长期以来，许多研究人员都对植物运动着迷。豆科植物是一组以展示各种叶子运动而闻名的植物，包括“夜行运动”，其中叶子在白天打开并在晚上关闭。类似的植物运动包括蓝光诱导和触敏运动，例如含羞草等敏感植物. 叶片结构的运动是由“运动细胞”的重复和可逆伸展和收缩引起的，运动细胞是小叶和叶柄底部称为“枕”的结构中的细胞。这种重复和可逆的细胞伸展和收缩在植物细胞中非常罕见，植物细胞被坚硬的细胞壁包围。此外，还不清楚运动细胞如何能够重复和可逆地伸展和收缩。
植物细胞壁由许多纤维素微纤维组成，这些微纤维会随着细胞内外渗透浓度的差异而收缩或膨胀。然而，纤维素微纤维排列的各向异性可引起的变化量无法解释枕叶的全部运动范围。
由奈良科学技术研究所 (NAIST) 的 Miyuki Nakata 和 Taku Demura 领导的研究小组使用共聚焦激光显微镜检查了来自金钱草的丘脑运动细胞的横截面，以研究重复和可逆细胞伸展和收缩的机制。他们在含有较少纤维素的运动细胞的细胞壁中发现了独特的圆周“裂缝”。这些结构在豆科植物的两个亚科中是保守的，包括大豆、葛和敏感植物。
将组织切片从豆类皮质运动细胞转移到不同渗透压的溶液中后，枕缝宽度增加，表明植物细胞壁可以响应不同渗透压的溶液而弯曲的机制。
通过结合详细的细胞壁分析、计算机模拟和对经历伸展和收缩的细胞中的枕缝的观察，枕缝被确定为在细胞伸展和收缩过程中打开和关闭的机械柔性结构。“计算机建模表明，在存在膨胀压力的情况下，枕缝会促进垂直于缝隙方向的各向异性延伸，”Miyuki Nakata 说。研究人员将这一动作与日本剪纸工艺中使用的直切或狭缝进行了比较，以增强纸张的延展性。
因此，研究小组提出，与细胞壁中典型的纤维素微纤维所允许的相比，这些独特的枕骨裂隙结构可以使皮质运动细胞进行更多的运动。
“我们提供了一个假设，即叶枕裂隙通过皮质运动细胞的重复和可逆变形以及其他因素(包括纤维素取向、细胞壁富含果胶的成分、皮质运动细胞的几何形状，以及肌动蛋白细胞骨架，”Miyuki Nakata 说。
标签：
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！