Məlumat

Su bitkilərində stomata varmı?

Su bitkilərində stomata varmı?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Maraqlıdır, su bitkilərində stoma var, ya yox? Bilirəm ki, qeyri-su bitkilərində su (transpirasiya) və oksigeni buraxmaq və karbon qazını qəbul etmək üçün stoma var. Su bitkilərinin də stomatları varmı və əgər varsa, stomaları vasitəsilə suyu qəbul edirlər? Əgər onların stomalarından su qəbul edilərsə, həll olunmuş duzlar kimi digər maddələr də bitkilərin damar sisteminə daxil olmazmı? Su bitkisi bu duzdan istifadə edirmi və ya onu çıxarırmı və onu necə çıxaracaqlar?

Qeyd: Mən kələm kimi tam suya batan su bitkilərindən danışıram.


Yox

İlk növbədə, stomata təbii qaz mübadiləsi və suyun qorunması üçün vacibdir. Aydındır ki, suyun qorunmasına ehtiyac yoxdur! Həmçinin, qazlar suda nisbətən asanlıqla yayıla bilər, buna görə də stomata istifadə edərək qaz mübadiləsinə ehtiyac yoxdur.

Texniki qeydlər

İkincisi, texniki cəhətdən kələm kimi orqanizmlər talloid bitkilərdir. Onlar ayrı-ayrı krallıqlardadırlar. Kelp, phaeophyta sinfinin laminarial sırasına görə krallıq yosunlarına yerləşdirilən qəhvəyi yosundur. Onların bitki gövdəsi talloid olduğundan onların hər hansı bir damar və ya keçirici toxuması yoxdur.


Kitaba görə Stomatal funksiya (Zeiger və digərləri, 1987), bir çox su anjiosperm bitkilərində stoma var (çünki onlar yerüstü bitkilərdən təkamül keçirmişlər), bəziləri isə stomata azalmış və ya tam itkiyə malikdir.

Bununla belə, kitabda belə deyilir:

... su altında yaşayan su bitkiləri stomalardan məhrumdur. Suda üzən və gölməçələrdə tez-tez rast gəlinən yarpaqların üst səthlərində stomata var, lakin su ilə təmasda olan səthlərdə yoxdur.


Su bitkilərində stomata varmı? - Biologiya

Məqalənin xülasəsi:

Siz yarpaq səthinin arxa tərəfində çox kiçik məsamələri qeyd etmiş ola bilərsiniz, əgər bunu etməsəniz: bir yarpağını (bağınızdakı hər hansı bir bitkinin) günəş işığına qarşı tutun, indi bu məsamələri görərdiniz, bunlar stomalardır!

Əslində stomalar nədir? Stomalar bitkinin tənəffüs orqanlarıdır (burnumuz kimi). Hər bir stoma onun açılmasını və bağlanmasını idarə edən bir sıra hüceyrələr tərəfindən qorunur. Fotosintez prosesi zamanı stomalar karbon qazının yarpağa daxil olmasına və oksigenin çıxmasına imkan verir və fotosintez baş vermədikdə isə əksinə. Daha bir funksiya stomata verilir, o da transpirasiyadır. Transpirasiya zamanı stomata su itirilir və təbii ki, bu su köklər tərəfindən udulur. Siz həmçinin səhər tezdən şeh damcılarını görmüş ola bilərsiniz, əgər tropik ölkədə yaşayırsınızsa, bu, yaxınlıqdakı ağacların bitki stomalarının gecələr etdiyi transpirasiyanın sübutudur! Stomatalar bitkidən bitkiyə fərqlidir. Bu o deməkdir ki, yerüstü bitkilərin stomatası su bitkilərinin stomalarından fərqlənir. Üstəlik, səhra bitkilərinin stomataları da Tundra bölgəsindən fərqlidir, baxmayaraq ki, hər iki bitki növü qurudur. Bu stomatal fərq dəyişən ətraf mühit şəraitinə, yaşayış yerlərinə və bitkinin spesifik uyğunlaşmalarına əsaslanır. Səhra bitkiləri batmış və ya qapalı stomalara malikdir və suyun qorunmasında fəaldırlar. Beləliklə, suya qənaət etmək üçün stomalar gecə boyunca yaxın qalır və transpirasiya sürətini azaltmaq üçün gecə açıq qalır. Su bitkilərində stomata yarpaqların yuxarı səthində yerləşir və əlavə olaraq transpirasiya sürətini artırmaq üçün daha çox stomata malikdir. Yarpağın forması, rəngi, teksturası, yarpaqların düzülüşü və günəş işığına istiqamətlənməsi də stomata transpirasiya sürətini idarə etməyə kömək edir.

Su dövrü nədir? Su dövrü Yerdəki unikal təbii prosesdir və yağışdan məsuldur. Okeanlar, dənizlər, çaylar və bütün növ su obyektləri yalnız su dövranından su alır. Bu, buxarlanma, kondensasiya, çökmə və toplama kimi reaksiyalar dövrünü əhatə edir. Su obyektlərindən gələn su Günəşin istiliyi ilə buxarlanmaya qədər qızdırılır. Buxar yuxarı qalxır və toz hissəcikləri üzərində qatılaşaraq buludlar əmələ gətirir. Buludlardan su Yerə yağış, dolu və ya qar şəklində çatır. Yağış suyu okeanlara, çaylara və ya yerin altına süzülür və dövrə davam edir.

Stomata və su dövrü arasında əlaqə: Stomatal funksiya, transpirasiya su dövranının ayrılmaz hissəsidir. Transpirasiya su dövranında buxarlanmaya bərabər olan prosesdir. Başqa sözlə, stoma su dövranının mini modelidir. Stomatada, köklərdən alınan yarpaqdakı su günəş işığı ilə buxarlanır. Stomatalar açıldıqda su buxar kimi itir və biz bunu buxarlanma əvəzinə transpirasiya adlandırırıq. Stomatalar tərəfindən buraxılan bitki su buxarı da yüksəlir və atmosferdə mövcud olan toz hissəcikləri üzərində qatılaşaraq milyonlarla kiçik su damcıları əmələ gətirir. Bulud damcıların toplanmasından əmələ gəlir, ağırlaşır, sonradan yağış və ya qar kimi enir. Yağışlı, yay və ya qış mövsümündə günəş işığının intensivliyi fərqli olduğundan rütubətli, yaş və ya quru hava şəraiti transpirasiya sürətinə nəzarət edir. Bu şərtlər kökün su udma qabiliyyətinə və ya osmos reaksiyasına və onun ksilem vasitəsilə bitkiyə verilməsinə də təsir göstərir. Stomatalar suyun buxarlanması və sonradan itkisi nəticəsində yaranan bitkidəki hidravlik pozğunluqlara cavab verir. Yağışlı mövsümdə stomalar hətta gecələr də açıq qalır, lakin yayda su saxlamaq üçün ya yaxın, ya da qismən açıq qalırlar. Transpirasiya dərəcəsi aşağı olsa da, bitkinin sərin qalmasına kömək edir. Suyun köklər tərəfindən udulması və stomaların transpirasiyası davamlı və bir-biri ilə və hava şəraiti ilə mütənasibdir. Transpirasiya prosesi su dövranının hər bir reaksiyasına əhəmiyyətli dərəcədə kömək edir və ya deməliyik ki, ağaclar su dövranını idarə etməyə kömək edir. Buna görə də biz təkid edirik ki, Yer kürəsini meşələrin qırılması deyil, meşə salınması xilas edəcək.

Müəllif haqqında / Əlavə məlumat:

Vacib İmtina: Bu vebsaytdakı bütün məqalələr yalnız ümumi məlumat üçündür və peşəkar və ya ekspert məsləhəti deyil. Bu məqalədə təqdim olunan məlumatların düzgünlüyünə və ya həqiqiliyinə və ya onun nəticəsində yaranan hər hansı itkiyə və ya xəsarətə görə heç bir məsuliyyət daşımırıq. Biz bu məqalələri dəstəkləmirik, nə bu məqalələrin müəllifləri ilə bağlıyıq, nə də onların məzmununa görə məsuliyyət daşıyırıq. Tam şərtlər üçün imtina bölməmizə baxın.


Torpaq bitkiləri nədir?

Torpaq bitkiləri, bitkilərin torpaq əsaslı mühitlərdə olduğu yerüstü bitkilər kateqoriyasına aiddir. Torpaq bitkilərinin güclü kök sistemi var ki, bu da ya kök sistemi, ya da lifli kök sistemi ola bilər. Bitkilərin yaşaması üçün suya və qidaya ehtiyacı var. Torpaq bitkiləri torpaqdan su və qida maddələrini udmaq üçün kök sistemindən istifadə edir. Bundan əlavə, kök sistemi də bitkini yerə lövbərləyir. Quru bitkilərinin əsas tələbi onun tərkibindəki suyun saxlanmasıdır.

Bunu yerinə yetirmək üçün quru bitkiləri qalın, mumlu bir kutikula və xüsusi yarpaq anatomik xüsusiyyətlərə malik olmaq kimi xüsusi uyğunlaşmalara malikdir və s. transpirasiya. Torpaq bitkiləri daha böyük diametrli daha güclü gövdələrə malikdir. Bu, əsasən bitkiləri sərt və dik edən liqninin həddindən artıq çökməsi ilə əlaqədardır. Bu, bitkinin sərt yer şəraitində belə dik qalmasına imkan verir.

Şəkil 01: Torpaq Bitkiləri

Mürəkkəb prosesdə torpaq bitkilərinin çoxalması və mayalanma prosesi. Torpaq bitkilərində mayalanmanı asanlaşdırmaq üçün külək və həşərat kimi tozlandırıcı maddələr vacibdir. Kişi gametləri və ya tozcuqları mayalanma üçün qadın cinsi hüceyrəsinə köçürülməlidir. Torpaq bitkilərində bu proses bir agent tərəfindən asanlaşdırılmalıdır.


Stomatanın mənası

Stoma a aiddir kiçik diyafram ümumiyyətlə tapılır epidermis yarpaqların təbəqəsi. Stomataların sayı müxtəlif növ bitkilər arasında dəyişir. Adaksiyal yarpaq səthində stomataların sayı adətən az miqdarda olur və yarpağın abaksiyal səthi ilə daha çox məhdudlaşır. Stoma bənzəyir Ağız, onların açılması və bağlanması mühafizə hüceyrələrinin vasitəçiliyi ilə həyata keçirilir. Stomanı əhatə etdiyi üçün dodaqlarla qoruyucu hüceyrənin istinadını götürə bilərik.

Daha bir ixtisaslaşmış və ya dəyişdirilmiş epidermal hüceyrə adlanan qoruyucu hüceyrəyə bitişikdir törəmə müəssisə və ya köməkçi hüceyrələr. Bitkilərdə stomata əsasən yarpaqlarda, nadir hallarda gövdə, meyvə, erkəkcik, ləçək və ginoesiyada olur. A kök sistemi stomata varlığı yoxdur.

Stoma quruluşu

Stomata qatqı təmin edir 1-2% yarpaq sahəsi açıq olduqda. O, aşağıdakı struktur xüsusiyyətlərini ehtiva edir:

  • Forma: Stomanın forması ümumiyyətlə "Elliptik” lakin müxtəlif bitki növləri arasında dəyişir.
  • Ölçü: Stoma açıq olduqda eni 3-12 mm, uzunluğu 10-40 mm ölçülür.
  • Mühafizə kamerası: İki xüsusi mühafizə kamerası var. Mühafizə kamerası a böyrək forması dorsiventral yarpaqlarda isə a lal forması izobilateral yarpaqlarda. Stomatanı əhatə edən qoruyucu hüceyrənin daxili təbəqəsi ümumiyyətlə qalın divarlıdır və elastikdir. Əksinə, qoruyucu hüceyrəni əhatə edən xarici təbəqənin qalan hissəsi nazik divarlı, elastik və yarı keçiricidir. O, mərkəzi vakuoldan, sitoplazmatik astardan, tək nüvədən və bir neçə nüvədən ibarətdir xloroplastlar. Mühafizə hüceyrəsindəki xloroplastlar işləmir və Rubisko fermenti olmadığı üçün fotosintezin azalması ilə nəticələnir.
  • Yardımçı hüceyrələr: Stoma və qoruyucu hüceyrələrdən başqa bəziləri dəyişdirilmiş epidermal hüceyrələr və ya köməkçi hüceyrələr kömək edir hərəkat mühafizə kamerasından. O, həmçinin sitoplazmatik təbəqədən, böyük mərkəzi vakuoldan, tək nüvədən ibarətdir və xloroplastdan məhrumdur.

Stomata sayı

arasında dəyişir 1000 üçün 60,000 hər kvadrat santimetrə stomata və "Stoma tezliyi”. İzobilateral yarpaqlarda stomataların sayı həm adaksiyal, həm də abaksiyal epidermisdə təxminən eynidir. Əksinə, stomalar dorsiventral yarpaqlardakı abaksiyal epidermisdən daha çox adaksiyal epidermislə məhdudlaşır.

Bitkilərdə stomaların növləri

Yerinə, quruluşuna və inkişafına görə müxtəlif növlərə təsnif edilə bilər.

Stomatanın yerləşdiyi yerə əsaslanır

Stomatanın yerindən asılı olaraq dörd növ stoma var.

  1. Epistomatik: Bu tipdə stomata yarpağın yuxarı səthində mövcuddur. Misal: Su zanbağı
  2. Heterostamatik: Bu tipdə yarpağın alt səthində stomata çox sayda olur. Məsələn: Kartof, kələm və s.
  3. İzostomatik: Bu tipdə stomata yarpağın həm alt, həm də yuxarı səthində bərabər şəkildə mövcuddur. Misal: Yulaf və digər otlar.
  4. Astomatik: Həm yuxarı, həm də alt yarpaq səthində stoma yoxdur. Misal: Potamogeton və sualtı su bitkiləri.

Stomatal inkişafdan asılı olaraq

İnkişaf növünə görə stomatanın üç növü vardır.

  1. Mezoqin: Qoruyucu hüceyrələrin və köməkçi hüceyrələrin eyni və ya oxşar ana hüceyrədən inkişaf etdiyi stoma inkişafının bir növüdür. Misal: Brassicaceae ailəsinin üzvləri.
  2. Periginous: Bu stomatal inkişafın başqa bir növüdür, burada həm qoruyucu hüceyrələr, həm də köməkçi hüceyrələr eyni olmayan və ya fərqli ana hüceyrədən inkişaf edir. Ana hüceyrədən qoruyucu hüceyrə, qonşu hüceyrələrdən isə köməkçi hüceyrələr inkişaf edir. Misal: Cucurbitiaceae ailəsinin üzvləri.
  3. Mesoperiginous: Bu, həm misogynous, həm də periginous tip ilə əlaqəli olan stomatal inkişaf növüdür. Mezoperiqinlərdə qoruyucu hüceyrələr və bir köməkçi hüceyrə tək ana hüceyrədən inkişaf edir, digər köməkçi hüceyrələr isə qonşu hüceyrələrdən müstəqil olaraq inkişaf edə bilər. Misal: Brassicaceae ailəsinin üzvləri.

Stomatanın strukturuna əsaslanır

Stomatanın quruluşuna görə yeddi növ var.

  1. Anomositik: Yardımçı hüceyrələr ranunculaceous və ya anomositar stomatanı əhatə edir, ümumiyyətlə nizamsız moda və sayca azdır. Nümunələr: Ranunculaceae, Malvaceae üzvləri və s.
  2. Anizositik: Yardımçı hüceyrələr xaçpərəst və ya anizositar stomatları əhatə edir ki, bunlar ümumiyyətlə bir sıra heyvanlarda üçdür. qeyri-bərabər ölçüləri. Nümunələr: Solanum, Nicotiana növləri və s.
  3. Parasitik: Yardımçı hüceyrələr ümumiyyətlə iki sayda mövcud olan yaqut və ya parasitar stomatanı əhatə edir. paralel məsamə və qoruyucu hüceyrənin oxu boyunca bir-birinə. Nümunələr: Solanum, Nicotiana növləri və s.
  4. Diasitik: Caryophyllaceous və ya diasitik stomalar ümumiyyətlə köməkçi hüceyrələr cütləri ilə və 90 dərəcə qoruyucu hüceyrə ilə əhatə olunmuşdur. Nümunələr: Acanthacea, Mucaceae növləri və s.
  5. Aktinositik: Dörd və ya daha çox köməkçi hüceyrə stomanın mərkəzinə doğru aktinositik stomatanı radial şəkildə əhatə edir. Nümunələr: Araceacea, Mucaceae növləri və s.
  6. Siklositik: Bu tip stomata qoruyucu hüceyrəni əhatə edən dörd və ya daha çox köməkçi hüceyrədən ibarətdir və radial düzülmüş kimi görünür. dar üzüklər. Nümunələr: Palmae, Pandanus və s.
  7. Graminous: Dilsiz zəng formalı stomatlara malikdir və onu əhatə edən köməkçi hüceyrələr stoma məsaməsinin uzununa oxu boyunca bir-birinə paralel uzanır. Misal: Grameneaceae, Cyperaceae və s.

Stomatanın açılması və bağlanması

İki qoruyucu hüceyrə, bitkinin su balansını qorumaq və CO-ya daxil olmaq üçün stomatanın açılması və bağlanmasına vasitəçilik edir2. Bu açılış və bağlanma hadisəsi qoruyucu hüceyrələrin məhlul konsentrasiyasından asılıdır.

  • Stoma açılır stomata yüksək su potensialına malik olduqda. Məhlulun yüksək konsentrasiya sahəsindən (ətrafdakı) aşağı konsentrasiyaya (mühafizə hüceyrəsi) osmotik hərəkəti olmalıdır. Bu osmotik hərəkət qoruyucu hüceyrələri edir turgid, onlar CO axını üçün stomatal məsamələri açmaq üçün şişdiyi yerlərdə2 və axan su buxarları və oksigen.
  • Stoma əhatə edir stomata aşağı su potensialına malik olduqda. Məhlulun aşağı konsentrasiyalı sahədən (ətrafdakı) yüksək konsentrasiyaya (mühafizə hüceyrəsi) osmotik hərəkəti olmalıdır. Bu osmotik hərəkət qoruyucu hüceyrələri edir lal, burada suyu saxlamaq üçün stomatal məsamələri bağlamaq üçün daralırlar.

Aşağı və yüksək su konsentrasiyası, aşağı CO kimi amillər2 məzmunu, yüksək temperatur stomatanın açılmasına səbəb olur. Əksinə, mexaniki stress, aşağı temperatur və qeyri-kafi işıq kimi amillər stomatanın bağlanmasına səbəb olur.

Bitkilərdə stomaların funksiyaları

Stomata bitkidə iki mühüm rol oynayır:

  1. Bitkilərdə fotosintez üçün karbon qazının axını.
  2. Bitki hüceyrələrində su balansını qorumaq.

Stoma gün ərzində açılır fotosintez günəş işığının təsiri altında baş verir. Yemək bişirmək üçün yanacağa ehtiyacımız olduğundan, bitkilər özlərinə yemək hazırlamaq üçün yanacaq kimi karbon qazından istifadə edirlər. Beləliklə, stomalar fotosintez prosesində mühüm rol oynayır.

Stoma suya ehtiyacına görə açılır və ya bağlanır. Bitki hüceyrələrinin susuzlaşması zamanı suyu saxlamaq üçün stoma bağlanır. Ancaq bitkilər həddindən artıq suyu su buxarları və oksigen halında stomalardan keçirlər transpirasiya.

Bu şəkildə stoma hüceyrə turgidliyini qoruyub saxlamaq funksiyasını yerinə yetirir su potensialı. Stomalar atmosfer karbon qazının fotosintez üçün lazım olan bitki hüceyrələrinə daxil olmasına imkan verir və bununla da bitki hüceyrələrinə güc verir.


Leaf Stomata Laboratoriyası

Giriş
Bitki və heyvanların hər ikisi də adlanan toxuma təbəqəsinə malikdir epidermal təbəqə. Bitkilərdə materialın keçməsini təmin etmək üçün stomata adlanan xüsusi məsamələr var. The stomata məsamələr hər iki tərəfdən qoruyucu hüceyrələr adlanan jellybean formalı hüceyrələrlə əhatə olunmuşdur. Digər bitki epidermal hüceyrələrindən fərqli olaraq qoruyucu hüceyrələr xlorofil ehtiva edir fotosintez etmək. Bu, hüceyrələrin stomatanı açmaq və ya bağlamaq üçün genişlənməsinə / büzülməsinə imkan verir. Mühafizə hüceyrələri də susuz qaldıqda bağlanır. Bu, bitkidəki suyun qaçmasına mane olur. Qoruyucu hüceyrələrin açılması və ya bağlanması yarpaq toxumasına fərqli su konsentrasiyası əlavə edilərək mikroskopda görülə bilər.
Ən çox stomaların üzərindədir alt epidermis bitkilərdəki yarpaqların (yarpağın alt hissəsi). Epidermal səthdəki stomataların sayı sizə bir bitki haqqında çox şey deyə bilər. Adətən stomatanın yüksək konsentrasiyası sürətli böyümə və nəm iqlimi göstərir. Stomatanın aşağı konsentrasiyası fotosintezin və böyümənin və ya quru havaya uyğunlaşmanın aşağı sürətini göstərir.

Məqsəd:
Bir neçə növ bitkinin yarpaqlarından stomata baxmaq və müqayisə etmək

Materiallar:
3 yarpaq (3 müxtəlif növdən 1), mürəkkəb işıq mikroskopu, 3 mikroskop slaydı, şəffaf dırnaq boyası, şəffaf lent

  1. Müxtəlif növ bitkilərdən üç yarpaq alın.
  2. Tədqiq olunan yarpaq səthinin alt tərəfinə qalın bir yamaq (ən azı bir kvadrat santimetr) şəffaf dırnaq lakı çəkin.
  3. Dırnaq lakının tamamilə qurumasına icazə verin.
  4. Qurudulmuş dırnaq lakı yamasına bir parça şəffaf selofan lent yapışdırın.
  5. Lentin bir küncündən çəkərək dırnaq lakı yağını yarpaqdan yumşaq bir şəkildə soyun və “soyulması” dırnaq lakını yarpaqdan çıxarın. Bu, yoxlayacağınız yarpaq təəssüratıdır.
  6. Soyulmuş təəssüratınızı çox təmiz bir mikroskop slaydına yapışdırın. Artıq lenti kəsmək üçün qayçı istifadə edin. Slaydı bitki adı ilə etiketləyin.
  7. 400X-də işıq mikroskopu altında yarpaq təəssüratını yoxlayın.
  8. Çoxlu stomaların olduğu və kir, baş barmaq izləri, zədələnmiş ərazilər və ya böyük yarpaq damarlarının olmadığı yerləri axtarın. Stoma ilə yarpaq səthini çəkin.
  9. Bir mikroskopik sahədə bütün stomataları sayın. Nömrəni məlumat cədvəlinizə qeyd edin.
  10. Ən azı üç fərqli mikroskopik sahə üçün təkrar sayma. Bütün hesablamaları qeyd edin. Mikroskopik sahəyə görə orta rəqəmi müəyyənləşdirin.
  11. Orta saydan/400X mikroskopik sahədən 8-ə vurmaqla hər mm2-ə düşən stomata hesablayın.
  12. Digər yarpaqlarla 2 – 11 prosedurlarına əməl edin.

1. Hansı yarpaqda stoma daha çox olub? Sizcə bu niyə belə oldu?

2. Qoruyucu hüceyrələrin stomatanı necə açıb bağladığını ətraflı izah edin?

3. Stomatalar günün hansı saatında bağlanacaq və niyə?

4. Nə üçün aşağı epidermisin stomatası yarpağın yuxarı epidermisindən daha çoxdur?

6. Hansı iki qaz yarpaq stomalarına daxil olur və çıxır?

7. Daha çox sayda yarpaq stoması həmin bitkinin artan iqlimi haqqında nəyi göstərir?


Tədqiqatçılar yarpaqların səthində naxış görürlər, bitkilərin təkamülü ilə bağlı yeni ipucu tapırlar

Bir doktorant, bitkilərin ağciyərlərə ekvivalenti olan yarpaqların səthində stomata adlanan kiçik məsamələrin necə təkamül etdiyinə dair çoxdan diqqətdən kənarda qalan nümunəni müəyyən etdi. Xüsusi təsvir üsullarından və laboratoriyalarda tez-tez rast gəlinməyən bir bitki növündən istifadə edən tədqiqatçılar deyirlər ki, bu kəşf quruda yaşayan və suda böyüyə bilən bitkilərin təkamülündə əsas fərqi ortaya qoyur.

"Mən hiss etdim ki, bu, həqiqətən maraqlıdır, bu mənim üçün böyük sürpriz oldu. Yaxşı xatırlayıram ki, zirzəmidəki mikroskop otağında müşahidə apardıqdan sonra, kəşfim haqqında doktor Koqaya danışmaq üçün pilləkənlərlə yuxarı qalxdım", - birinci kursu xatırladı. doktorant Yuki Doll, Tokio Universitetində Elmlər Məktəbində köməkçi professor Hiroyuki Koqanın rəhbərliyi altında təhsil alır.

"Əlbəttə, mən və hər hansı bir alim stomataların fərqli olduğunu görə bilərik, lakin bizim üçün bunu sadəcə görməməzlikdən gəlmək asandır, heç bir nümunə hiss etmirəm. Doll-kun kəşfini eşidəndə mən də çox həyəcanlandım və onunla müzakirə etdim. ki, biz bu mövzunu araşdırmalıyıq" dedi Koga. (Kun kiçik kişi adlarına əlavə olunan Yapon fəxri şəkilçisidir.)

Stomatalar açıq olduqda, karbon dioksid, oksigen və su buxarı fotosintez və tənəffüs üçün yarpağın içərisinə və xaricinə keçə bilər. Stomataların sayını süni şəkildə idarə etmək, dəyişən iqlim şəraitində məhsulları sağlam saxlamaq üçün potensial yollardan biridir.

UTokyo komandası həm quru, həm də su növlərini əhatə edən Callitriche cinsinə aid bir çox bitki növlərini öyrənirdi.

"Callitriche maraqlı, lakin kiçik bir bitki qrupudur və dünyada tək biz onlardan inkişaf bioloji tədqiqatlar üçün istifadə edirik" dedi Koqa.

Doll bitkiləri araşdırarkən ilk təcrübələrini xatırlayaraq dedi: "Suda yaşayan Callitriche-də stomata paylama nümunələrini təhlil etməyə başlayanda hiss etdim ki, stomataların düzülüşü, ortaq laboratoriya növü olan Arabidopsisdə bir bakalavr olaraq mənə öyrədiləndən fərqlidir. Məndə belə bir təəssürat yarandı ki, bu qəribə nümunə bütün Callitriche üçün belə olmalıdır, lakin mən düşündüm ki, tamam, Arabidopsis və Callitriche çox fərqli təkamül nəsillərindəndir, ona görə də onların fərqli olması təbiidir.Sonra mən Callitriche-nin yerüstü növünü təhlil etdim. və gördüm ki, daha çox Arabidopsisə bənzəyir."

Xüsusilə, Kukla su bitkilərinin yarpaqlarının səthində stomaların və onları əhatə edən hüceyrələrin yerüstü bitkilərin yarpaqlarında dəyişən hüceyrə ölçülərindən çox daha vahid olduğunu fərq etdi.

Təkamüllə yaxından əlaqəli olan iki bitki növünün stomata inkişafının o qədər fərqli modellərinə malik olması bu nümunə onların quruda və ya suda yaşayış şəraitinin stoma inkişafı tənzimləyə biləcəyi ehtimalına işarə edirdi.

Koga və digər laboratoriya üzvləri əvvəllər bütöv, bütöv bitki yarpaqlarının hər bir fərdi hüceyrəsində gen aktivliyini vizuallaşdırmaq üçün bir üsul təkmilləşdirmişdilər. Tam montajlı flüoresans in situ hibridləşdirmə texnikası yeni deyil, lakin bu molekulyar biologiya alətlərindən bitkini çox nazik dilimlərə kəsmədən istifadə etmək çətin və qeyri-adidir.

Quruda və suda yaşayan Callitriche yarpaqlarından alınan görüntülər bitkilərin stomalarını inkişaf etdirmək üçün eyni iki gendən istifadə etdiyini, lakin genlərin müxtəlif vaxtlarda aktiv olduğunu təsdiqlədi.

Demək olar ki, bütün bitkilərdə SPEECLESS geni yeni əmələ gələn yarpaqların səthində bir qrup hüceyrənin böyüməsini və bölünməsini təmin edir. Nəhayət, MUTE geni bu hüceyrələrdə aktivləşir və SPECHLESS-i bloklayır, bu hüceyrələrin bölünməsini dayandırmasına və sonra stomata fərqlənməsinə səbəb olur. Tədqiqatçılar süni flüoresan teqləri iki genə bağlayaraq, SPEECLESS sıxışdırıldıqda və MUTE aktivləşdikdə tək hüceyrəli rezolyusiyada görə bildilər.

Tədqiqatçılar yerüstü Callitriche-də hər yaşda olan hüceyrələrdə MUTE ifadəsini gördülər. MUTE yalnız su növlərinin yaşlı hüceyrələrində daha vahid şəkildə ifadə edildi, görünür ki, bölünmə mərhələsini atlayır və MUTE-i aktivləşdirmək üçün yarpaqların inkişafının gec vaxtına qədər gözləmək üçün əlaqələndirilmiş gecikməyə malikdir.

Tədqiqatçılar suda yaşayan növlərin bu yeni yarpağın tam olaraq su altında qalacağını və ya su xəttinin üstündə olacağını gözləmək və hiss etmək üçün stomat formalaşmasını gecikdirmək üçün təkamülləşdiyindən şübhələnirlər. Qaz mübadiləsi su altında daha az səmərəlidir, buna görə də suya batmış yarpaqlarda ümumiyyətlə havadakı yarpaqlardan daha az stoma var.

Kəşf ətraf mühit təzyiqləri ilə təkamül genetikası arasındakı əlaqə ilə maraqlanan təkamülçü bioloqlar üçün həyəcanvericidir, eyni zamanda dəyişən və ya gözlənilməz mühitlərdə yetişdirilən məhsulların gələcəyi üçün də aktualdır.

"Adi fərziyyə odur ki, yaxından əlaqəli növlərin stomata inkişaf nümunələri var, lakin bizim əsas tapıntımız belə deyil" dedi Koqa.

Əksinə, tədqiqatçılar deyirlər ki, onların yeni nəticələri növün yaşayış mühitinin təkcə növün genetik əcdadını deyil, stomata inkişaf modelini seçən mühüm təkamül qüvvəsi olduğunu göstərir.

Növlər arasında SPECHLESS və MUTE ifadəsinə çevik nəzarətə gətirib çıxaran tam genetik yolu başa düşməklə, elm adamları bitkilərin hansı təkamül nəsillərinin dəyişən iqlimdə böyümək üçün stomalarını optimallaşdırma ehtimalının daha yüksək olduğunu təxmin edə bilərlər.


Su altında fotosintez necə işləyir?

Helen Scales - Bu böyük sualdır, əslində fotosintez okeanlarda - sualtında başlayıb, çünki bitkilər və yosunlar ilk dəfə burada təkamül edib. Sonra quruya keçdilər.

Beləliklə, işıq mütləq okeanın yuxarı təbəqələrinə daxil olur və burada fotosintez prosesi bu işığı tutur və onu enerjiyə - qida zəncirinin qalan hissəsinin arxalandığı karbohidratlara çevirir.

Yosunlar okeanın yuxarı qatlarında qalmalıdırlar, çünki okeanın dərinliklərinə endikdə ilk növbədə qırmızı işıq udulur, buna görə də okeanlar mavi və yaşıl rənglərdə görünür. İşıq oraya düşür, lakin özünü yüksək səviyyədə saxlamalıdır.

Beləliklə, məsələn, mərcan riflərinə baxsanız, onların toxumalarında yaşayan bitkilər - yosunlar var və bu növ mərcanlar böyük qayalarda böyüyərək, kalsium karbonatını əmələ gətirən və quran böyük təbəqələrə yerləşdirərək özlərini saxlamalıdırlar. dəniz səviyyələri qalxdıqca, hamımızın şnorkellə üzməyi və dalışa getməyi sevdiyi o sevimli, günəşli, möhtəşəm tropik okeanlarda özlərini saxlamaq üçün templərini davam etdirməlidirlər.

Ancaq daha dərinə getdikcə, onlar tükənməyə meyllidirlər və bəzi mərcan növləri var ki, onların toxumalarında fotosintetik yosunlar yoxdur, onlar əslində digər heyvanlar kimi qidalarını tutmağa güvənirlər. Onu sudan tuturlar və daha dərində yaşayanlar bunlardır.

Beləliklə, siz bu zonallığı görürsünüz. Həm çox işığın olduğu açıq ərazilərdə, həm də işığın udulmağa başladığı yerlərdə aşağıya enmək üçün müxtəlif növ piqmentlərdən istifadə edərək, müxtəlif növ dəniz yosunu ilə çimərlikdə oxşar şeylər görürsünüz.

Dave - Buna görə dəniz yosunu bir növ qırmızımtıl rəngdir, çünki suyun altında dərin olarsa, qırmızı rəngi udmur, mavi işıq bütün yolu aşağı enə bilər ki, mavi rəngi udur, lakin qırmızı deyil?

Helen Scales - Dəniz yosunlarından bəziləri qırmızı dəniz yosunlarıdır, düzdür və bu yosunların bir növ budağıdır. Onların yaşıl və mavi işıqları istifadə edən müxtəlif piqment növləri var və qırmızı geri əks olunur və buna görə də qırmızı görünürlər.

Chris Smith - Beləliklə, nəticə budur ki, okeanlarda baş verən fotosintez ilə qurudakı fotosintez arasında çox az fərq var, çünki hamısı eyni prosesdir. Mövcud olan işıqdan istifadə etmək üçün sadəcə bir az düzəldildi və suyun içindəkindən bir qədər çox müxtəlif dalğa uzunluqlarında işıq mövcuddur, lakin nəticə odur ki, demək olar ki, hamısı eynidir.

Helen Scales - Okeanlarda var və çox vacibdir. O qədər fotosintez gedir və okeanlarda karbon dioksid bu prosesdə sabitləşir və bunun da həqiqətən vacib olduğunu bilirik.

Chris Smith - Əlbəttə, çünki okeanlar bütün planetin ən böyük karbon qazı batmasıdır, elə deyilmi?


Maria Papanatsiou haqqında

Bioloji tədqiqatlara olan marağım məni Genetika üzrə bakalavr təhsilimi tamamladığım Qlazqo Universitetinə apardı. Mən molekulyar, hüceyrə və sistem biologiyası üzrə aspirantura təhsilimi davam etdirdim və 2014-cü ildə Qlazqo Universitetində fəlsəfə doktoru dərəcəsi aldım. PhD işim stomatal davranış, bitki fiziologiyası və ətraf mühit arasında qarşılıqlı əlaqəyə yönəldi. Sonra Edinburq Universitetində Prof. Nagy qrupuna qoşuldum və burada öz bacarıqlarımı fotobiologiya sahəsinə genişləndirdim. Bu iş qırmızı işıq reseptoru, fitoxrom B vasitəsilə siqnal ötürülməsinin molekulyar əsaslarını araşdırdı. Sonra mən Qlazqoya qayıtdım ki, professor Blattla və professor Kristi ilə əməkdaşlıq etdim, burada stomalarda ion daşınmasını modulyasiya etmək üçün optogenetik vasitələrdən istifadə etdim. bitki fiziologiyasını, böyüməsini və su istifadəsini optimallaşdırmaq. Hazırda mən Arabidopsis və soya bitkilərindən istifadə edərək mürəkkəb ekoloji ssenarilərə bitki fizioloji reaksiyalarını deşifrə etmək məqsədi daşıyan Prof. Amtmann ilə post-doktorluq tədqiqatçısı kimi işləyirəm. Akademik karyeram boyu mən elmi ünsiyyətə həvəsli olmuşam və bir sıra təbliğat tədbirlərində iştirak etmişəm və təşkil etmişəm. Mən bitki elmindəki ən son inkişaflar haqqında şərhlər vermişəm və Plant, Cell and Environment elmi jurnalının sosial media redaktoruyam.


Bitkinin 'nəfəs alma' mexanizmi kəşf edildi

Kiçik, az başa düşülən bitki məsaməsinin hava proqnozu, iqlim dəyişikliyi, kənd təsərrüfatı, hidrologiya və s. üçün çox böyük təsiri var. Karnegi İnstitutunun Qlobal Ekologiya Departamentinin alimlərinin Almaniyadakı Jülich Araşdırma Mərkəzindən həmkarları ilə apardıqları araşdırma, stomata adlanan bu mühüm strukturların yarpaqdan su buxarının itkisini necə tənzimlədiyinə dair ənənəvi inancı alt-üst etdi - bu, transpirasiya deyilən prosesdir. Onlar radiasiyanın yarpağın dərinliklərindəki fiziki proseslərin hərəkətverici qüvvəsi olduğunu aşkar etdilər.

Tədqiqat 12 iyul 2010-cu il həftəsində jurnalın onlayn erkən buraxılışında dərc edilmişdir. Milli Elmlər Akademiyasının Materialları.

Stomatalar, açılışın ölçüsünü idarə edən bir cüt qoruyucu hüceyrə ilə əhatə olunmuş dodaq formalı məsamələrdir. Məsamələrin ölçüsü karbon qazının daxil olmasını tənzimləyir (CO2 ) fotosintez və su buxarının atmosferə çıxması -- transpirasiya üçün lazımdır.

Transpirasiya bitki örtüyü üzərində atmosferi sərinləşdirir və nəmləndirir, iqlimi mülayimləşdirir və yağıntıları artırır. Stomata bitkilərin CO-nu udma sürətinə təsir göstərir2 bitkilərin məhsuldarlığına və atmosfer CO konsentrasiyasına təsir edən atmosferdən2. Stomanı başa düşmək iqlim dəyişikliyi araşdırması üçün vacibdir.

Hazırkı iqlim dəyişikliyi modelləri bir neçə bitki növü ilə aparılan tədqiqatların statistik təhlilinə əsaslanan stomat reaksiyasının təsvirindən istifadə edir. Bu yanaşma stomatal tənzimləmə mexanizminin möhkəm başa düşülməsinə əsaslanmır və ətraf mühit şəraitinə ekstrapolyasiya üçün zəif əsas verir.

"Alimlər ən azı 300 ildir stomatanı tədqiq edirlər. Təəccüblüdür ki, stomataların daim dəyişən mühitə cavab olaraq nə qədər açılıb bağlandığını idarə edən tənzimləyici mexanizmləri yaxşı başa düşməmişik", - Karnegidən həmmüəllif Cozef Berri qeyd edib. .

Bu tədqiqatçılar ilk dəfə olaraq yarpağın xarici səthində enerji və su buxarının mübadiləsinin yarpağın daxilindəki proseslərlə necə əlaqəli olduğunu araşdırdılar. Onlar aşkar ediblər ki, yarpaq içərisində piqmentlər və su tərəfindən udulan radiasiya enerjisi stomataların su səviyyələrini idarə etməsinə təsir edir.

"Bu tədqiqatda biz günəbaxan yarpağını infraqırmızı işığın (NIR & gt700 nm) daxil etmək və ya istisna etmək üçün süzülmüş közərmə işığı ilə işıqlandırdıq" Berry qeyd etdi. "Yaxın infraqırmızı işıq tətbiq edildikdə, stomata açılmaqla cavab verdi və dolayı yolla fotosintezi stimullaşdırdı. Fərqli rənglərin işığı bərabər enerji girişlərində oxşar stomaların açılmasını verdi - istiliyin sürücü olduğuna daha çox sübut."

Alimlər təcrübəni digər beş bitki növü və bir sıra karbon dioksid səviyyələri və temperaturları ilə təkrarladılar. Tədqiqatçılar həmçinin cavabları simulyasiya etmək üçün yarpaq sisteminin enerji balansına əsaslanan bir model hazırladılar. Modelin nəticələri laboratoriyanın nəticələrini təqlid etdi.

Məsamələri meydana gətirən qoruyucu hüceyrələrin məsamələri tənzimləmək üçün işıq və digər ətraf mühit siqnallarından istifadə edən mürəkkəb sensor və məlumat emal sistemlərinə sahib olduğu güman edilir. Bu tədqiqatın irəliləyişi ondan ibarətdir ki, stomata tərəfindən su itkisinin sürətinin tənzimlənməsi yarpağın dərinliklərində baş verən fiziki proseslərlə əlaqəli olduğunu nümayiş etdirən ilk tədqiqatdır.

"Bu o deməkdir ki, stomatanı ölçülərini dəyişməyə sövq edən hazırkı model dəyişməlidir" dedi həmmüəllif Roland Pieruşka, Avropa İttifaqından Karnegi İnstitutunda (hazırda Almaniyada Jülich Araşdırma Mərkəzində). "Uzun müddətdir tədqiqatçılar piqmentlər tərəfindən udulan günəşdən gələn istiliyin buxarlanmanın baş verdiyi düşünülən stomatanın altındakı boşluqlara çatana qədər hüceyrədən hüceyrəyə keçdiyini düşünürdülər. Bu, yəqin ki, müəyyən dərəcədə olur. lakin burada təqdim olunan nəticələr bu istiliyin böyük hissəsinin yarpağın içərisində su buxarı ilə doymuş hava boşluqları vasitəsilə ötürülməsi ilə bağlı fərziyyəmizlə daha uyğundur.Bu əsas fərq Otto Langenin 1970-ci illərdə verdiyi cavablar üzərində necə işlədiyini başa düşmək üçün çox vacibdir. stomata rütubət, stoma tənzimləməsi yarpaq miqyaslı bir anlayışa sığdırıla bilər."

Hekayə Mənbəsi:

Materiallar tərəfindən təmin edilmişdir Karnegi İnstitutu. Qeyd: Məzmun üslub və uzunluğa görə redaktə edilə bilər.


Su bitkilərində stomata varmı? - Biologiya

Stomata sıxlığı dikotlarda və ya monokotlarda daha çox olacaq və niyə?

Maraqlıdır, niyə bu sualı verirsiniz? Stomatal sıxlığın bir bitkinin dikot və ya monokot olması ilə əlaqəli olduğuna inanmaq üçün əsasınız varmı?

The most significant difference between the stomata of monocots and dicots is the design of the guard cells - the monocots having the dumbell type, and dicots the pair-of -sausage type. Also the monocots have them arranged in regular arrays, whereas the dicots have more of a crazy-paving of them!

The role of stomata is to enable gaseous exchange whilst trying to minimise the consequent water loss.

We guess that stomatal density stated in terms of "number of stomata per square mm" would also depend on the size of the stomata. Some plants may have many small stomata whilst others have few large ones. However, each would aim to achieve the same effect in terms of gaseous exchange and water evaporation.

Monocots have stomata on both the "upper" and "lower" surfaces of their leaves, whilst SOME (but not ALL) dicots have stomata on only one surface (usually the lower one), so on this basis, to achieve the same effect, a monocot may need half the stomatal density of a dicot of a type with stomata on only one surface. However, many dicots have stomata on BOTH surfaces and some aquatic plants with floating leaves have stomata on the upper surface, so it is not possible to generalise about ALL monocots and ALL dicots.

However, as a "stoma" is strictly speaking, the hole in the structure, we might guess that the total stomatal area per square mm of leaf surface would be the same for the same amount of gaseous exchange/transpiration.

We would normally expect stomatal density to be related to the climate in which the plant is adapted to grow. Some cacti have no leaves, but green stems instead, perhaps because there is a lower stomatal density on stems than on leaves - the leaves have been reduced to the spines on the cactus. The stomata on such xerophytes may be in deep pits or in the folds of leaves. We would guess that xerophytes have a lower stomatal density than mesophytes.

A monocot which is good for studying is Red Hot Poker (Kniphofia) becasue the epidermis peels off so easily.

John Hewitson, Barry Meatyard, Roger Delpech and Kath Crawford

- See more at: http://me-saps.medschl.cam.ac.uk/saps-associates/browse-q-and-a/525-will-stomata-density-be-greater-in-dicots-or-monocots-and-why#sthash.ODf0FUXK.dpuf

How do I measure stomatal density?

There are a number of ways of doing this. Because of the size of stomata, you will need a reasonably good microscope for this. Your choice of magnification will depend on the leaf material that you are using, and the size of the stomata

  • Prepare an epidermal impression by coating the leaf surface with nail varnish. Peel off the dried layer of nail varnish by using sellotape and stick this onto a slide.
  • Alternatively, with some plants you can peel off an epidermal strip directly, which you can mount in water on a slide and place under the microscope.
  • If you have an eyepiece graticule which you can use, you can work at a relatively low power, and you can count the number of stomata within different squares to act as replicates.
  • If you do not have an eyepiece graticule, you can work at a higher magnification and count a number of different fields - the area visible under the microscope - at any one time.
  1. You get enough counts to be able to analyse your results statistically,
  2. You calculate the area of leaf which you are counting in order to give a quantifiable result e.g. stomata per square mm. You will need to calibrate the size of the field of view, or the size of individual squares within a field, using a stage micrometer to do this.

M. MacDonald, SAPS Cambridge.

One of the best plants for doing epidermal peels is the red hot poker plant Kniphofia. Being a monocot its stomata are highly ordered in rows, but they are big and great for stomatal opening and closing using solutions of different concentrations.

Almost as good is the Elephants Ear Saxifrage Bergenia. This also peels very easily, but the stomata are smaller although clearly visible at x100 magnification. This is a dicot so the distribution is more random.

What factors influence the opening and closing of stomata?

There are many factors which lead to stomata opening and closing.

i) There is an endogenous rhythm (a biological clock). Stomata open during the day and close during the night. (Though certain succulents which are native to hot, dry conditions have a reversed rhythm to enable them to economise on water loss.) However, stomata continue to open and close on an approximately 24 hour clock (circadian = about a day) even when switched to continuous light. The phase of this opening and closure can be shifted (made to occur at other times of the day) by contol of the end of the dark period.

ii) The water balance of a plant affects stomatal apperture. Wilting plants close their stomata. The plant growth regulator abscisic acid (ABA) seems to act as a mediator under these conditions. Water stress in the roots can transmit (in xylem?) its influence to stomata in leaves by the signal of ABA.

iii) Low concentrations of CO2 cause stomata to open. If CO2-free air is blown across stomata in darkness, their stomates open. High CO2 causes stomates to close.

iv) Light causes stomates to open. The minimum light level for opening of stomates in most plants is 1/1000 to 1/30 of full sunlight, just enough to cause some net photosynthesis. Blue light (430-460nm) is nearly 10 times as effective as red light (630-680nm). The wavelengths that are effective in the red part of the spectrum are the same as those that are effective in photosynthesis ie is absorbed by chlorophyll. However, the blue light effect is quite independent of photosynthesis. Photosynthesis will change intercellular CO2 concentrations and may have its effect through number iii) above.

So, how are these movements brought about?

Blue-light wavelengths of daylight, detected by zeaxanthin (a carotenoid) activate proton pumps in the guard cell membranes, which proceed to extrude protons from the cytoplasm of the cell this creates a "proton motive force" (an electrochemical gradient across the membrane) which opens voltage operated channels in the membrane, allowing positive K ions to flow passively into the cell, from the surrounding tissues. Chloride ions also enter the cell, with their movement coupled to the re-entry of some of the extruded protons (Cl/H symport) to act as a counter-ions to the potassium. Water passively follows these ions into the guard cells, and as their tugidity increases so the stomatal pore opens, in the morning. As the day progresses the osmotic role of potassium is supplanted by that of sucrose, which can be generated by several means, including starch hydrolysis and photosynthesis. At the end of the day (by which time the potassium accumulation has dissipated) it seems it is the fall in he concentration of sucrose that initiates the loss of water and reduced turgor pressure, which causes closure of the stomatal pore.

ABA also seems to trigger a loss of K ions from guard cells. Some workers suggest that in some species, ABA alters turgor pressure without changing solute potential or water potential.

There is evidence of a role for increased cytoplasmic calcium (Ca2+) in closure, possibly by effects on opening/closing of ion channels at the plasma membrane.

Starch break down to phosphoenol pyruvate (PEP) is stimulated by blue light. This PEP then combines with CO2 to fom oxaloacetic acid, which is converted to malic acid. It is H ions from the malic acid which leave the cell in the mechanism outlined above. Thus the intake of K ions is matched by formation of anions from malic acid in the guard cells. This causes an increase in osmotically active substances in exchange for the breakdown of starch in guard cells.

Hart, J.W. in Light & Plant Growth (1988), 2nd Impression 1990. (pp 135-6).

Taiz and Zeiger in Plant physiology - 2nd ed.(1998) published by Sinauer, ISBN 0-87893-831-1 (pp 522-530)

Salisbury and Ross in Bitki fiziologiyası - 4th ed (1992) published by Wadsworth, California, ISBN 0-534-15162-0

John Hewitson, Roger Delpech and Richard Price

Do all stomata on a leaf or plant open at the same time?

Our previous answer (above) explains that the opening/closing of stomata is a complex process controlled by more than one variable. In addition to what is mentioned there, Abscisic acid (ABA) acts as a hormone and causes stomata to close.

So . we don't know the true answer to your question!

If ABA is the mechanism (as, I believe, it is under drought conditions) then I would predict that all stomata would move in unison as the hormone spreads throughout the leaf/plant.

On the other hand, Barry Meatyard comments:-
Since stomatal opening is controlled by the turgor of guard cells and turgor of guard cells is presumably controlled by the local water relations in the environment of the stoma itself (rather than by remote control from the rest of the plant), then I could see a situation where if one leaf was in humid conditions and another in a locally drier environment the stomata on these leaves would vary in the degree of opening. Such a differentiated environment would presumably occur as a gradient from the 'surface' of a bush into its centre. As a hypothesis it would be worth testing with some epidermal peels or nail varnish 'casts'. How about a sample of leaves varnished in vivo in a privet hedge?

This is a good opportunity for some real open ended discovery based on a real experiment.

If you do the experiment, please let us know what you find out!

Will stomata density be greater in dicots or monocots and why?

We wonder why you ask this question? Do you have reason to believe that stomatal density is related to whether a plant is a dicot or monocot?

The most significant difference between the stomata of monocots and dicots is the design of the guard cells - the monocots having the dumbell type, and dicots the pair-of -sausage type. Also the monocots have them arranged in regular arrays, whereas the dicots have more of a crazy-paving of them!

The role of stomata is to enable gaseous exchange whilst trying to minimise the consequent water loss.

We guess that stomatal density stated in terms of "number of stomata per square mm" would also depend on the size of the stomata. Some plants may have many small stomata whilst others have few large ones. However, each would aim to achieve the same effect in terms of gaseous exchange and water evaporation.

Monocots have stomata on both the "upper" and "lower" surfaces of their leaves, whilst SOME (but not ALL) dicots have stomata on only one surface (usually the lower one), so on this basis, to achieve the same effect, a monocot may need half the stomatal density of a dicot of a type with stomata on only one surface. However, many dicots have stomata on BOTH surfaces and some aquatic plants with floating leaves have stomata on the upper surface, so it is not possible to generalise about ALL monocots and ALL dicots.

However, as a "stoma" is strictly speaking, the hole in the structure, we might guess that the total stomatal area per square mm of leaf surface would be the same for the same amount of gaseous exchange/transpiration.

We would normally expect stomatal density to be related to the climate in which the plant is adapted to grow. Some cacti have no leaves, but green stems instead, perhaps because there is a lower stomatal density on stems than on leaves - the leaves have been reduced to the spines on the cactus. The stomata on such xerophytes may be in deep pits or in the folds of leaves. We would guess that xerophytes have a lower stomatal density than mesophytes.

A monocot which is good for studying is Red Hot Poker (Kniphofia) becasue the epidermis peels off so easily.

John Hewitson, Barry Meatyard, Roger Delpech and Kath Crawford

What is the relationship between increase in stomata density and rate of transpiration?

Salisbury and Ross. Plant Physiology. Wadsworth Publishing Co. 4th Ed Chapter 4

"Nature often proves to be more complex than we expect. Suppose we compare the evaporation rate from a beaker of water and from an identical beaker that is half covered, say with metal strips. We would expect evaporation from the second beaker to be about half that from the first. Now let's cover all but about 1% of the second beaker. We will use a thin piece of foil with small holes making up about 1% of the total area. Will we measure about 1% as much evaporation? Not if the holes have about same size and spacing as the stomates found in the epidermis of a leaf. We will in fact measure about half as much evaporation (50%) as from the open surface.

"How can this be? Why isn't evaporation directly proportional to surface area? It certainly seems paradoxical that stomatal openings on the leaf make up only about 1% of the surface area, whereas the leaf sometimes transpires half as much water as would evaporate from an equivalent area of wet filter paper. We resolve this apparent paradox be realising that evaporation is a diffusion process from water surface to atmosphere. Simply stated, diffusion is proportional to the driving force and the conductivity. In our example, the driving force is the same for both beakers: the difference in vapour pressure (or density) between the water surface (where the atmosphere is saturated with vapour) and the atmosphere some distance away (where it must be below saturation if evaporation is to occur).

"The different evaporation rates depend on different conductivities to diffusion. Part of the conductivity is a function of the area, and this value is much lower above a beaker covered with porous foil, which is what we expected. But the other part of the conductivity depends on the distance in the atmosphere through which the water molecules must diffuse before their concentration reaches the atmosphere as a whole. The shorter the distance, the higher the conductivity. This distance can be called the boundary layer, and it is much shorter above the pores in the foil than above the free water surface. Molecules evaporating from the free water will be part of the relatively dense column of molecules extending some distance above the surface, whereas molecules diffusing through a pore can go in any direction within an imaginary hemisphere centred above the pore. In the hemisphere, the concentration drops rapidly with distance from the pore, which is to say that the concentration gradient is very steep because the boundary layer is very thin. Of course, if pores are closer together than the thickness of their boundary layers, these hemispheres overlap and merge into a boundary layer.

"Many empirical studies were made several decades ago to determine the effects of pore size, shape and distribution on diffusion rates (eg Brown and Escombe 1900, Sayre 1926, reviewed by Meyer and Anderson in 1939). Stomates of typical plants proved to be nearly optimal for maximum gas or vapour diffusion. Thus, plants are ideally adapted for CO2 absorption from the atmosphere - but also for loss of water by transpiration. The stomates can close, however, and in most plants they are adapted to close when photosynthesis and CO2 absorption stop (for example in darkness)."

How can I investigate whether size of stomata affects transpiration rate?
(for an AS level investigation)

You need to think at a basic level:-
1) How can you measure transpiration rate? Remember that a bubble potometer (for instance) measures water uptake whereas a weighing potometer (weighing a plant in a sealed water reservoir) should give transpiration. (Changes in mass due to photosynthesis and respiration can probably be ignored.) It may be sufficient to simply hang up leaves of different types and measure their loss in weight over a period of time. You can cover surfaces with vaseline if you wish to compare how much is lost from the lower surface with stomata with how much is lost from the upper surface.

2) How can you measure stomatal size? With most leaves, you can paint the surface with nail varnish and leave it to dry, then press selotape to the leaf surface and peel off the nail varnish impression and stick it to a microscope slide to measure the size of the stomata under a calibrated microscope. Now, this is almost impossible to do as the stoma is actually the hole between the guard cells and you rarely get the chance to measure the diameter of the hole - perhaps you will just have to measure the length of the closed hole and make some assumptions from there - perhaps you will just have to measure the diameter of the guard cells and make some even bigger assumptions from there.

If you haven't got the names of some varieties of leaves which you can get hold of, I would simply choose some mesophytes and xerophytes and get measuring. I happen to know that hairy leaves are no good for the nail varnish method, so several xeromorphs may be ruled out. The value of an AS project is to a) plan an experiment which will test your chosen hypothesis, b) choose appropriate apparatus and show you can use it skillfully c) take measurements and keep sensible records d) analyse the experiment and write your conclusions and e) comment on the reliability and accuracy of your experiment with comments on how the experiment could be improved. What is NOT marked is how well your data fit your prediction! ie, there are not many (if any) marks which depend on choosing the right leaves.

Does wind speed affect the opening of stomata?

I am exploring the effect of wind speeds in light and dark environments on transpiration. If the wind speed is high enough during the night time will this cause the opening of stomata and transpiration, even though it is against the plants bioloical clock to do so?
I've got 3 different wind speeds on the fan and I'm keeping the temperature constant in both light/dark environments.

Wind speed does not normally cause stomata to open. Indeed, high wind speed may cause stomata to close a) because of the high rate of transpiration leading to water stress but also b) (when photosynthesis rate is high) gentle breeze can bring more CO2 close to the stomata, increasing the diffusion of CO2 into the leaf, causing guard cells to become less turgid.

Stomates will normally be closed in the dark. Granted, there may be a tendency for the stomata to be open if you are doing the experiment during daylight hours and the plants have not had a chance to reset their biological clock. On the other hand, I would expect the biological clock mechanism to be over-ruled by the other environmental conditions you are imposing on the plants which (I guess) will have a stronger effect on the stomatal aperture than the diurnal rhythm. Opening of stomata at sunrise generally requires about an hour and closing is often gradual throughout the afternoon. Stomates close faster if plants are suddenly exposed to darkness. The minimum light level for opening of stomates in most plants is about 1/1000 to 1/30 of full sunlight - just enough to cause some net photosynthesis. Higher irradiance levels cause wider stomatal apertures.

This should be an interesting series of experiments. Will you measure the leaf area and quote your results in terms of g water/mm 2 of leaf? How long will you need to wait after you have changed the conditions before making your critical measurements (an hour?) Will your kale be planted in soil, or will you be removing a kale leaf from the plant for experimentation?

Why does polyploidy result in increased stomatal size? I have been doing an investigation into stomatal size in Tagetes species and found that 4n Tagetes have fewer stomata per unit area than 2n Tagetes növlər.

This is a fascinating topic and I have not been able to find a clear answer in the literature.

Indeed, it is well known that stomatal size is bigger in polyploid plants. I was involved with a project where we scanned hundreds of plants treated with colchicine by looking at the size of their stomata, in the hope of identifying any polyploids the colchicine had produced.

This article confirms your findings (but not in Tagetes) :-

This article suggests that diploid and polyploid plants are quite different in their water content:-

Another article suggested that the osmotic potential of diploids and polyploids is different.

All these features might be expected to influence the transpiration properties of the leaves and the changes in stomatal size and stomatal density might be (in part) a response to this.

Ottoline Leyser tells me that "There is a well-established correlation between ploidy level and cell size - polyploid cells are bigger. It seems to me that if you have bigger guard cells you would have to have bigger stomatal pores. If the pores are bigger then the plant would make fewer to compensate, because they make the minimum for sufficient CO2 uptake."


Videoya baxın: Toxumun Quruluşu (Iyun 2022).


Şərhlər:

  1. Wendlesora

    Sən düzgün deyilsən. Bunu müzakirə etməyi təklif edirəm. PM-də mənə yaz.

  2. Irenbend

    Hansı ifadə...

  3. Philippe

    Bravo, what a phrase ..., the admirable thought

  4. Gilibeirt

    Nə qəşəng cavabdır

  5. T'iis

    deyil. Mənim üçün deyil

  6. Gojar

    How do you feel about Putin, everyone?

  7. Duran

    Əla, bu çox dəyərli fikirdir

  8. Faber

    Və xoşuma gəldi...



Mesaj yazmaq