Pertukaran gas antara pucuk tanaman dan atmosfer memainkan peran kunci dalam fungsi dan kinerja tanaman melalui asupan karbon dioksida (CO2) untuk memasok fiksasi karbon fotosintesis dan difusi uap air melalui keringat. Proses terakhir ini, keringat, didorong oleh permintaan untuk penguapan, yaitu, penurunan dramatis tekanan uap antara jaringan tanaman dan atmosfer.
Hilangnya air melalui keringat tidak bisa begitu saja dianggap sebagai komponen merugikan dari rasio biaya-manfaat untuk mengoptimalkan asupan CO2 dan fiksasi karbon. Transpirasi penting dalam pendinginan daun dan mendorong transportasi nutrisi yang dimediasi xilem dari tanah ke bagian tanaman yang lebih tinggi. Karena fungsi ganda dan terkadang saling bertentangan ini, pertukaran gas melalui bagian udara pabrik harus dikontrol dengan sangat ketat. Pertukaran gas terutama dimediasi oleh stomata. Stomata adalah pori-pori sel epidermis yang khusus dan berbeda pada permukaan daun dan batang. Permukaan luar epidermis yang tersisa ditutupi dengan kutikula yang sebagian besar kedap gas.
Akuaporin adalah protein membran intrinsik yang ada di membran plasma. Sementara sebagian besar aquaporin berfungsi sebagai saluran untuk memfasilitasi transportasi air transmembran, mereka juga dapat mengangkut molekul netral kecil seperti gas (CO2, amonia), spesies oksigen reaktif (hidrogen peroksida: H2O2) dan metaloid (asam borat, asam silikat, antimonit, arsenit). ) Fungsi transportasi air dari aquaporin memainkan peran kunci dalam berbagai proses seperti penyerapan air akar, status air dan turgor daun, perkecambahan biji, pertumbuhan ekspansif dan munculnya akar lateral.
Sehubungan dengan beberapa lokasi dan fungsi selulernya, aquaporin tanaman dibagi menjadi setidaknya 4 subkelas, yang masing-masing menunjukkan keragaman isoform yang tinggi. Beberapa contoh yang menarik adalah protein intrinsik membran plasma intrinsik (PIP; 13 isoform ditemukan di Arabidopsis) dan protein intrinsik tonoplast (TIP; 9 isoform di Arabidopsis) yang mewakili aquaporin paling melimpah di membran plasma dan membran vakuolar (tonoplas), masing-masing.
Ada hubungan erat antara aquaporin dan transpirasi tanaman, dua komponen yang sangat penting dari hubungan antara tanaman dan air. Pertama, fungsi aquaporin dalam sel adalah untuk melindungi stoma, tetapi selain transportasi air mereka terlibat dalam pengangkutan molekul lain. Selain itu, peran aquaporin pada akar dan pucuk berkaitan erat dengan keringat. Oleh karena itu, kontribusi aquaporin untuk mengontrol keringat jauh melampaui masalah transportasi air selama pergerakan stomata dan melibatkan mekanisme yang muncul dari sinyal jarak jauh dan seluler.