イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の研究者らがStomata In-Sightという新しいシステムを開発し、制御された条件下で植物の気孔の動きを観察しながらガス交換を測定できるようにした。この画期的な成果はPlant Physiologyに掲載され、水をより効率的に使い干ばつに強い作物の開発につながる可能性がある。このツールは先進的な画像処理と環境制御を組み合わせ、植物生理学に関するリアルタイムの洞察を提供する。
植物は光合成のために葉の小さな孔である気孔（stomata）を通じて二酸化炭素を吸収するが、この過程で水の損失も生じる。このトレードオフのバランスを取ることが農業にとって極めて重要であり、特に干ばつの課題が増大する中でそうだ。最近まで、科学者たちは生きた植物で気孔の挙動とガス交換を同時に監視することが難しかった。 新しいStomata In-Sightシステムはこのギャップを埋める。イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の植物生物学部門とゲノム生物学研究所のチームが開発したもので、3つの主要技術を統合している。ライブコンフォーカル顕微鏡は組織を損傷せずに気孔の鮮明な3D画像を提供する。敏感な機器は二酸化炭素の取り込みと水蒸気の放出を精密に測定する。特殊なチャンバーは光、温度、湿度、二酸化炭素レベルを制御し、現実世界の条件を再現する。 ある研究者は次のように述べた。「従来は気孔を見るかその機能を測定するかのどちらかを選ばなければならなかった。」以前の方法、例えば葉の印影は静的なスナップショットしか捉えず、標準顕微鏡は環境制御を欠いていた。気孔は周囲の変化に急速に反応するため、動的な観察が不可欠だ。 この革新により、環境 cuesに対する気孔の開閉を直接研究でき、気孔密度と水利用効率の関連が明らかになる。このような洞察は、水を少なくしてより多くの食品、バイオ燃料、生体製品を生産する作物の育種を導き、水不足を農業の主な制約として解決する。 「Stomata In-Sight: Integrating Live Confocal Microscopy with Leaf Gas Exchange and Environmental Control」と題した研究は、2025年のPlant Physiology（巻199、号4）に掲載された。米国エネルギー省のCenter for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation、国立科学財団、慈善寄付の支援を受けた。チームにはJoseph D. Crawford、Dustin Mayfield-Jones、Glenn A. Fried、Nicolas Hernandez、Andrew D.B. Leakeyが含まれる。