Bei den meisten Pflanzenarten erhöht sich das atmosphärische CO₂ Spiegel führen zu einer Abnahme der Stomataleitfähigkeit (z_s) durch das Verursachen der teilweisen Schließung der Stomata. Dadurch kann die Pflanze den Wasserverlust durch Transpiration verringern. Aktuelles Wissen über die Kontrolle des stomatären CO auf molekularer Ebene₂ Das Ansprechen basiert hauptsächlich auf Studien, die das Ansprechen auf kurzzeitiges CO untersuchten₂ Änderungen, auf der Skala von Minuten bis Stunden. Es ist jedoch unklar, ob diese Daten repräsentativ für längerfristige Veränderungen sind, die über Wochen oder Monate auftreten. Mit atmosphärischem CO₂ sich im Laufe des nächsten Jahrhunderts voraussichtlich verdoppeln wird, könnte die langfristige Reaktion der Stomata in Zukunft einen großen Einfluss auf die Wassernutzung von Pflanzen haben, und ein Verständnis ihrer Regulierung könnte Forschern helfen, die Effizienz der Wassernutzung von Pflanzen zu verbessern.

In einer neuen Studie veröffentlicht in Annals of Botany, Hauptautorin Karin SL Johansson und Kollegen untersuchten die genetische Kontrollen von kurz- und langfristigen g_s Reaktionen auf erhöhtes CO₂ Ebenen. Die Forscher verwendeten zwei rekombinante Arabidopsis-Inzuchtlinien, eine mit einem starken CO₂ Reaktion und eine mit einem schwachen CO₂ Response und verwendete quantitative Trait Locus (QTL) Kartierung, um Loci zu lokalisieren, die g kontrollieren_s Antworten.

Die Autoren fanden heraus, dass kurz- und langfristige stomatäre Reaktionen beide mit einem QTL auf Chromosom 2 assoziiert waren, was etwa die Hälfte der kurzfristigen Variation erklärte, die bei den Reaktionen zwischen den schwachen und starken Linien beobachtet wurde. Erhöhtes CO₂ verursachte ein durchschnittliches g_s Abnahme von 26 % bei den getesteten Arabidopsis-Linien, was ähnlich ist wie bei Feldexperimenten, die die Langzeitreaktion untersuchten. Die Pflanzen zeigten auch eine 60%ige Zunahme der gesamten Blattfläche.

„Die Tatsache, dass kurz- und langfristiges CO₂ Antworten waren signifikant korreliert und mit demselben Locus assoziiert, was darauf hindeutet, dass das Wissen über den Signalweg für kurzfristiges g_s Regulation als Reaktion auf erhöhtes CO₂ Konzentration könnte zur Manipulation von Langzeit-g verwendet werden_s Reaktionen unter steigendem atmosphärischem CO₂“, schreiben die Autoren. Sie stellen fest, dass die Züchtung von Nutzpflanzen für eine hohe Wassernutzungseffizienz Sorten hervorbringen könnte, die in trockenen Regionen wachsen können, wie dies bereits mit Weizen erreicht wurde. „Große Unterschiede in g_s oder Wassernutzungseffizienz, die bei Sorten von Weizen, Reis, Mais, Hülsenfrüchten, Baumwolle und Zuckerrohr beobachtet wurden, zeigen, dass es ein großes ungenutztes Potenzial in der genetischen Variation für stomatale Merkmale auch bei Nutzpflanzenarten gibt.“