Kasvien liike on kiehtonut monia tutkijoita pitkään. Palkokasvit ovat ryhmä kasveja, jotka ovat kuuluisia erilaisista lehtiliikkeistä, mukaan lukien "nyktinastinen liike", jossa lehdet avautuvat päivällä ja sulkeutuvat yöllä. Samanlaisia kasvien liikkeitä ovat sinisen valon aiheuttamat ja kosketusherkät liikkeet, kuten herkissä kasveissa, kuten Mimosa pudica.
Liikkuminen lehtirakenteissa johtuu toistuvasta ja palautuvasta laajentaminen ja supistuminen moottori solut, jotka ovat pulvinukseksi kutsutun rakenteen soluja lehtisten ja lehtien juuressa. Tällainen toistuva ja palautuva solun laajeneminen ja supistuminen ovat erittäin harvinaisia kasvisoluissa, joita ympäröi jäykkä soluseinän. Lisäksi ei ole hyvin ymmärretty, kuinka moottorisolut pystyvät toistuvasti ja palautuvasti laajenemaan ja supistumaan.
Kasvien soluseinät koostuvat useista selluloosa-mikrofibrilleistä, jotka kutistuvat tai laajenevat vasteena osmoottisten pitoisuuksien eroille solun sisä- ja ulkopuolella. Muutoksen määrä, jonka anisotropia voi saada aikaan selluloosa-mikrofibrillien järjestelyssä, ei kuitenkaan voi selittää kaikkia liike pulvinuksesta.
Miyuki Nakatan ja Taku Demuran johtama Nara Institute of Science and Technology (NAIST) -tutkimusryhmä tutki Desmodium paniculatumista peräisin olevien pulvinaaristen motoristen solujen poikkileikkauksia käyttämällä konfokaalista lasermikroskopiaa tutkiakseen toistuvan ja palautuvan solun laajenemisen ja supistumisen mekanismia. He tunnistivat ainutlaatuisia kehämäisiä "rakoja" moottorisolujen soluseinässä, jotka sisälsivät vähemmän selluloosaa. Rakenteet säilytettiin kahdessa palkokasvien alaryhmässä, mukaan lukien soijapavut, kudzu ja herkät kasvit.
Kun kudosviipaleet siirrettiin palkokasvien aivokuoren motorisista soluista eri osmolaarisille liuoksille, pulvinaariset raot kasvoivat leveydeltään, mikä osoittaa mekanismin, jolla kasvien soluseinät voi taipua vasteena eri osmolaarisille liuoksille.
Yhdistämällä yksityiskohtaista soluseinäanalyysiä, tietokonesimulaatiot, ja havainnot pulvinaarisista raoista soluissa, jotka läpikäyvät venymisen ja supistumisen, pulvinaariset raot määritettiin mekaanisesti joustaviksi rakenteiksi, jotka avautuvat ja sulkeutuvat solun laajenemisen ja supistumisen aikana.
"Tietokonemallinnus ehdotti, että pulvinaariset raot helpottavat anisotrooppista pidentymistä kohtisuoraan rakoihin nähden turgoripaineen läsnä ollessa", Miyuki Nakata sanoo. Tutkijat vertasivat toimintaa suoriin leikkauksiin tai halkeamiin, joita käytetään japanilaisessa kirigamissa, paperiarkin venyvyyden parantamiseksi.
Siten tutkimusryhmä ehdotti, että nämä ainutlaatuiset pulvinaariset raot ovat rakenteita, jotka mahdollistavat aivokuoren motoristen solujen enemmän liikkeen kuin tyypilliset selluloosa-mikrofibrillit soluseinässä sallisivat.
"Annamme hypoteesin, että pulvinaarisilla rakoilla on rooli dynaamisessa lehtien liikkeessä aivokuoren motoristen solujen toistuvan ja palautuvan muodonmuutoksen kautta yhdessä muiden tekijöiden kanssa, mukaan lukien selluloosan orientaatio, soluseinän pektiininen koostumus, aivokuoren motoristen solujen geometria ja the aktiinin sytoskeleton”, Miyuki Nakata sanoo.
Tutkimus julkaistaan lehdessä Kasvien fysiologia.