Leitzellen: Struktur, Funktion & Rolle in den Pflanzentomata

Laut dem Merriam Webster Dictionary ist die „Leitzelle eine der beiden mondförmigen Epidermiszellen, die eine Pflanzenstoma säumen und öffnen und schließen.“ Stomata sind winzige Öffnungen in der Epidermis eines Pflanzenorgans (wie eines Blattes), durch die Gasaustausch stattfindet. Kohlendioxid gelangt durch Stomata in den Pflanzenkörper, und Sauerstoff, der als Ergebnis der Photosynthese entsteht, diffundiert aus.

Struktur

Bei Pflanzen ist die Epidermis, eine dünne Oberflächenschicht aus Gewebe, nicht durchgehend, sondern wird von winzigen Öffnungen namens Stomata unterbrochen. Leitzellen sind bohnenförmige Zellen, die die Stomaöffnung bedecken. Leitzellen werden verwendet, um den Gasaustausch in einer Pflanze zu ermöglichen und helfen, Wasser durch Kohäsion und Kapillarwirkung den Stamm hinaufzubewegen. Darüber hinaus haben Leitzellen einige Einfluss auf die Kapazität der Stomata, auf Veränderungen der Umgebungsluftfeuchtigkeit zu reagieren.

Ziel

Während der Transpiration entweicht auch Wasserdampf durch Stomata. Ein übermäßiger Wasserverlust führt jedoch zum Absterben einer Pflanze. Um mit diesem Problem umzugehen, hat sich ein Paar Leitzellen auf jeder Seite einer Stoma entwickelt.

Mechanismen

Die Leitzelle kontrolliert die Transpirationsrate, indem sie das Öffnen und Schließen der Stomata reguliert. Während der Stomataöffnung steigt der Druck in der Leitzelle, wodurch die Zellen aufschwellen. Wenn Stomata schließen, werden Kaliumionen aus den Leitzellen herausgepumpt, was das Vakuolenvolumen verändert. Dies bewirkt auch, dass Chlorid- und anorganische Ionen die Zellen verlassen.

Verwendung von Leitzellen

Die Wände, die die Stoma umgeben, sind sehr flexibel und dünn; jedoch sind die gegenüberliegenden Wände der Stoma starr und dicker. Wann immer die Leitzellen mit internem Wasserdruck aufgebläht sind, gibt es einen Unterschied in der Dicke der umgebenden Wände, was zur Entwicklung einer Öffnung führt. An einem heißen Tag, wenn die Leitzellen Wasser verlieren, entleeren sie sich und beginnen, aufeinander zu drücken, was zum Verschluss der Stoma führt.

Bedeutung

Signaltransduktionsmechanismen in Leitzellen koordinieren Sonnenlicht, Kohlendioxid, Wasserstatus, Hormonreaktionen und andere externe Umweltbedingungen (z. B. Hitze), um die Bewegung von Stomatazellen zu regulieren, die in den Blättern vorhanden sind. Unter ungünstigen Umweltbedingungen verbessert es das Überleben von Pflanzen und ihr Wachstum. Die Leitzellen, die die Stomata umgeben, sind eines der gut entwickelten Modellsysteme, die helfen, die verschiedenen Signalkomponenten zu verstehen, die innerhalb eines Netzwerks in einer einzelnen Pflanzenzelle interagieren.