科學家們早就知道植物通過小開口吸入空氣。葉子上的氣孔這些微小的孔就像可調節的閥門一樣。通過讓二氧化碳進入葉子進行光合作用。同時，它允許水蒸氣蒸發到空氣中。到目前為止，密切關注這種平衡行為的發生一直非常困難。
伊利諾伊大學香檳分校的研究人員創建了一個強大的新系統，使這成為可能。他們的研究發表在雜誌上 植物生理學它推出了一種名為“Stomata In-Sight”的工具，克服了植物科學中的一個主要障礙，使科學家能夠觀察氣孔的運動，同時測量葉子在嚴格控制的條件下與大氣交換的氣體量。
為什麼氣孔對作物和水的利用很重要？
氣孔（希臘語“嘴”的意思）在世界各地的農業中發揮著重要作用。當這些毛孔打開時，植物就會吸收生長所需的碳。但這個過程也會導致水分流失。由於這些優點和缺點，葉子上氣孔的數量及其打開和關閉的方式直接影響植物的水分利用效率。
了解這個過程對於開發可以用更少的水生長並仍然生產食物的植物很重要。可靠地提供生物燃料和生物產品 在面臨乾旱的地區尤其如此。正如研究小組解釋的那樣，“傳統上，我們必須在觀察氣孔或測量其功能之間做出選擇。”
以前的方法通常依賴於葉子打印（例如牙科成型），它僅顯示延時。其他方法使用標準顯微鏡，可以看到葉子，但無法控制周圍環境。這一限制很重要，因為氣孔對光線、溫度、濕度和二氧化碳水平的變化反應迅速。
活葉之窗
新的“Stomata In-Sight”系統將 3 項先進技術整合到一個設置中：
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實時共焦顯微鏡
這種激光成像方法無需切割組織即可創建活植物細胞的清晰三維圖像。 -
測量葉片氣體交換
高度靈敏的儀器可以準確追踪葉子吸收的二氧化碳量和釋放的水蒸氣量。 -
環境控制
專用室允許研究人員精確調節光線、溫度、濕度和二氧化碳。模擬真實世界的生長條件
通過將這些工具結合在一起，科學家可以直接觀察氣孔在環境條件變化時的行為。它提供了植物反應的實時視圖，這在以前是不可能的。
為什麼這一進展很重要？
研究植物表現的細節可以改變植物育種方法。通過識別告訴氣孔何時打開或關閉的物理和化學信號。通過了解氣孔密度如何影響這種行為，研究人員已經確定了與“聰明”植物（最有效利用水的植物）相關的遺傳特徵。
這一點非常重要。這是因為水資源供應是農業生產最重要的環境限制。提高水分利用效率可以幫助植物承受日益增加的高溫和乾旱脅迫。
該系統由 Joseph D. Crawford、Dustin Mayfield-Jones、Glenn A. Fried、Nicolas Hernandez 和 Andrew D.B. 開發。利基來自伊利諾伊大學植物生物學系和基因組生物學研究所。
教育性的
該研究得到了生物能源和先進生物產品創新中心的支持。美國能源部國家科學基金會和慈善機構的禮物研究結果出現在開放獲取報告“Stomata In-Sight：將實時共焦顯微鏡與葉子氣體交換和環境控制相結合”中，發表於 植物生理學–
