De nouvelles recherches devraient changer la compréhension des manuels sur la façon dont les plantes respirent.

Les explications précédentes sur la façon dont les plantes absorbent le dioxyde de carbone et expirent de l'oxygène se sont concentrées sur l'épaississement des parois internes des cellules de garde. Ces cellules contrôlent les stomates, de minuscules pores que les plantes utilisent pour les échanges gazeux, régulation de l'eau et défense contre les agents pathogènes.

Dans une recherche publiée dans Journal des plantes , une équipe dirigée par le professeur Richard Morris du John Innes Centre, Norwich, Professeur Silke Robatzek du Laboratoire Sainsbury, Norwich, et collaborateurs de l'Université de Madrid, a développé le premier modèle 3D complet d'une cellule de garde.

A l'aide d'une simulation 3D, ils ont découvert que trois ingrédients étaient nécessaires pour que les cellules de garde fonctionnent efficacement.

Premièrement, le niveau d'eau ou la pression de turgescence à l'intérieur de la cellule, d'autre part l'élasticité de la paroi cellulaire, troisièmement, c'est la géométrie en forme de rein qui convertit la pression en changements de forme.

Le professeur Richard Morris a dit :« Ce travail pourrait nous aider à comprendre comment rendre les plantes plus résistantes au climat. »

"Les cellules de garde sont également des points chauds pour l'attaque des agents pathogènes, il est donc important de comprendre ce qui contrôle l'ouverture et la fermeture des stomates pour améliorer la santé des plantes."

Travail supplémentaire, Publié dans Biologie actuelle , impliquant le Centre John Innes, l'Université de Sheffield et le laboratoire Sainsbury de Cambridge ont révélé un autre secret de la dynamique des cellules de garde.

En utilisant la microscopie à force atomique et la modélisation informatique, l'équipe a remarqué un raidissement inattendu dans les régions d'extrémité des cellules de garde, ou des poteaux.

"Ce raidissement polaire reflète un blocage mécanique des extrémités des cellules de garde qui empêche les stomates d'augmenter en longueur à mesure qu'ils s'ouvrent. Cela conduit à une vitesse accrue d'ouverture des pores et à des pores plus grands. Vous obtenez de "meilleurs" stomates. " explique le professeur Jamie Hobbs de l'université de Sheffield.

Le même effet a été observé chez la plante modèle Arabidopsis et la tomate et le maïs, ce qui suggère qu'il est répandu dans toutes les espèces végétales.

Le professeur Morris a déclaré que l'équipe prévoyait d'étendre ses recherches à l'étude des stomates d'herbe qui ont une forme différente et probablement un mécanisme sous-jacent différent.

Malgré l'importance des cellules de garde et leur fonction, les mécanismes sous-jacents ont jusqu'à présent été mal compris.

Les cellules de garde changent de forme en réponse à la pression de turgescence, la pression de l'eau à l'intérieur des cellules. Lorsque la pression de turgescence est élevée, les cellules gonflent, s'écartant l'un de l'autre, ouverture des stomates.

Au fur et à mesure que l'eau quitte les cellules, la pression de turgescence diminue et les cellules deviennent plus plates, moins en forme de rein, qui ferme le pore.