durchgeführt. Bisherige Studien wurden ausschließlich an höheren Pflanzen vorgenommen. Da diese unter Schwermetall-Stress Phytochelatine (PC) bilden, war die Untersuchung einer niederen Pflanze, welche von Natur aus keine PC synthetisiert, von großem Interesse. Bereits in früheren Studien wurde nachgewiesen, dass schwermetallgestresste Moose einen Anstieg des Glutathionspiegels aufweisen. Aufgrund dieser Beobachtungen wird eine entscheidende Rolle von Glutathion (GSH) als Chelator zur Schwermetall-Detoxifikation bei Bryophyten postuliert. Weil es auch in Cd(II)-behandelten Physcomitrella patens zu einer Erhöhung des GSH-Pools kommt, stand die Charakterisierung der Transkription von Genen der Sulfatassimilation und GSH-Biosynthese im Mittelpunkt der Arbeit. Zudem sollten Faktoren untersucht werden, welche bereits in der Literatur mit der Schwermetall-Homöostase in Verbindung gebracht wurden. Hierbei war die Gentranskription von Metallothioneinen und GSH-S-Transferasen von großer Bedeutung. Untersuchungen zur Expression von Genen, die Enzyme der Redox-Homöostase kodieren, sollten klären, ob Cd(II) oxidativen Stress verursacht. Die Resultate wurden durch Bestimmung des als Marker für den Redox-Status bezeichneten GSH/GSSG-Verhältnisses ergänzt. Den Ergebnissen der Transkriptionsstudien wurden Untersuchungen zur Aktivität von Enzymen der Cys- und GSH-Biosynthese bzw. Glutathion-S-Transferasen beigestellt. Da die Ergebnisse zur Genexpression und Enzymaktivität nur auf die intrazellulär wirksame Cd(II)-Konzentration zurückzuführen sind, war eine Bestimmung der Cd(II)-Adsorption und Cd(II)-Bioakkumulation von P. patens notwendig. Die Studien wurden durch Untersuchungen zur Vitalität und zellulären Cd(II)-Verteilung ergänzt. |