Vagtceller: Struktur, funktion og rolle i plantes stomata

Ifølge Merriam Webster Dictionary er "vagtcellen en af de to måneformede epidermisceller, der grænser til og åbner og lukker en plantes stomata." Stomata er minutte åbninger i epidermis af et planteorgan (som et blad), hvori gasudveksling finder sted. Kohlendioxid indgår i planten gennem stomata, og ilt produceret som resultat af fotosyntese diffunderer ud.

Struktur

I planter er epidermis, et tyndt overfladelag af væv, ikke kontinuerligt, men afbrudt af minutte åbninger kaldet stomata. Vagtceller er bønneformede celler, der dækker stomata-åbningen. Vagtceller bruges til at lade gasudveksling i en plante og hjælpe vand med at bevæge sig op ad stammen ved hjælp af kohæsion og kapillær virkning. Desuden har vagtceller nogle indflydelse på stomatas evne til at reagere på ændringer i omgivende luftfugtighed.

Formål

Under transpiration undslipper vanddamp også gennem stomata. Dog resulterer overdrevent vandtab i plantens død. For at håndtere dette problem, har et par vagtceller udviklet sig på hver side af en stoma.

Mekanismer

Vagtcellen kontrollerer transpirationshastigheden ved at regulere åbning og lukning af stomata. Under stomata-åbning stiger vagtcellets tryk, hvilket får cellerne til at opblæse. Når stomata lukker, pumper kaliumioner ud af vagtcellerne, hvilket ændrer vakuolvolumen. Dette forårsager også, at chlorid- og anorganiske ioner forlader cellerne.

Brug af vagtceller

Væggene omkring stomata er meget fleksible og tynde; dog er de modsatte vægge af stomata rige og tykkere. Når vagtcellerne opblæses med internt vandtryk, er der en forskel i tykkelse i de omgivende vægge, hvilket resulterer i udviklingen af en åbning. En varm dag, når vagtcellerne taber vand, trækker de sig sammen og starter med at skybe mod hinanden, hvilket resulterer i lukningen af stomata.

Betydning

Signaltransduktionsmekanismer i vagtceller koordinerer sollys, kohlendioxid, vandstatus, hormonrespons og andre eksterne miljømæssige betingelser (f.eks. varme) for at regulere bevægelsen af stomata-celler til stede i bladene. I negative miljømæssige betingelser forbedrer det planternes overlevelse og vækst. Vagtcellerne omkring stomata er en af de veludviklede modelsystemer, der hjælper med at forstå de forskellige signaleringskomponenter, der interagerer inden for et netværk i en enkelt plantecelle.