Stomata sind winzige Poren in Blättern, die es der Pflanze ermöglichen zu atmen. Wir denken normalerweise an Pflanzen, die Kohlendioxid einatmen, aber sie geben auch Gase ab. Neben Gasen können Pflanzen auch Wasser verlieren, das sie dem Boden entzogen haben. Um übermäßigen Wasserverlust zu verhindern, müssen Pflanzen in der Lage sein, ihre Spaltöffnungen zu kontrollieren und sie bei Bedarf zu schließen, um zu vermeiden, dass sie zu viel Feuchtigkeit verlieren. Aber wie wird das gemacht? Mohanned Abdalla und Kollegen verwendeten eine neuartige Wurzeldruckkammer, um die Beziehung zwischen der Transpiration und dem Wasserdruck des Blattxylems zu messen. In ihrem Artikel in Annals of Botany, zeigen die Wissenschaftler wie die unterirdische Hydraulik das Schließen der Stomata während der Bodentrocknung steuert.
Um die Beziehung zwischen Stomata und unterirdischer Hydraulik zu untersuchen, nahmen Abdalla und Kollegen Tomatenpflanzen und pfropften sie auf zwei Arten von Unterlagen. Einer hatte kurze Wurzeln, während der andere lange Wurzeln hatte und so tiefer in den Boden greifen konnte, wenn er nach Feuchtigkeit suchte. Anschließend verwendeten sie ein Wurzeldruckkammersystem, das gleichzeitig die Transpiration und den Wasserdruck des Blattxylems innerhalb einer intakten Pflanze messen konnte.
Das Team stellte fest, dass die Beziehung unter nassen Bedingungen linear war, aber nicht linear wurde, als der Boden trocknete. Pflanzen mit kürzeren Wurzelsystemen benötigten größere Gradienten im Bodenwasserdruck, um die gleiche Transpirationsrate aufrechtzuerhalten, und zeigten eine frühere Nichtlinearität und Stomaschließung.
Abdalla und Kollegen schlussfolgern, dass die Beziehung zwischen Stomata-Leitfähigkeit und Blattwasserpotenzial von der Wurzellänge und der unterirdischen Hydraulik, insbesondere der hydraulischen Bodenleitfähigkeit, beeinflusst wird. Sie erklären: „Unsere Ergebnisse zeigen einen Zusammenhang zwischen der hydraulischen Leitfähigkeit des Bodens, der aktiven Wurzellänge und der Leitfähigkeit der Stomata, und die Koordination zwischen diesen Variablen ist von zentraler Bedeutung für die Vorhersage der Fähigkeit von Pflanzen, mit Wassermangel fertig zu werden.“
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Abdalla, M., Ahmed, MA, Cai, G., Wankmüller, F., Schwartz, N., Litig, O., Javaux, M. und Carminati, A. (2022) „Stomataler Verschluss während Wassermangel wird kontrolliert durch Unterflurhydraulik“, Annals of Botany, https://doi.org/10.1093/aob/mcab141
