Das Öffnen und Schließen der Spaltöffnungen von Pflanzen wird durch Schwankungen der Kalziumkonzentration in ihren Schließzellen gesteuert. Das stellten amerikanische und deutsche Wissenschaftler in einer in Nature erschienenen Studie fest. Die Schliesszellen reagieren sehr empfindlich auf die Dauer, die Häufigkeit, die Frequenz und die Höhe der Konzentrationsänderungen und nur unter bestimmten Bedingungen bleiben die Spaltöffnungen für längere Zeit geschlossen.
Das Wissenschaftlerteam von der University of California, San Diego, der Universität Tübingen und der Technischen Universität München zeigte nun erstmals experimentell, wie lange, wie oft und wie stark sich die Kalziumkonzentration ändern muss, damit sich die Spaltöffnungen dauerhaft schliessen. Dafür tauchten sie die Blätter ihrer Versuchspflanzen in Lösungen mit unterschiedlicher Ionenkonzentration und beeinflussten dadurch die Kalziumkonzentration in den Schliesszellen der Spaltöffnungen.
Gleichzeitig massen sie die Weite der Spaltöffnungen und konnten so die Abhängigkeit zwischen der Kalziumkonzentration und der Bewegung der Schließzellen feststellen. Nur bei bestimmten Konzentrationsschwankungen bleiben die Spaltöffnungen für längere Zeit geschlossen. Wenn sich die Kalziumkonzentration nur kurzfristig erhöht, öffnen sich die Spaltöffnungen nach kurzer Zeit wieder.
Die Spaltöffnungen der Pflanzen befinden sich hauptsächlich an den Blattunterseiten. Jede Spaltöffnung (Stoma) besteht aus zwei länglichen Schliesszellen, die nur an ihren Enden miteinander verbunden sind. Zwischen ihnen befindet sich ein Spalt, durch den die Außenluft in die Interzellularräume des Blattes gelangt. Die Größe dieses Spaltes wird durch die Schließzellen gesteuert.
Wenn die Schließzellen mit Wasser prall gefüllt sind, sind die Spalten geöffnet. Die Wasseraufnahme und Abgabe der Schließzellen hängt hauptsächlich von der Konzentration an Kaliumionen innerhalb der Zellen ab, und diese Konzentration wird durch die Schwankungen der Konzentration von Kalziumionen gesteuert.
Ralf Möller
