1. 气孔开闭机理：气孔的开合与保卫细胞的水势密切相关。当保卫细胞的水势降低，细胞吸水膨胀，气孔因而张开；反之，水势上升，细胞失水收缩，气孔关闭。

2. 保卫细胞水势变化的原因主要涉及以下理论：

a. 淀粉-糖转化学说：此说认为光合作用是气孔开放的关键因素。例如，缺乏叶绿素的黄化叶保卫细胞无法进行光合作用，因此不会在光照下打开气孔。淀粉-糖转化学说提出，光照下保卫细胞的叶绿体进行光合作用，降低CO2浓度，提高pH值，导致淀粉转化为葡萄糖-1-P。细胞内葡萄糖浓度上升使得水势下降，吸引周围细胞的水分进入保卫细胞，从而使气孔开启。而在黑暗中，光合作用停止，CO2和H2CO3积累，pH值下降，糖转化为淀粉，保卫细胞内葡萄糖浓度降低，水势上升，水分排出，气孔关闭。实验中发现，叶片置于高pH值的溶液中，气孔张开；置于低pH值的溶液中，气孔关闭。然而，淀粉-糖转化学说在解释气孔快速开闭方面存在局限性，例如淀粉和糖的转化速度较慢，以及某些植物保卫细胞中不含淀粉。

b. 无机离子吸收学说：该学说提出，保卫细胞的渗透势主要由钾离子浓度调节。光合作用产生的ATP驱动钾离子进入保卫细胞，降低其水势，导致气孔开启。实验证明，光照下鸭跖草保卫细胞钾离子浓度增加时，气孔开放；黑暗或改用其他离子时，气孔关闭。钾离子泵的活性受ATP调控。

c. 苹果酸生成学说：这一理论认为，苹果酸的代谢影响气孔开闭。光照下，保卫细胞进行光合作用，将葡萄糖转化为磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），同时CO2浓度降低，pH上升，CO2转化为碳酸氢盐（HCO3）。PEP羧化酶作用下，HCO3与PEP结合形成草酰乙酸，进而还原为苹果酸。苹果酸产生H+，驱动H-K交换泵，使K进入保卫细胞，降低其水势，气孔开启。

3. 气孔分布：气孔通常在叶片的下表皮较多，但也有些植物仅在上表皮或上下表皮都有分布。气孔在叶片上的分布和方向是不定的，但某些植物（如单子叶植物）的气孔方向可能规则，而其他植物（如虎耳草属、秋海棠属）可能局部集中。气孔的位置也受生态因素影响，如浮水植物通常只在下表皮有气孔，而陆生植物可能在上下表皮都有分布。通常，阳生植物的下表皮气孔较多，以减少水分蒸发。

4. 气孔的形态和位置受生境条件影响，如角苔的气孔被认为是高等植物的原始型，而不同植物的叶、同一植物的不同叶、以及叶的不同部位，气孔的分布都存在差异。

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文章来源：天狐定制

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