Znaczenie aparatów szparkowych
rośliny mogą mieć prostą strukturę zewnętrzną, składającą się głównie z łodygi, liści, kwiatów i korzeni. Jednak wewnętrznie istnieje cały świat złożonych mechanizmów współpracujących ze sobą w celu przeprowadzenia różnych czynności fizjologicznych. Główną siłą napędową wzrostu roślin jest woda. Jest głównym składnikiem rośliny, stanowi do 95% jej struktury u niektórych gatunków., W jaki sposób woda może być odpowiedzialna za wzrost roślin?
Mówiąc najprościej, jest to medium, w którym zachodzą wszystkie złożone reakcje chemiczne, odpowiedzialne również za wchłanianie i translokację składników odżywczych. Woda dostaje się do rośliny głównie przez korzenie, a następnie jest transportowana do różnych narządów, rozprowadzając składniki odżywcze i hormony w całej roślinie. Ponieważ ustaliliśmy znaczenie wody dla wzrostu roślin, ważne jest, aby określić znaczenie aparatów szparkowych, porów, które napędzają wzrost roślin. Czym są aparaty szparkowe?,
Mówiąc najprościej, są to otwory na powierzchni roślin, występujące głównie na liściach, ale także na łodygach i innych narządach. Są to Pory otoczone wyspecjalizowanymi komórkami miąższowymi, zwanymi komórkami ochronnymi. Aparaty szparkowe pełnią dwie główne funkcje, a mianowicie umożliwiają wymianę gazową pełniącą rolę wejścia dla dwutlenku węgla (CO2) i uwalniania tlenu (O2), którym oddychamy. Inną główną funkcją jest regulacja ruchu wody poprzez transpirację. Aparaty szparkowe różnią się kształtem i wielkością, są w stanie dostosować się do różnych czynników środowiskowych, zapewniając w ten sposób optymalne warunki do fotosyntezy.,
źródło: Dr Willem Van Cotthem, Uniwersytet w Gandawie (Belgia)
podobnie jak zwierzęta oddychają, rośliny robią to również przez szpary. Wymiana gazowa, za którą są odpowiedzialni, ułatwia fotosyntezę, wpuszczając niezbędny CO2. Dwutlenek węgla jest używany jako paliwo do napędzania fotosyntezy, która generuje tlen jako produkt uboczny, który jest następnie uwalniany do atmosfery. W jaki sposób aparaty szparkowe ułatwiają fotosyntezę? Mogą to zrobić, odgrywając ważną rolę w transpiracji., Transpiracja jest definiowana jako absorpcja wody do rośliny, jej dystrybucja w niej i jej ostateczne uwolnienie do atmosfery z części arealnych. Transpiracja przez szpary, tworzy potencjał Wodny w roślinie, co z kolei sprzyja pasywnej absorpcji wody w korzeniach, która następnie jest transportowana przez roślinę przez ksylem.
aby przeprowadzić fotosyntezę, rośliny potrzebują sześciu cząsteczek wody i sześciu cząsteczek CO2 do produkcji cukru i tlenu., Dlatego, jak wspomniano, aparaty szparkowe odgrywają integralną część w wodzie i CO2, wejście do rośliny, ułatwiając w ten sposób fotosyntezę.
aparaty stomatologiczne regulują transpirację i pobór CO2, zmieniając jego rozmiar w zależności od sygnałów środowiskowych. W optymalnych warunkach szpary są szeroko otwarte, umożliwiając wymianę gazową z atmosferą. Komórki osłonowe są odpowiedzialne za zmianę wielkości porów, robią to poprzez rozszerzanie lub kurczenie się skutecznie otwierając i zamykając szpary., W przypadku otwarcia aparatu szparkowego woda jest wrzucana do komórek ochronnych z powodu osmozy, która zależy od stężenia potasu w komórkach. Potas wchodzi i opuszcza komórki poprzez aktywny transport, w zależności od czynników środowiskowych. Takie wyzwalacze obejmują wymianę jonową, temperaturę, światło, sygnalizację hormonalną, stężenie CO2 itp.
aby szparki się otworzyły, potas jest aktywnie transportowany do wakuoli, co zwiększa jego stężenie w komórkach, powodując w ten sposób wejście wody z powodu osmozy, zwiększając turgencję i rozmiar komórek, odsłaniając pory., Odwrotnie występuje w przypadku zamknięcia jamy ustnej, potas jest transportowany z komórek, co przyciąga wodę na zewnątrz, zapadając komórki na porach, skutecznie ją zamykając.
stres jest główną przyczyną zamykania jamy ustnej, ponieważ roślina wytwarza kwas abscysynowy (ABA), hormon roślinny dobrze znany z regulowania wielu kluczowych procesów związanych z rozwojem roślin i adaptacją do naprężeń biotycznych i abiotycznych. W przypadku stresu wodnego spowodowanego suszą lub zasoleniem, roślina radzi sobie ze stresem, unikając niepotrzebnej utraty wody przez szpary., Fizjologicznie rzecz biorąc, roślina wytwarza kwas abscysynowy (ABA), który sygnalizuje zamknięcie jamy ustnej przez wiązanie się z wewnątrzkomórkowymi rozpuszczalnymi białkami wiążącymi ABA w komórkach ochronnych, które następnie aktywują wtórne przekaźniki, takie jak ROS, tlenek azotu, Ca2+, wyzwalając kanały jonowe, które ostatecznie powodują, że woda opuszcza komórki ochronne, zmniejszając ich rozmiar i zapadając się na pory, skutecznie je zamykając.
w ten sposób roślina może oszczędzać wodę, unikając niepotrzebnych strat, aż do zmniejszenia sygnału naprężenia, co obniża stężenie ABA i jego wpływ na zamykanie szpar., Podobnie zaobserwowano, że roślina może wytwarzać ABA jako odpowiedź na atak patogenów, takich jak Pseudomonas syringae, które mogą dostać się do rośliny przez szpary. Roślina syntetyzuje ABA, co powoduje zamknięcie jamy ustnej, unikając dalszej inwazji patogenu.
stres negatywnie wpływa na wzrost poprzez zamknięcie jamy ustnej, co z kolei zakłóca fotosyntezę, a także ruch wody i hormonalny w roślinie, powodując brak równowagi hormonalnej, która doprowadzi do zahamowania wzrostu., Jest to powszechnie obserwowane w polu, powodując ogromne straty agronomiczne, zarówno w plonach, jak i jakości owoców. Dlatego kontrolowanie stresu na poziomie fizjologicznym jest ważne, aby uniknąć zamykania aparatów szparkowych i późniejszych strat produkcyjnych. Przy stale zmieniających się warunkach pogodowych, obok niedoboru zasobów, produkty wyspecjalizowane w zwalczaniu stresu roślinnego odgrywają coraz ważniejszą rolę w skutecznym łagodzeniu strat produkcyjnych.,
podsumowując, aparaty szparkowe odgrywają istotną rolę w rozwoju roślin, regulując wymianę gazową z atmosferą i kontrolując transpirację. Różne czynniki mogą wpływać na jej kształt i wielkość, skutecznie regulując pobieranie wody, transport i dystrybucję składników odżywczych i sygnałów hormonalnych w różnych narządach roślin, kontrolując w ten sposób wzrost. Utrzymanie instalacji bezstresowej jest niezbędne dla uniknięcia strat produkcyjnych, które mogą być bezpośrednim skutkiem stanu jamy ustnej.
Daszkowska-Golec, A. i Szarejko, I. (2013)., Otwieranie lub zamykanie Bramy – działanie stomatologiczne pod kontrolą fitohormonów w warunkach stresu suszy. Frontiers in Plant Science, 4.