Grasses breathe more efficiently - innovative leaf valves allow grasses to adapt to climate change

Plants need to breathe too; they take in CO2 (which is turned into sugars by photosynthesis) and let out oxygen and water vapor through specialized cellular valves on the leaf surface. These valves are called stomata after the greek word for mouths and usually are made of two so-called "guard cells" that surround a pore. Grasses like the cereals, which provide 2/3 of the calories humans consume, have modified their stomata so that the two central guard cells are now flanked by a pair of additional cells on either side, the subsidiary cells. This four-celled arrangement allows the grasses to open their stomata wider and close them faster, which make the grass family better prepared for climate change when temperatures will rise and water will be short. The gene responsible for this four-celled arrangement is MUTE, which acts like a cell type "switch" by turning on and off other genes. The same gene makes guard cells in other plants, but in the grasses the MUTE gene product does something new: it moves out of the guard cells and into the neighbors to entice them to join the complex.

stomata,

guard cells

subsidiary cells

MUTE

MUTE MUTE

(Yan Gong)

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wild type (4 cells) vs. mutant (2-cell) Stomata act like cellular leaf valves that balance carbon dioxide uptake and water vapor loss and the four-celled, grass-specific form allows grasses to do this very efficiently.

Las gramneas respiran ms eficientemente - innovaciones en los poros de las hojas permiten que las gramneas se adapten al cambio climtico Las plantas necesitan respirar al igual que los animales. Ellas toman dixido de carbono (el cual es convertido en azcares durante la fotosntesis) y emiten oxgeno y vapor de agua por medio de poros especializados en la superficie de las hojas llamados estomas (del trmino griego que se traduce como boca). Los estomas generalmente estn compuestos de dos "clulas de guarda" u oclusivas alrededor de un poro llamado ostolo. Gramneas como los cereales, los cuales proveen de las caloras que los humanos consumimos, han modificado sus estomas para tener dos clulas adicionales, las clulas subsidiarias, dispuestas paralelamente con respecto a las dos clulas de guarda. Este arreglo de cuatro clulas le permite a las gramneas abrir sus estomas mucho ms ampliamente y cerrarlos ms rpidamente a comparacin de aquellos en plantas sin clulas subsidiarias. A consecuencia de esta innovacin, la familia de las gramneas se encuentra mejor preparada para enfrentar el cambio climtico el cual amenaza con temperaturas ms altas y sequas, entre otras cosas. El gen responsable de la adicin de clulas subsidiarias a la estructura de los estomas en las gramneas se conoce como MUTE, y acta como un interruptor que enciende y apaga otros genes. La protena creada por este gen controla la formacin de clulas de guarda en otras plantas, pero en las gramneas acta de manera distinta. En las gramneas, esta protena se desplaza de las clulas de guarda a las clulas vecinas y las incorpora a la estructura del estoma. -Traducido del ingls por Mara Ximena Anleu Gil As gramneas respiram" mais eficientemente - inovaes nos poros permitem que este grupo de plantas se adapte as mudanas climticas As plantas tambm precisam respirar; Elas capturam dixido de carbono (que convertido em acares durante a fotossntese) e emitem oxignio e vapor de gua por meio de poros especializados nas superfcies das folhas chamados de estmatos (palavra de origem grega que significa bocas). Os estmatos geralmente so compostos por duas "clulas guardas que delimitam aberturas nas folhas que so chamadas de ostolos. As gramneas, grupo que incluem os cereais e que fornecem cerca de 2/3 das calorias consumidas por humanos, modificaram as estruturas dos estmatos. Neste grupo, os estmatos possuem um par de clulas adicionais (as clulas subsidirias) que se localizam paralelamente s clulas guardas, formando um complexo de quatro clulas. Este novo arranjo permite que as gramneas abram seus estmatos mais rapidamente e com maiores amplitudes do que as plantas que no possuem clulas subsidirias, tornando este grupo de plantas mais preparado para as mudanas climticas que incluem temperaturas elevadas e maior escassez de gua. O gene responsvel pela adio das clulas subsidirias foi identificado como MUTE, o qual atua como um interruptor que liga e desliga genes. Este mesmo gene responsvel pela formao de estmatos em outros grupos de plantas, porm nas gramneas este gene exerce uma nova funo: a protena MUTE move dos estmatos para as clulas laterais para direcionar o recrutamento das clulas subsidirias para que essas faam parte dos seus estmatos. -Traduzido por Juliana de Lima Matos

Grser atmen effektiver und knnen sich dem Klimawandel dank innovativer Blattventile besser anpassen Auch Pflanzen mssen atmen. Durch spezielle zellulre Blattventile atmen Pflanzen CO2 fr die Photosynthese ein und Sauerstoff und Wasserdampf aus. Diese Ventile nennt man Spaltffnungen oder Stomata, Altgriechisch fr "Mnder". In den meisten Pflanzen bestehen Stomata aus zwei Schliezellen, welche eine Pore bilden, die zum atmen genutzt wird. Die Familie der Grser hingegen, zu denen unter Anderem Getreidesorten wie Mais, Reis und Weizen gehren und die 2/3 der menschlichen Nahrung produzieren, hat ihre Stomata modifiziert: die Schliezellen sind hier von je einer Helferzelle (den Subsidirzellen) auf beiden Seiten umgeben. Diese vierzellige Form ermglicht es den Grsern, ihre Blattventile weiter zu ffnen und schneller zu schlieen. Dank dieser Innovation koennen Grser besser mit hheren Temperaturen und Drren umgehen. Das Gen, welches diese Innovation ermglicht, heit MUTE, ein "Schalter", der andere Gene an- und ausschaltet und somit Zelltypen definiert. Dasselbe Gen produziert in anderen Pflanzen Schliezellen, in Grsern jedoch wandert das MUTE Genprodukt von den Schliezellen in die Nachbarzellen, um diese in den Komplex zu locken und zu seitlichen Helferzellen zu machen. -Aus dem Englischen bersetzt von Annika Weimer und Michael Raissig Viljat hengittvt tehokkaammin ja sopeutuvat ympristn muutoksiin paremmin innovatiivisten ilmarakojensa ansiosta Mys kasvit hengittvt; ne ottavat lehden pinnassa sijaitsevien aukkojen kautta sisns hiilidioksidia (jonka kasvi muuttaa yhteyttmisen avulla sokeriksi) sek erittvt ulkopuolellensa happea ja vesihyry. Tt kasvin ja sen ympristn vlist kaasujen vaihtoa stelev aukkoa kutsutaan ilmaraoksi. Englannin kielen ilmarakoa tarkoittava stomata sana viittaakin kreikan kielen suuta tarkoittavaan sanaan. Ilmarako muodostuu kahdesta huulisolusta ja niiden vlisest aukosta. Ruokavaliostamme kaksi kolmasosaa muodostuu heinkasveista, joihin mys kaikki viljakasvit kuuluvat. Heinkasvien ilmarakoon kuuluu lisksi kaksi huulisolujen sivuilla sijaitsevaa apusolua. Heinkasvien nelisoluinen ilmarako avautuu laajemmaksi ja sulkeutuu nopeammin kuin kaksisoluinen ilmarako. Heinkasvit pystyvt sopeutumaan tehokkaasti ympristn muutoksiin, kuten ilmastonmuutoksen aiheuttamaan lmptilan nousuun ja kuivuuteen, juuri innovatiivisten ilmarakojensa ansiosta. MUTE geeni ohjaa nelisoluisen ilmaraon kehityst stelemll useiden muiden geenien ilmentymistasoa. MUTE ohjaa ilmarakojen kehityst monissa kasvilajeissa, mutta heinkasveissa sen koodaaman proteiinin toiminta on muuttunut erityisell tavalla: MUTE proteiini liikkuu huulisoluista viereiseen soluun saaden aikaan vastaanottavan solun erilaistumisen ilmaraon toimintaa tehostavaksi apusoluksi. -Kntnyt Anne Vatn