孔面積の不均一性はエアロゾルによって抑制されたホモバリック種,

Heterogeneity of Stomatal Pore Area Is Suppressed by Ambient Aerosol in the Homobaric Species, .

• David A Grantz
• Marcus Karr
• Juergen Burkhardt

抄録

孔面積の不均一性は、葉面全体で見ても不均一である。これは「パッチ状の気孔コンダクタンス」と考えられており、光合成効率に大きな影響を与えている可能性がある。エアロゾルは常に植物環境の重要な要素であるが、植物の水関係を制御する気孔への影響、特に気孔の不均一性については、これまで考慮されてこなかった。本研究では、2種類のエアロゾル処理を施し、4段階のVPDレベルで測定したグラブル葉とホモバリック葉の気孔面積の空間的な協調性を評価した。本研究では、ペアの細孔面積と細孔間距離の大規模データセット(88,000個以上の離散比較)を構築した。植物は、周囲のエアロゾルが気孔特性に及ぼす影響を決定するために、周囲の都市大気中とろ過空気（FA）中で生育させた。その結果、細孔面積は空間的な組織化を示し、密に配置された細孔間ではかなりのばらつきがあった。気孔面積の差は、エアロゾル処理とすべてのVPDの両方で、気孔間の距離と正の相関があった。しかし、エアロゾルの沈着は、細孔間の変動の大きさと、この変動の増加速度の両方を減少させ、細孔の分離距離に伴って増加した。これらのデータは、吸湿性のあるエアロゾルの沈着が葉の表面に薄い水性膜を形成し、隣接するストマタ同士や葉の内部に接続する可能性があるという以前の結論を支持するものである。気孔の不均一性とガス交換に対するエアロゾルの影響は、気孔制御の現在の評価では十分に考慮されていない。

Stomatal pore area is heterogeneous across leaf surfaces. This has been considered as "patchy stomatal conductance," and may have substantial implications for photosynthetic efficiency. Aerosols have always been important elements of plant environments, but their effects on stomatal control of plant water relations, and stomatal heterogeneity specifically, have not been considered. Here we evaluate the spatial coordination of pore area in the glabrous and homobaric leaves of grown under two aerosol treatments and measured at four levels of VPD. We construct a large dataset ( > 88,000 discrete comparisons) of paired pore areas and distances between the pores. Plants were grown in ambient urban air and in filtered air (FA) to determine the effect of ambient aerosol on stomatal properties. Pore area exhibited spatial organization, as well as considerable variability among closely co-located pores. The difference between pore areas was positively correlated with the distance between the pores, in both aerosol treatments and at all VPDs. However, aerosol deposition reduced both the magnitude of variability between pores and the rate at which this variability increased with pore separation distance. These data support previous conclusions that deposition of hygroscopic aerosol may create a thin aqueous film across the leaf surface that connects neighboring stomata to each other and to the leaf interior. Aerosol impacts on stomatal heterogeneity and gas exchange are not adequately considered in current assessments of stomatal control.

Copyright © 2020 Grantz, Karr and Burkhardt.