Reguleren van de transpiratie door huidmondjes

Tijdens fotosynthese nemen planten de nodige koolstofdioxide op uit de lucht en geven ze de geproduceerde zuurstof weer af aan de atmosfeer. De uitwisseling van gassen vindt plaats door de openingen in de epidermis van bladeren. Een enkele opening wordt een stoma genoemd – , wat afgeleid is van het Griekse woord voor 'mond'. Huidmondjes openen en sluiten als reactie op verschillende omgevingsfactoren.

Elke stoma wordt geflankeerd door twee gespecialiseerde wachtcellen die een opening creëren wanneer deze cellen water opnemen. Het transport van ionen regelt de hoeveelheid water in wachtcellen. Wanneer ze worden geactiveerd, verplaatsen pompen waterstofionen uit de wachtcel. Deze hyperpolarisatie van het membraan zorgt ervoor dat spanningsafhankelijke kaliumkanalen openen en opgeloste stoffen, zoals kaliumionen en sucrose, de wachtcellen binnen kunnen dringen. De verhoogde concentratie van opgeloste stoffen drijft water de wachtcellencellen binnen en hoopt zich op in de vacuole. Als gevolg hiervan buigen en vervormen de wachtcellen zich tot een niervormige structuur, waarmee het de stomaopening creëert. Nadat de opgeloste stoffen de wachtcellen verlaten, verlaat water ook deze cellen, waardoor de wachtcel krimpt de opening sluit.

Verschillende omgevingsfactoren en interne signalen triggert het openen van de huidmondjes. Blauw licht activeert bijvoorbeeld lichtgevoelige receptoren op het celoppervlak die een moleculaire cascade initiëren dat leidt tot het openen van huidmondjes. Wanneer de concentratie van koolstofdioxide in het bladweefsel naar beneden gaat, gaan de huidmondjes open, zodat cellen toegang hebben tot koolstofdioxide voor de fotosynthese.

Verlies van waterdamp is cruciaal voor het tot stand brengen van transpiratie: water verdampt op het oppervlak van mesofylcellen en ontsnapt in de atmosfeer via open huidmondjes. Het waterverlies zorgt voor een transpiratiekracht die extra water uit de grond trekt en naar de wortels en bladeren vervoerd.

Als er niet voldoende water beschikbaar is, zoals bij droogte, sluiten de huidmondjes. Het hormoon abscisinezuur (ABZ) is belangrijk voor het binden van ABZ aan receptoren op bewakingscelmembranen en het verhogen van de intracellulaire concentratie van opgeloste stoffen. ABZ is ook belangrijk bij de circadiaanse controle van het openen van de huidmondjes, zodat er meer huidmondjes open zijn bij daglicht dan in het donker.