Nieuw onderzoek zal het leerboek van hoe planten ademen veranderen.

Eerdere verklaringen over hoe planten koolstofdioxide opnemen en zuurstof uitademen, waren gericht op verdikking van de binnenwanden van wachtcellen. Deze cellen regelen de huidmondjes - kleine poriën die planten gebruiken voor gasuitwisseling, waterregulering en verdediging tegen pathogenen.

In onderzoek gepubliceerd in Plantenjournaal , een team onder leiding van professor Richard Morris van het John Innes Centre, Norwich, Professor Silke Robatzek van het Sainsbury Laboratory, Norwich, en medewerkers van de Universiteit van Madrid, ontwikkelde het eerste volledige 3D-model van een bewakingscel.

Met behulp van een 3D-simulatie, ze ontdekten dat er drie ingrediënten nodig waren om bewakingscellen effectief te laten werken.

Ten eerste, het niveau van water- of turgordruk in de cel, ten tweede de elasticiteit van de celwand, ten derde is het de niervormige geometrie die druk omzet in vormveranderingen.

Professor Richard Morris zei:"Dit werk kan ons helpen te begrijpen hoe we planten klimaatbestendiger kunnen maken."

"Bewakingscellen zijn ook hotspots voor ziekteverwekkers, dus het is belangrijk om te begrijpen wat het openen en sluiten van de huidmondjes regelt voor het verbeteren van de gezondheid van planten."

Extra werk, gepubliceerd in Huidige biologie , waarbij het John Innes Centre betrokken is, de Universiteit van Sheffield en het Sainsbury-laboratorium in Cambridge onthulden nog een geheim van de dynamiek van wachtcellen.

Met behulp van atoomkrachtmicroscopie en computermodellering merkte het team een ​​onverwachte verstijving op in de eindgebieden van de bewakingscellen, of palen.

"Deze polaire verstijving weerspiegelt een mechanische vastzetting van de uiteinden van de bewakingscel, waardoor wordt voorkomen dat huidmondjes in lengte toenemen als ze opengaan. Dit leidt tot een verhoogde snelheid van poriënopening en grotere poriën. Je krijgt 'betere' huidmondjes." legt prof. Jamie Hobbs van Sheffield University uit.

Hetzelfde effect werd waargenomen in de modelplant Arabidopsis en tomaat en maïs, wat suggereert dat het wijdverbreid is over plantensoorten.

Professor Morris zei dat het team van plan is hun onderzoek uit te breiden naar de studie van grashuidmondjes die een andere vorm hebben en waarschijnlijk een ander onderliggend mechanisme.

Ondanks het belang van wachtcellen en hun functie, de onderliggende mechanica zijn tot nu toe slecht begrepen.

Bewakingscellen veranderen van vorm als reactie op turgordruk - de druk van water in de cellen. Als de turgordruk hoog is, zwellen de cellen op, van elkaar afbuigen, het openen van de huidmondjes.

Als water de cellen verlaat, de turgordruk neemt af en de cellen worden platter, minder niervormig, die de porie sluit.