Evolution der Stomabewegungen
Evolution der Stomabewegungen
Die Spaltöffnungen (Stomata) in der Blattoberfläche der Landpflanzen sind wahrscheinlich früh in der Evolution entstanden. Im Verlauf der Weiterentwicklung von Landpflanzen, haben Stomata verschiedene Funktionen übernommen, wobei die Aufnahme von Kohlendioxid (CO2) die wichtigste Aufgabe dieser Poren ist. Die Aufnahme von CO2 für die Photosynthese wird durch geöffnete Stomata ermöglicht. Jedoch verlieren Pflanzen über offene Stomata auch Wasser und schließen sie diese um sich für Trockenheit zu schützen. In diesem Projekt erforschen wir, wie Stomata sich im Verlauf der Evolution entwickelt haben.
Im Rahmen des Projektes konnten wir zeigen, dass die biophysikalischen Eigenschaften von Stomata sich zwischen Farnen und Samenpflanzen unterscheiden. In beiden Pflanzengruppen lösen zwei nebeneinander angeordnete Schließzellen die Bewegungen der Stomata aus. Während die Schließzellen der Samenpflanzen autonom funktionieren, sind die der Farne miteinander über Zell-Zell-Kontakte verbunden (Voss et al., 2018). Dieses Ergebnis deutet drauf hin, dass Farne ihre Spaltöffnungsbewegungen auf andere Art und Weise kontrollieren als Samenpflanzen, was wir anhand molekularbiologischer Experimente bestätigen konnten (Sussmilch et al., 2021). Mit Hilfe von Einzelzellmessungen an Farnschließzellen wird jetzt untersucht inwieweit sich die Ionentransportprozesse, die für Spaltöffnungsbewegungen essentiell sind, zwischen Farnen und Samenpflanzen unterscheiden. Das Ziel des Projekts ist, zu verstehen, wie im Verlauf der Evolution die modernen Samenpflanzen die Regulationsmechanismen der CO2-Aufnahme und Wasser-Abgabe entwickelt haben.
