Water's gateway to heaven: 3D imaging and modeling of transient stomatal responses in plant leaves under dynamic environments

01.02.2020 - 31.01.2024
Forschungsförderungsprojekt

Stomata sind winzige Poren in der Oberfläche von Blättern von Pflanzen und sind zentrale in den globalen Wasser- und Karbonzyklen. Diese Poren bedecken oft nur weniger als 5% der Blattoberfläche, aber erleichtern den Hauptanteil an Austausch von CO2 und Wasserdampf zwischen der Atmosphäre und der terrestrischen Vegetation. Die Öffnung der Stomata wird so reguliert, dass CO2 zur Photosynthese in die Pflanze gelangen kann, aber der Wasserverlust dabei begrenzt bleibt. Die Geschwindigkeit, mit der Stomata reagieren, beeinflusst die Produktivität und der Wasserverbrauchs sowohl von Nutzpflanzenarten als von natürlichen Ökosystemen. Eine verbesserte Beschreibung der Blattanatomie würde unser Verständnis des mechanischen Prozesses erweitern und zur Verbesserung der Ernteertrags beitragen. Durch Kombination von Röntgenmikrotomographie (μCT) mit Fluoreszenzmikroskopie werden wir in vivo 3D Bilder von Variationen in Zellen Größe und Form beobachten können, wie auch die Auswirkungen auf die Bewegung der Stomata vom subzellulären Bereich bis zu Merkmalen des vollständigen Blattes. Neue Computermethoden entwickeln werden, um diese Bilder automatisch zu segmentieren und um die Veränderung der einzelnen 3D Zellen über die Zeit zu verfolgen. Dieses Projekt wird langjährige Fragen über die Bewegungen der Stomata unter dynamischen Umweltveränderungen beantworten und es wird grundlegendes Wissen generieren wie man dass die Nettoproduktivität und der Wasserverbrauch optimiert werden.

Personen

Projektleiter_in

Institut

Förderungsmittel

  • WWTF Wiener Wissenschafts-, Forschu und Technologiefonds (National) Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds (WWTF) Fördergeber Typ Bundesland Wien Ausschreibungskennung LS19-013

Forschungsschwerpunkte

  • Information and Communication Technology

Schlagwörter

DeutschEnglisch
PflanzenPlants
StomataStomata
TurgordruckTurgor pressure
ArabidopsisArabidopsis
Deep learningDeep learning
MustererkennungPattern recognition
FluoreszenzmikroskopieFluorescence microscopy
MikrocomputertomographieMicrocomputed tomography
Abstrakte ZellkomplexeAbstract cellular complexes
Digitale BilddarstellungDigital image representation
TopologieTopology