Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Biologi

Skift af vagt - forskning kaster lys over, hvordan planter ånder

Kredit:John Innes Center

Ny forskning skal ændre lærebogens forståelse af, hvordan planter ånder.

Tidligere forklaringer på, hvordan planter optager kuldioxid og ånder ud ilt, har fokuseret på fortykkelse af de indre vægge i beskyttelsesceller. Disse celler styrer stomata - bittesmå porer, som planter bruger til gasudveksling, vandregulering og patogenforsvar.

I forskning offentliggjort i Plantejournal , et team ledet af professor Richard Morris fra John Innes Center, Norwich, Professor Silke Robatzek fra Sainsbury Laboratory, Norwich, og samarbejdspartnere fra University of Madrid, udviklet den første fulde 3D -model af en vagtcelle.

Ved hjælp af en 3D -simulering, de opdagede, at tre ingredienser var nødvendige for, at vagtceller kunne fungere effektivt.

For det første, niveauet af vand eller turgortryk inde i cellen, for det andet cellevægens elasticitet, for det tredje er det nyreformet geometri, der omdanner tryk til formændringer.

Professor Richard Morris sagde, "Dette arbejde kan hjælpe os med at forstå, hvordan vi gør planter mere klimafaste."

"Vagtceller er også hotspots for patogenangreb, så det er vigtigt at forstå, hvad der styrer åbningen og lukningen af ​​stomata for at forbedre plantesundheden."

Yderligere arbejde, udgivet i Nuværende biologi , involverer John Innes Center, University of Sheffield og Sainsbury Laboratory i Cambridge afslørede en yderligere hemmelighed bag vagtcellens dynamik.

Ved hjælp af atomkraftmikroskopi og computermodellering bemærkede teamet en uventet afstivning i vagtcellens endeområder, eller pæle.

"Denne polare afstivning afspejler en mekanisk fastspænding af beskyttelsescellens ender, som forhindrer stomata i at stige i længden, når de åbnes. Dette fører til en øget hastighed ved åbning af porer og større porer. Du får 'bedre' stomata." forklarer prof. Jamie Hobbs fra Sheffield University.

Den samme effekt blev observeret i modelplanten Arabidopsis og tomat og majs, hvilket tyder på, at den er udbredt på tværs af plantearter.

Professor Morris sagde, at teamet planlægger at udvide deres forskning til at studere græsstomata, der har en anden form og sandsynligvis en anden underliggende mekanisme.

På trods af vigtighedscellernes betydning og deres funktion, de bagvedliggende mekanik har hidtil været dårligt forstået.

Vagtceller ændrer form som reaktion på turgortryk - vandets tryk inde i cellerne. Når turgortrykket er højt, hæver cellerne, bøjer sig væk fra hinanden, åbning af stomata.

Når vand forlader cellerne, turgortrykket reduceres, og cellerne bliver fladere, mindre nyreformet, som lukker poren.


Varme artikler