Wie regulieren Wachzellen das Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen?

Die Schließzellen einer Pflanze regulieren das Öffnen und Schließen der epidermalen Stomata, indem sie sich als Reaktion auf Umweltsignale ausdehnen oder zusammenziehen. Wenn ein Paar Schließzellen, die ein Stoma umgeben, das Signal empfängt, das die Stomatapore benötigt zum Öffnen füllt sich das Schließzellenpaar mit Wasser, verändert die Form der Zelle und öffnet die Pore. Ein umgekehrter Prozess tritt auf, wenn die Schließzellen ein Signal zum Schließen des Stomas erhalten, was einen Wasserverlust einleitet und dazu führt, dass sie schrumpfen und die Pore schließen.

Die Änderung des Turgor oder hydrostatischen Drucks innerhalb eines Schließzellenpaars ist das Ergebnis des osmotischen Wasserflusses durch die Zellwände. Das Wasserpotential innerhalb des Zellpaares ändert sich als Folge der damit verbundenen Bewegungen von Ionen und gelösten Zuckern, und wenn dieses Potential abnimmt, können die Zellen Wasser aufnehmen, sich ausdehnen und das Stoma öffnen.

Obwohl gelöste Zucker in den Schließzellen eine Rolle bei den Expansions- und Kontraktionsprozessen spielen, sind die primären Mediatoren Chlor- und Kaliumionen. Die Ansammlung von Kaliumionen innerhalb einer Schließzelle, ausgelöst durch ein Umweltsignal wie Sonnenlicht, lässt den osmotischen Druck sinken und zieht Wasser in die Zelle. Der ausgelöste Anstieg von Chlorionen und ein zusätzliches Anion namens Malat in der Zelle tragen zum gegenteiligen Effekt bei, wodurch Wasser austritt und sich das Schließzellenpaar zusammenzieht und die Stomatapore schließt.