Bitki hareketi uzun zamandır pek çok araştırmacının ilgisini çekmiştir. Baklagiller, yaprakların gündüzleri açılıp geceleri kapandığı "niktinastik hareket" de dahil olmak üzere çeşitli yaprak hareketleri sergilemesiyle ünlü bir bitki grubudur. Benzer bitki hareketleri, Mimosa pudica gibi hassas bitkilerde olduğu gibi mavi ışık kaynaklı ve dokunmaya duyarlı hareketleri içerir.
Yaprak yapılarındaki hareket tekrarlanan ve geri dönüşümlü hareketlerden kaynaklanır. uzatma ve daralması motor hücrelerYaprakçıkların ve yaprak saplarının tabanında pulvinus adı verilen bir yapıdaki hücrelerdir. Bu tür tekrarlı ve geri dönüşümlü hücre uzaması ve büzülmesi, sert bir zarla çevrili bitki hücrelerinde çok nadir görülür. hücre çeperi. Üstelik motor hücrelerinin tekrarlayan ve geri dönüşümlü uzama ve büzülme yeteneğine nasıl sahip oldukları tam olarak anlaşılamamıştır.
Bitki hücre duvarları, hücre içi ve dışı arasındaki ozmotik konsantrasyon farklılıklarına yanıt olarak küçülen veya genişleyen bir dizi selüloz mikrofibrilden oluşur. Bununla birlikte, selüloz mikrofibrillerinin düzenlenmesinde anizotropinin neden olabileceği değişiklik miktarı, selüloz mikrofibrillerinin tüm aralığını açıklayamaz. hareket pulvinus'un.
Nara Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden (NAIST) Miyuki Nakata ve Taku Demura liderliğindeki bir araştırma ekibi, tekrarlayan ve geri dönüşümlü hücre uzaması ve daralma mekanizmasını araştırmak için konfokal lazer mikroskobu kullanarak Desmodium panikulatum'dan pulvinar motor hücrelerinin kesitlerini inceledi. Motor hücrelerinin hücre duvarında daha az selüloz içeren benzersiz çevresel “yarıklar” tespit ettiler. Yapılar, soya fasulyesi, kudzu ve hassas bitkiler de dahil olmak üzere baklagillerin iki alt familyasında korunmuştur.
Baklagil kortikal motor hücrelerinden doku dilimlerinin farklı ozmolaritedeki solüsyonlara aktarılması üzerine pulvinar yarıkların genişliğinin artması, bu durumun bir mekanizmaya işaret ettiğini göstermektedir. bitki hücre duvarları farklı ozmolaritedeki çözeltilere yanıt olarak esneyebilir.
Ayrıntılı hücre duvarı analizinin bir kombinasyonu sayesinde, bilgisayar simülasyonlarıHücrelerde uzama ve büzülme geçiren pulvinar yarıklar gözlemlendiğinde, pulvinar yarıkların hücre uzama ve büzülme sırasında açılıp kapanan mekanik olarak esnek yapılar olduğu belirlendi.
Miyuki Nakata, "Bilgisayar modellemesi, pulvinar yarıkların, turgor basıncının varlığında yarıklara dik yönde anizotropik uzamayı kolaylaştırdığını ileri sürdü" diyor. Araştırmacılar bu hareketi, kağıdın uzayabilirliğini arttırmak için bir Japon kağıt sanatı olan kirigami'de kullanılan düz kesimler veya yarıklarla karşılaştırdılar.
Dolayısıyla araştırma ekibi, bu eşsiz pulvinar yarıkların, hücre duvarındaki tipik selüloz mikrofibrillerin izin vereceğinden daha fazla kortikal motor hücre hareketine izin verecek şekilde hareket eden yapılar olduğunu öne sürdü.
"Pulvinar yarıkların, selüloz oryantasyonu, hücre duvarının pektin açısından zengin bileşimi, kortikal motor hücrelerinin geometrisi gibi diğer faktörlerle uyum içinde kortikal motor hücrelerinin tekrarlayan ve geri dönüşümlü deformasyonu yoluyla dinamik yaprak hareketinde bir rol oynadığına dair bir hipotez sunuyoruz. the aktin hücre iskeletiMiyuki Nakata diyor.
Çalışma dergide yayınlandı Bitki Fizyolojisi.