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34.14:

气孔对蒸腾作用的调节

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Regulation of Transpiration by Stomata

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植物需要大气中充足的 二氧化碳来进行光合作用 植物叶片表面有开口 可进行气体交换 这些开口叫做气孔 太阳光使得气孔张开 让二氧化碳进入叶片以满足 光合作用的需要 氧气是光合作用的副产品 也通过气孔排入大气 每个气孔由一对保卫细胞调节开口 这些特化细胞通过渗透作用 从邻近细胞吸收水分之后会膨胀 形成一个开口实现气体交换 水离开保卫细胞时 保卫细胞缩小 气孔关闭 离子的浓度影响着 保卫细胞内的水含量 阳光刺激保卫细胞吸收钾离子 钾离子浓度的增加 驱使水进入细胞 从而打开气孔 钾离子离开保卫细胞时 水分通过渗透作用随之而去 此时松弛的保卫细胞便关闭气孔 在张开气孔促进气体交换时 保卫细胞还使水分能够通过 蒸发从叶片中逸出 蒸发产生的水分损失即蒸腾作用 使得水分能在植物体内长距离运行 蒸腾作用在温暖的晴天 最为明显 然而 如果植物无法获得足够水分 气孔会快速关闭防止枯萎 有趣的是即使在黑暗中 植物也会因为体内的生物钟 按照24小时的周期 定期开闭气孔 气孔的开闭 受到严格调控 使得植物 能对特定环境条件作出反应 作为植物的守门人 气孔有效地调节着气体交换和蒸腾作用

34.14:

气孔对蒸腾作用的调节

在光合作用过程中,植物获得必要的二氧化碳,将产生的氧气释放回大气中。植物叶子表皮的开口是这种气体交换的地点。单个开口称为”气孔”,源自希腊语中的”嘴”字。气孔打开和关闭,以回应各种环境线索。

每个气孔的两侧由两个专门的保护细胞组成,当这些细胞取水时,这些保护细胞会形成一个开口。离子的传输调节保护细胞中的水量。触发时,泵将氢离子从保护单元中重新分配。膜的这种超极化会导致电压门控钾通道打开,并允许溶解物(如钾离子和蔗糖)进入保护单元。溶解物浓度的增加将水引入保护细胞,这些保护细胞积聚在气穴中。因此,保护细胞弓和变形成肾脏形状,形成气孔开口。当溶解物离开保护单元时,水随之而来,导致保护单元收缩,并关闭开口。

各种环境和内部信号触发斯托马塔开口。例如,蓝光激活细胞表面的光敏受体,启动分子级联,导致分子层状打开。此外,当二氧化碳的浓度落在叶组织内时,会诱导分子,使细胞能够接触到光合作用的这种关键反应物。

水蒸气的流失对于建立蒸腾拉力至关重要:水在中生细胞表面蒸发,并通过开放的原子塔逃入大气层。水的流失会产生一种蒸腾的拉力,将额外的水从土壤中拉到根部,一直拉入树叶。

当没有足够的水,如在干旱条件下,斯托马塔关闭。激素吸收酸 (ABA) 在这个过程中很重要, 与防护细胞膜上的受体结合, 增加细胞内溶质浓度.ABA在昼夜控制口腔开口方面也很重要,导致更多的石质在白天开放,并在黑暗中关闭。

Suggested Reading

Daszkowska-Golec, Agata, and Iwona Szarejko. “Open or Close the Gate – Stomata Action Under the Control of Phytohormones in Drought Stress Conditions.” Frontiers in Plant Science 4 (2013). [Source]

Inoue, Shin-ichiro, and Toshinori Kinoshita. “Blue Light Regulation of Stomatal Opening and the Plasma Membrane H+-ATPase1[OPEN].” Plant Physiology 174, no. 2 (June 2017): 531–38. [Source].