Verwendung von Infrarot-Thermografie zur Isolierung von Arabidopsis-Mutanten, die bei der stomatären Regulation defekt sind

Als Reaktion auf Trockenheit synthetisieren Pflanzen das Hormon Abscisinsäure (ABA), das die Schließung der stomatären Poren auslöst. Dieser Prozess ist entscheidend für Pflanzen, um Wasser zu sparen, indem sie den transpirationellen Wasserverlust reduzieren. Darüber hinaus haben aktuelle Studien die Vorteile der stomatären Schutzzellen von Arabidopsis gezeigt, um genetische, molekulare und biophysikalische Ansätze zu kombinieren und die Wirkung von ABA zu charakterisieren. Allerdings wurde die genetische Analyse der stomatären Regulation durch die Schwierigkeit, einen zuverlässigen Phänotyp für das Screening von Mutanten zu identifizieren, eingeschränkt. Die Blatttemperatur kann als Indikator verwendet werden, um Mutanten mit verändertem stomatären Steuerung zu erkennen, da die Transpiration eine Abkühlung des Blattes verursacht. In dieser Studie haben wir experimentelle Bedingungen optimiert, unter denen einzelne Arabidopsis-Pflanzen mit veränderten stomatären Reaktionen auf Trockenheit durch Infrarot-Thermografie identifiziert werden können. Diese Bedingungen wurden dann verwendet, um ein Pilot-Screening für Mutanten durchzuführen, die eine reduzierte Fähigkeit zur Schließung ihrer Stomata zeigten und somit kälter als der Wildtyp erschienen. Einige der identifizierten Mutanten waren im ABA-Akkumulation defizitär und entsprachen Allelen der ABA-Biosynthese-Loci ABA1, ABA2 und ABA3. Interessanterweise konnten zwei dieser neuartigen aba2-Allele die aba2-1-Mutation intragenisch komplementieren. Die verbleibenden Mutanten zeigten eine verringerte ABA-Reaktionsfähigkeit in den Schutzzellen. Neben der zuvor bekannten abi1-1-Mutation isolierten wir Mutationen an zwei neuartigen Loci, die als OST1 (OPEN STOMATA 1) und OST2 bezeichnet werden. Bemerkenswerterweise stellen ost1 und ost2, unseres Wissens nach, die ersten Arabidopsis-Mutationen dar, die die ABA-Reaktivität in Stomata und nicht in Samen verändern.