🌿 Neues Werkzeug beobachtet die Atmung von Pflanzen in Echtzeit

Pflanzen müssen Kohlendioxid atmen, um zu leben, aber jeder Atemzug kostet sie Wasser, das sie natürlich bewahren möchten. Wie bewältigen sie dieses Dilemma? Bislang stellte die direkte Beobachtung dieses Mechanismus ein technisches Hindernis für Wissenschaftler dar und ließ viele Aspekte im Dunkeln.

Ein Team der Universität von Illinois hat ein bahnbrechendes Werkzeug entwickelt. Das System 'Stomata In-Sight' kombiniert mehrere Technologien, um die Bewegungen der Stomata – jener winzigen Öffnungen auf den Blättern – sichtbar zu machen und gleichzeitig den Gasaustausch mit bisher unerreichter Präzision zu messen.


Die Stomata, deren Name auf Griechisch "Münder" bedeutet, sind für die Photosynthese entscheidend. Sie öffnen sich, um CO2 aufzunehmen, was jedoch zur Verdunstung von Wasser führt. Ihr Verhalten zu verstehen, ist wichtig, um die Effizienz von Nutzpflanzen zu verbessern, insbesondere in einem sich wandelnden Klima. Diese mikroskopischen Strukturen agieren wie natürliche Regler und passen ihre Öffnung je nach Bedarf an.

Bislang waren die Beobachtungsmethoden begrenzt. Blattabdrucke zeigten nur einen statischen Moment, und klassische Mikroskope erlaubten keine Kontrolle der Umgebungsbedingungen. Doch Stomata reagieren schnell auf Licht, Temperatur und Luftfeuchtigkeit, was die Erforschung ihrer Dynamik unter realen Bedingungen erschwerte.

Das neue System integriert Live-Konfokalmikroskopie, Gassensoren und eine Umweltkammer. So können Forscher beobachten, wie Stomata auf Schwankungen unter realistischen Bedingungen reagieren, und erhalten einen umfassenden Einblick in den Prozess. Dieser Ansatz vereint erstmals detaillierte Bildgebung und präzise Messungen.

Dieser Durchbruch eröffnet Perspektiven für die Landwirtschaft. Durch die Identifizierung genetischer Merkmale, die die Stoma-Öffnung optimieren, könnten Pflanzen entwickelt werden, die wassersparender sind – was in Dürrezeiten lebenswichtig sein kann. Dies hilft, Nutzpflanzen für knappe Ressourcen zu entwickeln, mit Auswirkungen auf die Ernährungssicherheit.

Die potenziellen Anwendungen gehen über Nutzpflanzen hinaus. Diese Technologie ermöglicht ein besseres Verständnis der Widerstandsfähigkeit von Ökosystemen gegenüber Umweltveränderungen, indem sie Daten zur Modellierung pflanzlicher Reaktionen liefert.