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  • 1 # 科學閏土

    氣孔啊,植物根系吸收的90%的水分都是透過氣孔的蒸騰作用流失的。氣孔也是二氧化碳從大氣中進入葉片的主要途徑,這種氣體流動的路徑也會導致從葉子中水分的表面到大氣中的水分流失。氣孔是由複雜的機制控制的,它可以使二氧化碳吸收和限制水分的流失保持一個動態的平衡,同時保證葉片的光合作用和防止葉片乾燥。

    一般來說,氣孔在白天是開放的,晚上則是封閉的。在白天,光合作用要求葉肉細胞暴露在空氣中以獲得二氧化碳。晚上,當沒有光可用來進行光合作用時,氣孔關閉,以避免失去水分。如果植物葉子缺水,氣孔也會在白天關閉。氣孔的開啟或關閉是為了應激細胞所感知到外部環境訊號。這些訊號主要包括光、二氧化碳和因乾旱脅迫產生的植物激素ABA。在大多數植物中,觀察到以下模式。

    光照→氣孔開放

    黑暗→氣孔關閉

    葉片內的高二氧化碳濃度→氣孔關閉

    葉片內低二氧化碳濃度→氣孔開啟

    乾旱脅迫(ABA)→氣孔關閉

    幾乎所有的植物幾乎每天都要開啟氣孔,向空氣中流失水分。植物為了吸收二氧化碳氣孔開啟水分蒸發過程稱為蒸騰作用。在某些情況下,葉片的蒸騰作用可以起到降溫的作用,防止高溫環境的破壞,同時蒸騰作用還為水分和營養物質長距離運輸提供動力。當植物光合作用時,水的損失是不可避免的。一般來說,植物會表現出適應和調節反應,從而減少光合作用所必需的蒸騰作用。

    不同尺度光學顯微鏡下的氣孔及葉片表面

    氣孔受多種訊號、受體、訊號轉導途徑和效應器的調節。它們是植物中最敏感的細胞。觸控樹葉或對著葉片呼吸,可以使氣孔關閉數小時。此外,在葉片上氣孔表現出空間的異質性。它們的時間和開放程度在葉子的不同區域有顯著的變化。這很可能是影響氣孔開啟的訊號的梯度結果。透過調節氣孔及其敏感性的多種複雜機制表明,在維持光合作用的同時儲存水分對於植物的進化是非常重要的。對目前的農業生產效率來說,氣孔調節也是非常重要的,在穀物關鍵的灌漿期,幾天的氣孔關閉可能會導致大量的產量損失,因為它們會減少填充種子所需的糖的光合作用。近年來植物育種者的主要目標是降低作物對缺水的敏感性,在多變的天氣條件下保證更穩定的產量。

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