Forskare vid University of Illinois Urbana-Champaign har utvecklat ett nytt system kallat Stomata In-Sight som låter forskare observera plantornas klyvöppningars rörelser samtidigt som de mäter gasutbyte under kontrollerade förhållanden. Detta genombrott, publicerat i Plant Physiology, kan leda till grödor som använder vatten mer effektivt och bättre tål torka. Verktyget kombinerar avancerad bildtagning och miljöstyrning för att ge insikter i realtid om växtfysiologi.
Växter tar upp koldioxid genom små bladporer kända som klyvöppningar (stomata) för fotosyntes, men processen leder också till vattenförlust. Att balansera denna avvägning är avgörande för jordbruket, särskilt med ökande torkutmaningar. Fram till nyligen hade forskare svårt att övervaka klyvöppningarnas beteende och gasutbyte samtidigt i levande växter. Det nya Stomata In-Sight-systemet åtgärdar denna brist. Utvecklat av ett team vid Department of Plant Biology och Institute for Genomic Biology vid University of Illinois Urbana-Champaign integrerar det tre nyckelteknologier. Live-konfokal mikroskopi ger skarpa tredimensionella bilder av klyvöppningar utan att skada vävnaden. Känsliga instrument mäter koldioxidupptag och vattenångutsättning exakt. En specialiserad kammare styr ljus, temperatur, fuktighet och koldioxidnivåer för att efterlikna verkliga förhållanden. En forskare noterade: «Traditionellt har vi fått välja mellan att se klyvöppningarna eller mäta deras funktion.» Tidigare metoder, som bladavtryck, fångade bara statiska ögonblicksbilder, medan standardmikroskop saknade miljöstyrning. Klyvöppningar reagerar snabbt på förändringar i omgivningen, vilket gör dynamisk observation nödvändig. Denna innovation möjliggör direktstudie av hur klyvöppningar öppnas och stängs som svar på miljösignaler, och avslöjar kopplingar mellan klyvöppningstäthet och vattenanvändningseffektivitet. Sådana insikter kan vägleda avel av grödor som ger mer mat, biobränslen och bioprodukter med mindre vatten, och adressera vattenbrist som det primära begränsningen för jordbruket. Studien, med titeln «Stomata In-Sight: Integrating Live Confocal Microscopy with Leaf Gas Exchange and Environmental Control», publicerades i Plant Physiology 2025 (volym 199, nummer 4). Den stöddes av U.S. Department of Energys Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation, National Science Foundation och en filantropisk gåva. Teamet inkluderar Joseph D. Crawford, Dustin Mayfield-Jones, Glenn A. Fried, Nicolas Hernandez och Andrew D.B. Leakey.
