حرکت گیاهان مدتهاست که بسیاری از محققان را مجذوب خود کرده است. حبوبات گروهی از گیاهان هستند که به خاطر نشان دادن حرکات برگهای مختلف از جمله «حرکت nyctinastic» معروف هستند که در آن برگها در روز باز و در شب بسته میشوند. حرکات گیاهی مشابه شامل حرکات ناشی از نور آبی و حرکات حساس به لمس است، مانند گیاهان حساسی مانند Mimosa pudica.
حرکت در ساختارهای برگ ناشی از تکرار و برگشت پذیری است گسترش و انقباض از موتور سلول هایکه سلول های ساختاری به نام پولوینوس در قاعده برگچه ها و دمبرگ ها هستند. چنین گسترش و انقباض سلولی تکراری و برگشتپذیر در سلولهای گیاهی که توسط یک سفت احاطه شدهاند بسیار نادر است. دیواره سلولی. علاوه بر این، به خوبی درک نشده است که سلول های حرکتی چگونه قادر به گسترش و انقباض تکراری و برگشت پذیر هستند.
دیواره های سلولی گیاهی از تعدادی میکروفیبریل سلولزی تشکیل شده است که در پاسخ به اختلاف غلظت اسمزی بین داخل و خارج سلول منقبض یا منبسط می شوند. با این حال، میزان تغییری که میتواند توسط ناهمسانگردی در آرایش میکروفیبریلهای سلولزی ایجاد شود، نمیتواند طیف کاملی از جنبش از پولوینوس
یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی Miyuki Nakata و Taku Demura در موسسه علم و فناوری نارا (NAIST) با استفاده از میکروسکوپ لیزری کانفوکال، برشهای سلولهای موتور پولوینار را از Desmodium paniculatum با استفاده از میکروسکوپ لیزری کانفوکال برای بررسی مکانیسم گسترش و انقباض سلولی تکراری و برگشتپذیر بررسی کردند. آنها "شکاف"های محیطی منحصر به فردی را در دیواره سلولی سلولهای موتوری شناسایی کردند که حاوی سلولز کمتری بود. ساختارها در دو زیر خانواده حبوبات، از جمله سویا، کودزو و گیاهان حساس حفظ شدند.
با انتقال برشهای بافتی از سلولهای حرکتی قشر حبوبات به محلولهایی با اسمولاریته متفاوت، عرض شکافهای پولوینار افزایش یافت که نشاندهنده مکانیزمی است که توسط آن دیواره های سلول های گیاهی می تواند در پاسخ به محلول های اسمولاریته مختلف خم شود.
از طریق ترکیبی از تجزیه و تحلیل دقیق دیواره سلولی، شبیه سازی کامپیوتریو مشاهدات شکافهای پولوینار در سلولهایی که تحت گسترش و انقباض قرار میگیرند، شکافهای پولوینار ساختارهای انعطافپذیر مکانیکی هستند که در طول گسترش و انقباض سلول باز و بسته میشوند.
میوکی ناکاتا میگوید: «مدلسازی رایانهای نشان داد که شکافهای پولوینار گسترش ناهمسانگرد را در جهت عمود بر شکافها در حضور فشار تورگ تسهیل میکنند. محققان این عمل را با برشها یا شکافهای مستقیم مورد استفاده در kirigami، یک کاردستی ژاپنی، مقایسه کردند تا قابلیت توسعهپذیری ورق کاغذ را افزایش دهند.
بنابراین، تیم تحقیقاتی پیشنهاد کرد که این شکافهای پولوینی منحصربفرد ساختارهایی هستند که اجازه حرکت بیشتر سلولهای حرکتی قشر مغز را میدهند تا جایی که در غیر این صورت میکروفیبریلهای سلولزی معمولی در دیواره سلولی اجازه میدهند.
ما فرضیهای ارائه میکنیم که شکافهای پولوینار از طریق تغییر شکلهای مکرر و برگشتپذیر سلولهای حرکتی قشر مغز در هماهنگی با عوامل دیگر از جمله جهت سلولزی، ترکیب غنی از پکتین دیواره سلولی، هندسه سلولهای حرکتی قشری، و را اسکلت سلولی اکتینمیوکی ناکاتا می گوید.
این مطالعه در مجله منتشر شده است فیزیولوژی گیاهی.