Система «Stomata in-Sight» позволяет учёным наблюдать, как растения «дышат», в реальном времени

Учёные из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали новый инструмент, позволяющий наблюдать и количественно оценивать процесс газообмена растений в реальном времени в строго контролируемых условиях.

Система, названная «Stomata in-Sight», решает давнюю техническую проблему в биологии растений: как наблюдать за микроскопическими движениями устьичных пор (стомат), одновременно измеряя газообмен с атмосферой. Исследование опубликовано в журнале Plant Physiology.

Как работает система

«Stomata in-Sight» интегрирует три технологии в одну установку:

1. Живая конфокальная микроскопия: метод визуализации, который использует лазеры для создания детальных трёхмерных изображений живых клеток без повреждения растения.
2. Измерение газообмена листа: высокоточные сенсоры, измеряющие, сколько CO₂ поглощает лист и сколько воды он испаряет.
3. Контроль среды: камера, позволяющая исследователям управлять светом, температурой, влажностью и уровнем CO₂, имитируя реальные условия.

Это позволяет в реальном времени наблюдать, как стомы (от греч. «уста») реагируют на изменения окружающей среды.

Почему это важно

Стомы — это микроскопические поры на листьях, которые балансируют между поглощением CO₂ для фотосинтеза и потерей водяного пара. Их работа критически важна для глобального сельского хозяйства и эффективности использования воды.

Новая система предоставляет высокодетализированный взгляд на физиологию растений, что может революционизировать селекцию сельскохозяйственных культур. Понимая точные механические и химические сигналы, заставляющие стомы открываться или закрываться, учёные смогут идентифицировать генетические признаки для создания «умных» растений — культур, максимально эффективно использующих воду, что особенно важно в условиях засухи.

Как пояснили исследователи: «Традиционно нам приходилось выбирать между тем, чтобы увидеть стомы, или измерить их функцию». Новая система устраняет этот компромисс.