Cellule di Guardia: Struttura, Funzione e Ruolo negli Stomi Vegetali

Secondo il Dizionario Merriam-Webster, la cellula di guardia è "una delle due cellule epidermiche a forma di mezzaluna che delimitano e aprono/chiudono uno stoma vegetale". Gli stomi sono minuscole aperture nell'epidermide di un organo vegetale (es. foglia) per lo scambio gassoso. L'anidride carbonica entra nella pianta attraverso gli stomi e l'ossigeno prodotto dalla fotosintesi diffonde all'esterno.

Struttura

Nelle piante, l'epidermide (sottile strato superficiale) non è continua ma interrotta da minuscole aperture chiamate stomi. Le cellule di guardia sono cellule a fagiolo che coprono l'apertura dello stoma. Servono per lo scambio gassoso e aiutano l'acqua a salire lungo il fusto per coesione e azione capillare. Inoltre, influenzano la capacità degli stomi di rispondere a cambiamenti nell'umidità ambientale.

Obiettivo

Durante la traspirazione, vapore acqueo esce attraverso gli stomi. Ma l'eccessiva perdita d'acqua uccide la pianta. Per affrontare questo, un paio di cellule di guardia si è evoluto ai lati di ogni stoma.

Meccanismi

La cellula di guardia controlla il tasso di traspirazione regolando apertura/chiusura degli stomi. Durante l'apertura, la pressione nella cellula sale → cellule si gonfiano. Nella chiusura, ioni potassio vengono pompati fuori → volume vacuolo cambia → ioni cloruro e inorganici escono.

Utilizzo delle Cellule di Guardia

Le pareti attorno allo stoma sono flessibili e sottili; quelle opposte rigide e spesse. Quando le cellule di guardia si gonfiano per pressione idrica interna, la differenza di spessore crea un'apertura. In giornata calda, le cellule perdono acqua, si sgonfiano e spingono l'una verso l'altra → chiusura dello stoma.

Significato

Meccanismi di trasduzione del segnale nelle cellule di guardia coordinano luce solare, anidride carbonica, stato idrico, risposte ormonali e altre condizioni ambientali (es. calore) per regolare il movimento degli stomi nelle foglie. In condizioni avverse, aumentano sopravvivenza e crescita delle piante. Le cellule di guardia attorno agli stomi sono uno dei sistemi modello ben sviluppati per comprendere i vari componenti di segnalazione che interagiscono in rete in una singola cellula vegetale.