Back to chapter

34.14:

تنظيم النتح بالمسامات

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

تحتاج النباتات كمية وافرة من ثاني أكسيد الكربون من المناخ لإجراء عملية التمثيل الضوئي. يحتوي سطح أوراق النبات على فتحات تسهل عملية تبادل الغازات. تسمى هذه الفتحات الفوهات.يحثّضوء الشمس على فتح فوهة مما يسمح لثاني أكسيد االكربون بالدخول إلى الورقة عندما تكون هناك حاجة له عملية التمثيل الضوئي. الأكسجين هو منتج ثانوي لعملية التمثيل الضوئي ويخرج إلى المناخ عن طريق الفوهات. ينظم زوج من خلايا الحراسة كل فتحة من فتحات الفوهات.تتضخم هذه الخلايا المتخصصة عندما تمتص الماء من الخلايا المجاورة عن طريق الخاصية الأسموزية مما يوجد فتحة تساعد في تبادل الغازات. عندما يخرج الماء،تنكمش خلايا الحراسة وتنغلق الفوهة. يؤثر تركيز الأيونات على كمية الماء في خلايا الحراسة.يحفز ضوء الشمس خلايا الحراسة لأخذ أيونات البوتاسيوم. تؤدي الزيادة في تركيز البوتاسيوم الى دفع الماء إلى الخلايا وبالتالي فتح الفوهة. عندما يخرج البوتاسيوم من خلايا الحراسة يتبع الماء عن طريق الخاصية الأسموزية.تغلق خلايا الحراسة المترهلة الحالية الفوهة. بينما تسهّل الفوهة تبادل الغازات،وهي تسمح أيضاًللماء بالخروج من الأوراق عن طريق التبخر. يسمح فقدان الماء أو النتح عن طريق التبخر بحركة الماء في جميع أنحاء النبتة لمسافة طويلة.يكون النتح أكبر ما يمكن في الأيام الدافئة والمشمسة. وبالرغم من ذلك،إذا لم تستطع النبتة الحصول على كمية كافية من الماء ستنغلق فوهتها بسعة لمنع التذبل. من المثير للاهتمام،وحتى وإن حفظت النباتات في الظلام ستفتح فوهاتها وتغلق في دورة بشكل منتظم كل 24 ساعة بسبب الساعة الداخلية.فتح وإغلاق الفوهة منظمة بشكل محكم مما يسمح للنباتات بالاستجابة لظروف بيئية محددة. وفي وظيفتها،كحراس للبوابات توازن الفوهات بشكل فعال عملية تبادل الغازات وعملية التنح.

34.14:

تنظيم النتح بالمسامات

أثناء عملية التمثيل الضوئي ، تكتسب النباتات ثاني أكسيد الكربون الضروري وتطلق الأكسجين الناتج مرة أخرى في الغلاف الجوي. الفتحات الموجودة في البشرة من أوراق النبات هي موقع هذا التبادل للغازات. الفتحة المفردة تسمى ثغرة _ مشتقة من الكلمة اليونانية ”للفم“. تفتح الثغور وتغلق استجابةً لمجموعة متنوعة من الإشارات البيئية.

ويحيط كل ثغرة خليتان حاميتان متخصصتان تخلقان فتحة عندما تمتص هذه الخلايا الماء. كمية الماء في الخلايا الحامية تنظم نقل الأيونات. عند التشغيل ، تقوم المضخات بنقل أيونات الهيدروجين خارج الخلية الحامية. يتسبب هذا الاستقطاب المفرط في الغشاء في فتح قنوات البوتاسيوم ذات الجهد الكهربائي والسماح للمواد المذابة ، مثل أيونات البوتاسيوم والسكروز ، بدخول الخلايا الحامية. يؤدي التركيز المتزايد للمذابات إلى دخول الماء إلى الخلايا الحامية ، والتي تتراكم في الفجوة. نتيجة لذلك ، تنحني الخلايا الحامية وتتشكل في شكل الكلى ، مما يؤدي إلى فتح الفتحة. عندما تترك المواد المذابة الخلايا الحامية ، يتبعها الماء ، مما يؤدي إلى انكماش خلية الحماية وإغلاق الفتحة.

مجموعة متنوعة من الإشارات البيئية والداخلية تؤدي إلى فتح الثغور. على سبيل المثال ، ينشط الضوء الأزرق مستقبلات حساسة للضوء على سطح الخلية والتي تبدأ سلسلة جزيئية تؤدي إلى فتح الثغور. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يقع تركيز ثاني أكسيد الكربون داخل أنسجة الأوراق ، يتم تحفيز فتحة الثغور حتى تتمكن الخلايا من الوصول إلى هذا المتفاعل الحرج لعملية التمثيل الضوئي.

يعد فقدان بخار الماء أمراً بالغ الأهمية لإنشاء سحب النتح: يتبخر الماء على سطح خلايا الوسطية ويتسرب إلى الغلاف الجوي من خلال الثغور المفتوحة. فقدان الماء يخلق سحب النتح و الذي يسحب الماء الإضافي من التربة إلى الجذور وعلى طول الطريق إلى الأوراق.

عندما لا يتوفر الماء الكافي ، كما هو الحال في ظروف الجفاف ، تنغلق الثغور. يعد هرمون حمض الأبسيسيك (ABA) مهماً في هذه العملية ، حيث يرتبط بالمستقبلات الموجودة على أغشية الخلايا الحامية ويزيد تركيز الذائبة داخل الخلايا. حمض الأبسيسيك مهم أيضاً في تحكم الساعة البيولوجية في فتح الثغور ، مما يتسبب في فتح المزيد من الثغور في وضح النهار وإغلاقها في الظلام.

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].