Wächterzellen: Struktur, Funktion und Rolle in Pflanzenstomata

Bei Pflanzen ist die Epidermis (dünne oberflächliche Gewebeschicht) nicht durchgängig. Sie kann durch winzige Poren unterbrochen werden, die als Stomata bezeichnet werden. Ein Stoma wird durch eine Pore gebildet, die von zwei Zellen umgeben wird, die als Wächterzellen bezeichnet werden und durch ihre Formänderungen das Schließen und Öffnen des Stomas bewirken. Die Pore des Stomas wird als Spaltöffnung bezeichnet, über der der Gasaustausch stattfindet.

Form

• Bei Einkeimblättrigen (Gräser) sind diese Wächterzellen hantelförmig und die Poren schlitzförmig. Manchmal sind die Wächterzellen halbmondförmige Zellen, die an den gebogenen Enden ihrer konkaven Seiten miteinander verbunden sind und so eine schlitzförmige Öffnung lassen. Bei Bedecktsamern sind diese beiden Wächterzellen nierenförmig und bleiben an ihren beiden Enden der konkaven Seiten miteinander verbunden, wodurch eine zentrale Pore entsteht.

Zellwand

• Die Wände der Wächterzellen, die zur Pore hin zeigen, sind in der Regel dicker als die anderen Seiten, und die dünneren Teile sind dehnbarer. Die Wächterzellen sind normalerweise mit einer Kutikula bedeckt, die sich generell auf jene Wand fortsetzt, die dem Spaltstoma zugewandt ist, und die auch die an die Substomatalkammer grenzenden Zellen erreicht (direkt unter jedem Stoma befindet sich eine prominente Höhle oder ein interzellulärer Raum, der als Substomatalkammer bekannt ist).

Dicke der Zellwand

• Die Dicke der Zellwände von Wächterzellen und ihre Größe variieren je nach Typ. Bei Gräsern haben die Wächterzellen schmale Mittelbereiche mit verdickten äußeren und inneren Wänden; die Wächterzellen sind mit Nebenwächterzellen assoziiert, eine auf jeder langen Seite. Beim Amaryllis-Typ, der sowohl bei Zweikeim- als auch bei Einkeimblättrigen vorkommt, sind die Zellwände der Wächterzellen um jede Öffnung herum verdickt. Beim Mnium-Typ, der bei Moosen vorkommt, ist die ventrale Wand der Wächterzellen dünner als die dorsale Wand.

Intrazelluläre Partikel

• Diese Zellen enthalten einen prominenten Kern, dichtes Zytoplasma, zahlreiche Mitochondrien, Elemente des Endoplasmatischen Retikulums, Golgi-Körperchen, Vakuolen verschiedener Größen und Chloroplastiden. Diese Chloroplastiden unterscheiden sich von den Chloroplastiden der Mesophyllzellen. Dennoch führen sie eine normale Photosynthese durch. Die Wächterzellen einiger Arten könnenPhotosynthesepigmente fehlen.

Epidermiszellen

• Die Epidermiszellen, die sich neben den Wächterzellen befinden, werden als Nebenwächterzellen bezeichnet. Diese Zellen können von anderen Zellen durch ihre Größe und Anordnung unterschieden werden. Mit anderen Worten: Die an die Wächterzellen angrenzenden Epidermiszellen unterscheiden sich oft morphologisch von den übrigen typischen Epidermiszellen.