34.14: Regulation of Transpiration by Stomata
34.14: Régulation de la transpiration par les stomates
During photosynthesis, plants acquire the necessary carbon dioxide and release the produced oxygen back into the atmosphere. Openings in the epidermis of plant leaves is the site of this exchange of gasses. A single opening is called a stoma—derived from the Greek word for “mouth.” Stomata open and close in response to a variety of environmental cues.
Each stoma is flanked by two specialized guard cells that create an opening when these cells take up water. The transport of ions regulates the amount of water in guard cells. When trigger, pumps translocate hydrogen ions out of the guard cell. This hyperpolarization of the membrane causes voltage-gated potassium channels to open and allow solutes, such as potassium ions and sucrose, to enter the guard cells. The increased concentration of solutes drives water into the guard cells, which accumulates in the vacuole. As a result, the guard cells bow and deform into a kidney shape, creating the stoma opening. When solutes leave guard cells, water follows, resulting in guard cell shrinkage, and closure of the opening.
A variety of environmental and internal signals triggers stomata opening. For example, blue light activates light-sensitive receptors on the cell surface that initiate a molecular cascade leading to stomata opening. In addition, when the concentration of carbon dioxide falls within the leaf tissue, stomata opening is induced so cells can access this critical reactant of photosynthesis.
Loss of water vapor is critical for the establishment of transpirational pull: water evaporates on the surface of mesophyll cells and escapes into the atmosphere through open stomata. The water loss creates a transpirational pull that pulls additional water from the soil into the roots and all the way into the leaves.
When sufficient water is not available, as in conditions of drought, stomata close. The hormone abscisic acid (ABA) is important in this process, binding to receptors on guard cell membranes and increasing intracellular solute concentration. ABA is also important in circadian control of stomatal opening, causing more stomata to be open in daylight, and closed in the dark.
Pendant la photosynthèse, les plantes acquièrent le dioxyde de carbone nécessaire et libèrent l’oxygène produit dans l’atmosphère. Les ouvertures dans l’épiderme des feuilles végétales sont le site de cet échange de gaz. Une seule ouverture est appelée une stomie— dérivée du mot grec pour « bouche ». Stomata ouvert et fermé en réponse à une variété de repères environnementaux.
Chaque stomie est flanquée de deux cellules de garde spécialisées qui créent une ouverture lorsque ces cellules prennent de l’eau. Le transport des ions régule la quantité d’eau dans les cellules de garde. Lors du déclenchement, les pompes translocalisent les ions d’hydrogène hors de la cellule de garde. Cette hyperpolarisation de la membrane provoque l’ouverture des canaux de potassium à tension et permet aux solutés, tels que les ions de potassium et le saccharose, d’entrer dans les cellules de garde. L’augmentation de la concentration de solutés conduit l’eau dans les cellules de garde, qui s’accumule dans le vacuole. En conséquence, les cellules de garde s’inclinent et se déforment en forme de rein, créant l’ouverture de la stomie. Lorsque les solutés quittent les cellules de garde, l’eau suit, ce qui entraîne un rétrécissement des cellules de garde et la fermeture de l’ouverture.
Une variété de signaux environnementaux et internes déclenche l’ouverture des stomates. Par exemple, la lumière bleue active les récepteurs sensibles à la lumière sur la surface cellulaire qui déclenchent une cascade moléculaire conduisant à l’ouverture des stomates. En outre, lorsque la concentration de dioxyde de carbone tombe dans le tissu foliaire, l’ouverture des stomates est induite afin que les cellules puissent accéder à ce réactif critique de la photosynthèse.
La perte de vapeur d’eau est essentielle pour l’établissement d’une traction transpirante : l’eau s’évapore à la surface des cellules mésophylles et s’échappe dans l’atmosphère par des stomates ouvertes. La perte d’eau crée une traction transpirante qui tire l’eau supplémentaire du sol dans les racines et tout le chemin dans les feuilles.
Lorsque suffisamment d’eau n’est pas disponible, comme dans les conditions de sécheresse, les stomates se ferment. L’acide abscisique d’hormone (ABA) est important dans ce processus, liant aux récepteurs sur les membranes cellulaires de garde et augmentant la concentration intracellulaire de soluté. ABA est également important dans le contrôle circadien de l’ouverture stomatale, causant plus de stomata d’être ouvert en plein jour, et fermé dans l’obscurité.
