Spaltöffnungsapparat von Weidelgras (Lolium perenne)

Signatur: 04.01.053
Ursprüngliche Signatur: He-M-54
Bildnachweis: Charlotte Hecht-Buchholz

Bildinhalt

Das Bild (Blattquerschnitt) zeigt den Spaltöffnungsapparat von Weidelgras (Lolium perenne), bestehend aus den beiden Schließzellen bei geschlossener Spaltöffnung. Benachbart rechts und links von den Schließzellen liegen die beiden Nebenzellen. Unter den Schließzellen (im Bild unten) befindet sich ein großer Interzellularraum zwischen Spaltöffnungsapparat und Mesophyll, die sog. substomatäre Kammer (Atemhöhle). In der Schließzelle links sind zwei Chloroplasten sichtbar mit Stärkeeinschlüssen (dunkel) sowie Vakuolen und Mitochondrien. In der Schließzelle rechts sind der Kern sowie Vakuolen, Mitochondrien und Peroxisomen erkennbar. Bemerkenswert ist, dass die Schließzellen Chloroplasten aufweisen, während Epidermiszellen keine Chloroplasten besitzen. (Die Schließzellen benötigen aufgrund ihres Öffnungs- und Schließmechanismus mehr Energie als die übrigen Epidermiszellen). In den beiden Nebenzellen sind große Zentralvakuolen ausgebildet. In dem schmalen Cytoplasmasaum der Nebenzellen sind Mitochondrien und Peroxisomen erkennbar. Unter der substomatären Kammer sind Teile von Mesophyllzellen zu sehen. Darin befinden sich Chloroplasten mit Granastapeln, rechts mit Stärkeeinschluss (dunkel). In der Mesophyllzelle (links) ist ein Teil eines Kerns zu erkennen. Als Stoma (Spaltöffnung) bezeichnet man die beiden Schließzellen mit der dazwischen liegenden Pore oder Spalte.

Erläuterung

Elektronenmikroskopische Aufnahme. Die Öffnung der Spaltöffnung erfolgt durch eine Erniedrigung des osmotischen Potentials (= höhere Teilchenkonzentration) in den Schließzellen, worauf Wasser einströmt, sich das Zellvolumen erhöht und sich durch das Aufblähen der Vakuolen der Spalt öffnet. Die Erhöhung der Osmolarität (= Erniedrigung des osmotischen Potentials) in den Vakuolen wird durch Hineinpumpen von insbesondere Kaliumionen (über Kalium-Ionenkanäle) und Malat erreicht. Das Herauspumpen dieser Ionen aus den Vakuolen bewirkt das Schließen des Spaltes. Die Spaltöffnungsbewegung wird durch die Differenz des Turgors in den Schließzellen und den angrenzenden Nebenzellen reguliert. Hauptosmotikum in den Schließzellen sind Kaliumionen. Die Kaliumkonzentration kann bei geöffneten Stomata 600 mM betragen, bei geschlossenen Spalten liegt sie bei 100 mM. Als Anion zur Kompensierung der Ladung dient meist Malat. Die Bildung des Malats erfolgt in den Schließzellen aus dem Abbau der Stärke (Zwischenprodukte: Phosphoenolpyruvat, Oxalessigsäure). Die Stärke wird in den Chloroplasten der Schließzellen durch Photosynthese erzeugt. Neben organischen Anionen sind auch anorganische Anionen, insbesondere Chlorid als Osmotika beteiligt, besonders bei Monocotylen._