什么是植物水分散失的门户?

气孔啊,植物根系吸收的90%的水分都是通过气孔的蒸腾作用流失的。气孔也是二氧化碳从大气中进入叶片的主要途径,这种气体流动的路径也会导致从叶子中水分的表面到大气中的水分流失。气孔是由复杂的机制控制的,它可以使二氧化碳吸收和限制水分的流失保持一个动态的平衡,同时保证叶片的光合作用和防止叶片干燥。

一般来说,气孔在白天是开放的,晚上则是封闭的。在白天,光合作用要求叶肉细胞暴露在空气中以获得二氧化碳。晚上,当没有光可用来进行光合作用时,气孔关闭,以避免失去水分。如果植物叶子缺水,气孔也会在白天关闭。气孔的打开或关闭是为了应激细胞所感知到外部环境信号。这些信号主要包括光、二氧化碳和因干旱胁迫产生的植物激素ABA。在大多数植物中,观察到以下模式。

光照气孔开放

黑暗气孔关闭

叶片内的高二氧化碳浓度气孔关闭

叶片内低二氧化碳浓度气孔打开

干旱胁迫(ABA)气孔关闭

几乎所有的植物几乎每天都要打开气孔,向空气中流失水分。植物为了吸收二氧化碳气孔打开水分蒸发过程称为蒸腾作用。在某些情况下,叶片的蒸腾作用可以起到降温的作用,防止高环境的破坏,同时蒸腾作用还为水分和营养物质长距离运输提供动力。当植物光合作用时,水的损失是不可避免的。一般来说,植物会表现出适应和调节反应,从而减少光合作用所必需的蒸腾作用。

不同尺度光学显微镜下的气孔叶片表面

气孔受多种信号、受体、信号转导途径和效应器的调节。它们是植物中最敏感的细胞。触摸树叶或对着叶片呼吸,可以使气孔关闭数小时。此外,在叶片上气孔表现出空间的异质性。它们的时间和开放程度在叶子的不同区域有显著的变化。这很可能是影响气孔打开的信号的梯度结果。通过调节气孔及其敏感性的多种复杂机制表明,在维持光合作用的同时保存水分对于植物的进化是非常重要的。对目前的农业生产效率来说,气孔调节也是非常重要的,在谷物关键的灌浆期,几天的气孔关闭可能会导致大量的产量损失,因为它们会减少填充种子所需的糖的光合作用。近年来植物育种者的主要目标是降低作物对缺水的敏感性,在多变的天气条件下保证更稳定的产量。

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  • 发表于 2022-01-13 16:34
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  • 分类:科学