Görsel temsili 3B tasvirdir; çevre epidermis hücrelerinin kloroplast dağılımı ve ölçek anatomik kanıt değildir.
Alan: Bitki fizyolojisi | IBO becerisi: Su kaybı ve CO₂ alımının ödünleşimini çözümlemek
Açılma ve kapanmanın iyon temeli
Bekçi hücrelerinin turgoru stoma açıklığını etkiler. Işık altında bazı türlerin bekçi hücrelerinde H⁺-ATPaz etkinliğinin artması zar potansiyelini daha negatif yaparak K⁺ alımı ve uygun karşı iyon birikimini kolaylaştırabilir; ozmotik su alımıyla turgor artar. Mavi ışığa yanıt fototropinler ve ardıl sinyal yolakları üzerinden gerçekleşebilir. Kuraklıkla ilişkili absisik asit (ABA) reseptörlerinin (PYR/PYL/RCAR ailesi) PP2C fosfatazları baskılaması ve SnRK2/OST1 etkinliğinin artması, iyon kanalları ile kapanma yanıtına katkıda bulunabilir. Tüm bitkilerde tek bir stoma açılma mekanizması yoktur; tür ve çevre koşulları önemlidir.
Stoma iletkenliği (gs) su buharı çıkışını ve CO₂ girişini kısmen birlikte düzenler. Fotosentetik CO₂ asimilasyonu (A) ile terleme (E) oranı anlık su kullanım verimliliğini gösteren ölçülerden biridir, ancak kullanılan tanıma ve birimlere dikkat edilmelidir. Buhar basıncı açığı (VPD) aynı stoma açıklığında bile su kaybını değiştirebilir. Stoma kapanması CO₂ difüzyonunu sınırlayabilir; fakat sıcaklık, biyokimyasal kapasite ve mezofil iletkenliği de asimilasyonu etkiler.
Hidrolik direnç ve emboli
Ksilemde su akısı basınç potansiyeli farkı ve hidrolik iletkenlikle ilişkilidir. Kuraklıkta bazı iletim elemanlarında hava embolisi oluşması hidrolik iletkenliği azaltabilir. Emboli riski arttığında bütün bitkiler stomasını aynı eşiğe göre kapatır genellemesi yanlıştır. Türlerin hidrolik güvenlik marjları ve stoma stratejileri farklıdır. Yaprak su potansiyeli bir basınç odası ile yaklaşık değerlendirilirken yöntem, denge koşulları ve ölçüm sınırlılıkları not edilmelidir.
Sentetik deney ve problem
Aynı yaprak alanında iki uygulamanın anlık gaz değişimi ölçülüyor: kontrol A=18 µmol CO₂ m⁻²s⁻¹ ve E=4 mmol H₂O m⁻²s⁻¹; ABA uygulaması A=12, E=2. Her koşulda diğer etmenler eşit varsayılsın. Anlık A/E oranları sırasıyla 4,5 ve 6 µmol/mmol'dür.
A) ABA, CO₂ alımını yükseltmiştir. B) ABA sonrası E artmıştır. C) ABA sonrası A/E oranı artmıştır, ancak ölçüm anındaki alan başına net CO₂ kazanım hızı azalmıştır. D) A/E değişmemiştir. E) ABA fotosentezin tüm biyokimyasal basamaklarını durdurmuştur.
Doğru yanıt: C. 18/4=4,5; 12/2=6. Yalnız A/E'nin artması bitkinin her koşulda daha hızlı büyüyeceğini göstermez. Not: İdeal karşılaştırmada VPD, ışık, yaprak sıcaklığı ve süre sabit tutulmalıdır.
Derinleştirme: iletkenlik ve verim arasındaki ayrım
Stoma açıklığının küçülmesi genellikle CO₂ girişini kısıtlasa da su buharı ve CO₂ için gradyanlar farklıdır. İçsel su kullanım verimliliği A/gsw, net CO₂ asimilasyon hızını su buharına yönelik stoma iletkenliğine böler. Anlık A/E oranının paydası ise ölçülen transpirasyon hızıdır. VPD değişirse E önemli ölçüde değişebilir; aynı gs değerinde bile bu iki oran farklı bir sonuç verebilir. Bitkide uzun dönem su kullanım verimliliği değerlendirilirken tüm büyüme dönemi boyunca sabitlenen karbon ve kullanılan su hesaba katılmalıdır.
İkinci analiz: A=12 ve gs=0,12 olan bir örnekte A/gs=100 µmol CO₂/mol H₂O olur. A=12 ve gs=0,24 olan örnekte oran 50 µmol CO₂/mol H₂O'dur. A'nın µmol CO₂ m⁻² s⁻¹, su buharı için stoma iletkenliğinin (gsw) mol H₂O m⁻² s⁻¹ cinsinden ölçüldüğü kabul edilmiştir. Yaprak gaz değişimi ölçüm kılavuzu. Yalnız bu oran iki bitkinin tarımsal verimini karşılaştırmaz; yaprak alanı, gün uzunluğu, sıcaklık ve büyüme dönemiyle birlikte değerlendirilmelidir.
Kaynak yönlendirmesi: Taiz ve diğerleri, Plant Physiology and Development; OpenStax Biology 2e, bitkilerde su taşınması.