Stellen Sie sich vor, Wissenschaftler könnten tatsächlich sehen, wie Pflanzen atmen, Kohlendioxid aufnehmen und Wasserdampf in hoher Auflösung abgeben. Diese Vision ist nun keine Science-Fiction mehr.

Laut Science Daily haben Forscher der University of Illinois Urbana-Champaign (UIUC) ein neues System namens „Stomata In-Sight“ entwickelt. Dieses System ermöglicht es Wissenschaftlern, den Atmungsprozess von Pflanzen in Echtzeit zu beobachten.

Wie man das Atmen von Blättern sieht

Der Begriff „Stomata“ stammt aus dem Griechischen und bedeutet „Mund“. Stomata sind mikroskopisch kleine Poren auf der Blattoberfläche.

Beim Öffnen nehmen diese Poren Kohlendioxid für die Photosynthese auf. Gleichzeitig verlieren die Stomata Wasser. Erstmals können Wissenschaftler dieses Gleichgewicht direkt überwachen. Der Durchbruch mit Stomata In-Sight zeigt, wie Blätter Gase mit der Luft austauschen. Diese Erkenntnis hat das Potenzial, den Weg für Pflanzen zu ebnen, effizienter zu wachsen und widerstandsfähiger gegenüber Trockenheit zu werden.

Technologische Grundlage des Stomata In-Sight Systems

Das System kombiniert drei zentrale Technologien. Die erste ist die Live Confocal Microscopy, eine laserbasierte Technologie, die scharfe 3D-Bilder lebender Pflanzenzellen erzeugt, ohne sie schneiden zu müssen.

Die zweite Technologie ist das Leaf Gas Exchange Measurement, ein empfindliches Gerät, das die Menge an Kohlendioxid misst, die aufgenommen, sowie den Wasserdampf, der abgegeben wird. Schließlich gibt es die Environmental Control Chamber, einen speziellen Raum, der es den Forschern ermöglicht, Licht, Temperatur und Feuchtigkeit so einzustellen, dass sie realen landwirtschaftlichen Bedingungen ähneln.

„Normalerweise müssen wir zwischen der Beobachtung der Stomata und der Messung ihrer Funktion wählen. Jetzt können wir beides gleichzeitig tun“, erklärte das Forschungsteam, bestehend aus Joseph D Crawford, Dustin Mayfield-Jones, Glenn A Fried, Nicolas Hernandez und Andrew DB Leakey.

Ein Schritt in Richtung ‚intelligenter‘ Pflanzen, die Wasser sparen

Stomata spielen eine wesentliche Rolle bei der Bestimmung der Effizienz der Wasserverwendung von Pflanzen, einem der wichtigsten Faktoren in der modernen Landwirtschaft. Je besser Pflanzen ihre Stomata öffnen und schließen, desto weniger Wasser wird verbraucht, ohne dass das Wachstum beeinträchtigt wird.

Die Forscher hoffen, dass dieses System dazu beitragen kann, genetische und chemische Signale zu identifizieren, die das Verhalten der Stomata steuern. So können Wissenschaftler größere Pflanzenvarianten entwickeln, die effizienter und widerstandsfähiger gegen Trockenheit sind.

Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Plant Physiology mit dem Titel „Stomata in-sight: Integrating live confocal microscopy with leaf gas exchange and environmental control“ veröffentlicht, am 17. November 2025.