Die Bedeutung der Stomata
Pflanzen können äußerlich eine einfache Struktur haben, die hauptsächlich aus Stamm, Blättern, Blüten und Wurzeln besteht. Intern gibt es jedoch eine ganze Welt komplexer Mechanismen, die zusammenarbeiten, um die verschiedenen physiologischen Aktivitäten auszuführen. Die Hauptkraft, die das Pflanzenwachstum antreibt, ist Wasser. Es ist der Hauptbestandteil der Pflanze und macht bei einigen Arten bis zu 95% ihrer Struktur aus., Wie kann Wasser für das Pflanzenwachstum verantwortlich sein?
Einfach ausgedrückt ist es das Medium, in dem alle komplexen chemischen Reaktionen auftreten, die auch für die Nährstoffaufnahme und-translokation verantwortlich sind. Wasser dringt hauptsächlich durch die Wurzeln in die Pflanze ein und wird dann zu den verschiedenen Organen transportiert, wobei Nährstoffe und Hormone in der gesamten Pflanze verteilt werden. Da wir die Bedeutung von Wasser für das Pflanzenwachstum festgestellt haben, ist es wichtig, die Bedeutung von Stomata, den Poren, die das Pflanzenwachstum antreiben, anzugeben. Also, was sind stomata?,
Einfach ausgedrückt, sie sind Öffnungen in der Oberfläche von Pflanzen, die sich hauptsächlich auf den Blättern, aber auch auf Stängeln und anderen Organen befinden. Sie sind Poren, die von spezialisierten Parenchymzellen umgeben sind, die als Schutzzellen bezeichnet werden. Stomata haben zwei Hauptfunktionen, nämlich den Gasaustausch, der als Eingang für Kohlendioxid (CO2) fungiert und den Sauerstoff (O2) freisetzt, den wir atmen. Die andere Hauptfunktion ist die Regulierung der Wasserbewegung durch Transpiration. Stomata variieren in Form und Größe, können sich ändern, um sich an die verschiedenen Umweltfaktoren anzupassen und so optimale Bedingungen für die Photosynthese zu gewährleisten.,
Quelle: Dr. Willem Van Cotthem, Universität Gent (Belgien)
Genau wie Tiere Atem -, Pflanzen-dies auch über die Spaltöffnungen. Der gasförmige Austausch, für den sie verantwortlich sind, erleichtert die Photosynthese, indem sie das essentielle CO2 einlassen. Kohlendioxid wird als Brennstoff verwendet, um die Photosynthese voranzutreiben, die Sauerstoff als Nebenprodukt erzeugt, das dann an die Atmosphäre abgegeben wird. Wie können Stomata die Photosynthese erleichtern? Sie können dies tun, indem sie eine wichtige Rolle bei der Transpiration spielen., Transpiration ist definiert als die Absorption von Wasser in die Pflanze, ihre Verteilung in ihr und ihre endgültige Freisetzung in die Atmosphäre aus den Arealteilen. Transpiration durch Stomata, schafft ein Wasserpotential innerhalb der Pflanze, was wiederum die passive Wasseraufnahme in den Wurzeln begünstigt, die dann durch das Xylem durch die Pflanze transportiert wird.
Zur Photosynthese benötigen Pflanzen sechs Moleküle Wasser und sechs Moleküle CO2, um Zucker und Sauerstoff zu produzieren., Daher spielen Stomata, wie erwähnt, eine integrale Rolle in Wasser und CO2, Eintritt in die Pflanze, wodurch die Photosynthese erleichtert wird.
Stomata regulieren Transpiration und CO2-Aufnahme, indem sie ihre Größe abhängig von den Umgebungssignalen ändern. Unter optimalen Bedingungen sind die Stomata weit offen und ermöglichen einen gasförmigen Austausch mit der Atmosphäre. Schutzzellen sind dafür verantwortlich, die Porengröße zu verändern, indem sie sich ausdehnen oder zusammenziehen, indem sie Stomata effektiv öffnen und schließen., Bei der Öffnung der Stomata wird aufgrund der Osmose, die von der Kaliumkonzentration in den Zellen abhängt, Wasser in die Schutzzellen gespült. Kalium gelangt und verlässt die Zellen durch aktiven Transport, abhängig von Umweltauslösern. Solche Auslöser umfassen Ionenaustausch, Temperatur, Licht, Hormonsignalisierung, CO2-Konzentration usw.
Damit sich Stomata öffnen können, wird Kalium aktiv zu den Vakuolen transportiert, was seine Konzentration in den Zellen erhöht, wodurch der Wassereintritt aufgrund von Osmose vorangetrieben wird, die Zellturgenz und-größe erhöht und die Poren freigelegt werden., Das Gegenteil tritt beim Stomatenverschluss auf, Kalium wird aus den Zellen transportiert, was das Wasser nach außen zieht, die Zellen auf der Pore kollabiert und effektiv schließt.
Stress ist der Hauptgrund für den Stomatenverschluss, da die Pflanze Abszisssäure (ABA) produziert, ein Pflanzenhormon, von dem bekannt ist, dass es viele Schlüsselprozesse reguliert, die an der Pflanzenentwicklung und Anpassung an biotische und abiotische Belastungen beteiligt sind. Bei Wasserstress durch Trockenheit oder Salzgehalt bewältigt die Pflanze den Stress, indem sie unnötigen Wasserverlust durch Stomata vermeidet., Physiologisch gesehen produziert die Pflanze Abszisinsäure (ABA), die den Stomatenverschluss signalisiert, indem sie an intrazelluläre lösliche ABA-bindende Proteine in Schutzzellen bindet, die dann zweite Botenstoffe wie ROS, Stickoxid und Ca2+ aktivieren auslösende Ionenkanäle, die letztendlich dazu führen, dass Wasser die Schutzzellen verlässt, wodurch ihre Größe schrumpft und an der Pore zusammenbricht und diese effektiv schließt.
Auf diese Weise kann die Pflanze Wasser sparen und unnötige Verluste vermeiden, bis das Spannungssignal reduziert ist, wodurch die Konzentration von ABA und seine Wirkung auf den Stomatenverschluss gesenkt werden., In ähnlicher Weise wurde beobachtet, dass die Pflanze ABA als Reaktion auf Krankheitserreger wie Pseudomonas syringae produzieren kann, die durch Stomata in die Pflanze gelangen können. Die Pflanze synthetisiert ABA, das einen stomatalen Verschluss induziert und eine weitere Pathogeninvasion vermeidet.
Stress wirkt sich negativ auf das Wachstum durch Stomatenverschluss aus, was wiederum die Photosynthese sowie die Wasser-und Hormonbewegung innerhalb der Pflanze stört und zu einem hormonellen Ungleichgewicht führt, das zu Wachstumsstörungen führt., Dies ist auf dem Feld weit verbreitet und verursacht immense agronomische Verluste, sowohl in Bezug auf Erträge als auch in Bezug auf die Fruchtqualität. Daher ist die Kontrolle von Stress auf physiologischer Ebene wichtig, um den Stomatenverschluss und die nachfolgenden Produktionsverluste zu vermeiden. Bei sich ständig ändernden Wetterbedingungen spielen neben Ressourcenknappheit Produkte, die auf die Bekämpfung von Pflanzenstress spezialisiert sind, eine wichtigere Rolle bei der wirksamen Linderung von Produktionsverlusten.,
Zusammenfassend spielen Stomata eine wichtige Rolle bei der Pflanzenentwicklung, indem sie den Gasaustausch mit der Atmosphäre regulieren und die Transpiration kontrollieren. Verschiedene Faktoren können seine Form und Größe beeinflussen, die Wasseraufnahme, den Transport und die Verteilung von Nährstoffen und hormonellen Signalen in den verschiedenen Organen der Pflanzen effektiv regulieren und so das Wachstum kontrollieren. Die stressfreie Aufrechterhaltung der Pflanze ist unerlässlich, um Produktionsverluste zu vermeiden, die sich direkt auf den Zustand der Stomata auswirken können.
Daszkowska-Golec, A. und Szarejko, I. (2013)., Öffnen oder schließen Sie die Gate-Stomata-Aktion unter der Kontrolle von Phytohormonen bei Trockenstress. Frontiers in Plant Science, 4.