Abstract
Stomatal resistances of the leaves in Heteromeres arbutifolia and of the stems in Ferocactus acanthodes were studied to estimate active and passive behaviors of the guard cells on a theoretical basis. Active and passive stomatal responses to light and water deficit were observed. When the change rate of existent water due to variation of osmotic potential in the guard cells and the loss rate of transpirational water from the guard cells are $\Delta$wi-$\Delta$wt and leaded to active behaviors for opening and closing stomata. However, when stems of F. acanthodes with stomata closecd under the solar irradiation were covered with black cloth and then taken off, behaviors of the guard cells occurred in the condition of $\Delta$wi<$\Delta$wt and were passive. Under the conditiion of $\Delta$wi<$\Delta$wt due to cutout from stems, passive behaviors of the guard cells in H. arbutifolia and F. acanthodes always occurred in spite of the solar irradiation and darkness, respectively. The transpirational resistance coefficients of the guard cells in stems of F. acanthodes (0.380) and Opuntia bigelovii (0.135) wer emuch higher than in leaves of H. arbutifolia (0.034). Moreover, stomatal opening in stems of F. acanthodes during the daytime could be induced by watering. Those results are interpreted as that since the guard cells in desert Crassulacean acid metabolism (CAM) plants always exist in the state of stomatal opening, nocturnal stomatal opening and daytime stomatal closing are exhibited by passive behaviors of the guard cells in the alternant conditioins of $\Delta$wi>$\Delta$wt and $\Delta$wi<$\Delta$wt, respectively.
본 연구는 Heteromeres arbutifolia의 잎과 Ferocactus acanthodes의 줄기에서 기공저항을 측정하여 공변세포의 능동적 수동적 운동을 이론적 기반하에서 연구하는데 그 목적이 있다. 빛과 물의 손실에 대한 기공의 능동적 수동적 반응이 관찰되었고 공변세포의 내외의 물의 득실율을 명명 $\Delta$Wi 와 $\Delta$Wt라고 하였을 때 그곳에 축적되는 물의 축적율은 $\Delta$Wi-$\Delta$Wt로 표시된다. 빛의 존재하에서 기공이 열린 잎을 암처리시키고 어두운 곳에서 기공이 닫힌 잎에 빛을 주었을때, H. arbutifolia잎의 공변세포는 $\Delta$Wi>$\Delta$Wt인 상태만을 나타냈고 기공개폐는 능동적이였다. 그러니 자연광하에서 기공을 닫는 F. acanthodes의 줄기에 검은 천을 덮었다가 벗겼을때 공변세포의 운동은 $\Delta$Wi<$\Delta$Wt 상태에서 일어 났으며 수동적이였다. 줄기에서 떨어짐으로 인해 $\Delta$Wi>$\Delta$Wt 상태를 나타내는 H. arbutifolia와 F. acanthodes의 공변세포의 운동은 광의 유무에 무관하게 언제나 수동적으로 일어 났다. F. acanthodes와 Opuntia bigelovii의 줄기에 있는 공변세포의 증산저항계수는 각각 0.380과 0.135였으며 이들은 0.034의 값을 나타내는 H. arbutifolia잎의 경우보다 훨씬높다. 더우기 낮동안 F. acanthodes의 줄기에서 기공이 열리는 현상은 물을 줌으로써 유도될 수 있었다. 이 결과들로부터 사막의 CAM식물들은 언제나 기공을 여는 상태이나 밤동안은 $\Delta$Wi>$\Delta$Wt이고 낮동안은 $\Delta$Wi<$\Delta$Wt가 되므로 밤에 기공이 열리고 낮에는 닫히는 수동적 운동을 하게된다고 해석된다.