Die Zellwandzusammensetzung ist wichtig für das ordnungsgemäße Funktionieren der Schließzellen in Blättern, Zellen, die das Öffnen und Schließen von Blättern steuern Stomata, das wiederum die Zufuhr von Kohlendioxid in das Blatt und Wasser aus dem Blatt reguliert. In Pflanzenzellen, einschließlich Schließzellen, die Zytoskelett bildet ein Netzwerk aus Fasern und mikroskopisch kleinen Röhrchen (bekannt als Mikrotubuli), die Zucker und Proteine ​​durch die Zelle transportieren. Das Zytoskelett hilft auch, Veränderungen in der Struktur und Zusammensetzung der Zellwand zu koordinieren. Wie könnte das passieren? Mikrotubuli (die aus langen Ketten eines Proteins namens Tubulin) ändern fast ständig ihre Länge, wobei einzelne Tubulinmoleküle entweder angehängt (um die Mikrotubuli zu verlängern) oder entfernt werden (was die Mikrotubuli verkürzt). Änderungen der Mikrotubuluslänge können den Fluss des molekularen Verkehrs innerhalb der Zelle verändern und dadurch Änderungen der Zellwandzusammensetzung und der Zellwandflexibilität verursachen.

In einem kürzlich erschienenen Artikel in Baumphysiologie, versuchten Scott Harding und seine Kollegen zu bestimmen wie überschüssiges Tubulin die Schließzellenfunktion bei Pappeln stört. Sie verwendeten Pappel, die entweder normale oder übermäßige Mengen an Tubulin enthielt, und maßen sowohl die Zusammensetzung der Zellwände als auch Veränderungen in der Genexpression von Enzymen, die die Zellwandstruktur im Laufe des Tages manipulieren. Sie fanden heraus, dass Pappeln mit überschüssigem Tubulin mehr Galacturonsäure enthielten, eine Komponente von Pektin (die gleiche Substanz, die Sie Marmelade hinzufügen, um sie gelieren zu lassen), die die Zellwandflexibilität beeinflusst. Aber die Wirkung von Galacturonsäure auf die Zellwandflexibilität hängt davon ab, ob die Säure Methylgruppen daran gebunden hat oder nicht, und die Forscher fanden auch heraus, dass diese Pappeln weniger Pektinmethylesterase hatten, das Enzym, das Methylgruppen aus Galacturonsäure entfernt. Eine verringerte Methylierung von Galacturonsäure verringert die Flexibilität von Pektin und damit auch der Zellwand. Die Autoren schlagen vor, dass dies der Mechanismus ist, der die ordnungsgemäße Funktion der Schutzzellen in Pappeln mit überschüssigem Tubulin beeinträchtigt, da starrere Schutzzellenwände die Bewegung der Stomata beeinträchtigen.

Was sind also die Implikationen dieser Ergebnisse? Das Verständnis der molekularen Mechanismen, durch die die Funktion der Schließzellen verändert werden kann, kann uns eine Liste genetischer Ziele liefern, die die Kohlenstoffaufnahme der Pflanzen, den Wasserverlust und letztendlich die Pflanzenproduktivität beeinflussen. Durch das Verständnis dieser Mechanismen könnten wir dann Bäume für verbessertes Wachstum oder Trockenheitstoleranz züchten oder gentechnisch verändern, was besonders nützlich für die Biokraftstoff- und Forstwirtschaftsindustrie wäre.