Back to chapter

34.14:

Регуляция транспирации через поры

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Regulation of Transpiration by Stomata

Languages

Share

Растениям требуется много углекислого газа из атмосферы для проведения фотосинтеза. Поверхности листьев растения содержат отверстия, которые облегчают газообмен. Эти отверстия называется стомата.При солнечном свете включается открытие стоматы, позволяя двуокиси углерода ввести в лист, когда он будет необходим для фотосинтеза. Кислород является побочным продуктом фотосинтеза и утекает в атмосферу через стомату. Пара защитных устройств клетки регулирует каждое открытие стоматы.Эти специализированные клетки разбухают, когда они берут в воду из соседней клетки через осмос, создавая открытие, которое обеспечивает обмен газа. Когда вода оставляет замыкающие клетки, они сжимаются, и стома закрывается. Концентрация ионов влияет на количество воды в замыкающих клетках.Солнечный свет стимулирует замыкающие клетки для отбора ионов калия. Увеличение концентрация калия загоняет воду в клетки, таким образом, открывая стому. Когда калий оставляет замыкающие клетки, вода следует через осмос.Теперь вялые замыкающие клетки закрывают стомату. В то время как открытие стоматы способствует газообмену, они также позволяют воде уйти из листьев путём испарения. Потеря воды при испарении позволяет перемещение на большие расстояния воды через растение.Испарение как правило, сильнее в тёплые и солнечные дни. Однако, если растение не может получить достаточное количество воды, его стомата быстро закроется, чтобы предотвратить увядание. Интересно, что даже если они остаются в темноте, растения открывают и закрывают стомату в ходе регулярного 24-часового цикла благодаря внутренним часам.Открытие и закрытие стоматы строго регулируются, позволяя растениям ответить на специфические условия окружающей среды. В функции хранителей ворот, стомата эффективно балансирует газообмен и испарение.

34.14:

Регуляция транспирации через поры

Во время фотосинтеза растения получают необходимый углекислый газ и выделяют образовавшийся кислород обратно в атмосферу. Отверстия в эпидермисе листьев растений являются местом обмена газов. Одно отверстие называется стомой & mdash; производным от греческого слова, означающего & ldquo; рот & rdquo; Устьица открываются и закрываются в ответ на различные сигналы окружающей среды.

Каждая стома окружена двумя специализированными замыкающими клетками, которые создают отверстие, когда эти клетки поглощают воду. Транспорт ионов регулирует количество воды в замыкающих клетках. При срабатывании насосы перемещают ионы водорода из охранной ячейки. Эта гиперполяризация мембраны вызывает открытие управляемых напряжением калиевых каналов и позволяет растворенным веществам, таким как ионы калия и сахароза, проникать в замыкающие клетки. Повышенная концентрация растворенных веществ приводит к попаданию воды в замыкающие клетки, которые накапливаются в вакуоли. В результате замыкающие клетки изгибаются и деформируются, принимая форму почки, создавая отверстие стомы. Когда растворенные вещества покидают замыкающие клетки, за ними следует вода, что приводит к усадке замыкающих клеток и закрытию отверстия.

Разнообразные внешние и внутренние сигналы вызывают открытие устьиц. Например, синий свет активирует светочувствительные рецепторы на поверхности клетки, которые инициируют молекулярный каскад, ведущий к открытию устьиц. Кроме того, когда концентрация углекислого газа падает в ткани листа, происходит открытие устьиц, чтобы клетки могли получить доступ к этому критически важному реагенту фотосинтеза.

Потеря водяного пара имеет решающее значение для создания транспирационной тяги: вода испаряется на поверхности клеток мезофилла и уходит в атмосферу через открытые устьица. Потеря воды создает транспирационное притяжение, которое втягивает дополнительную воду из почвы в корни и полностью в листья.

При недостатке воды, например в условиях засухи, устьица закрываются. Гормон абсцизовая кислота (AБК) играет важную роль в этом процессе, связываясь с рецепторами на мембранах замыкающих клеток и увеличивая внутриклеточную концентрацию растворенных веществ. АБК также играет важную роль в циркадном контроле открытия устьиц, заставляя большее количество устьиц открываться при дневном свете и закрывать в темноте.

Suggested Reading

Daszkowska-Golec, Agata, and Iwona Szarejko. “Open or Close the Gate – Stomata Action Under the Control of Phytohormones in Drought Stress Conditions.” Frontiers in Plant Science 4 (2013). [Source]

Inoue, Shin-ichiro, and Toshinori Kinoshita. “Blue Light Regulation of Stomatal Opening and the Plasma Membrane H+-ATPase1[OPEN].” Plant Physiology 174, no. 2 (June 2017): 531–38. [Source].