لطالما فتنت حركة النبات العديد من الباحثين. البقوليات هي مجموعة من النباتات تشتهر بإظهار حركات الأوراق المختلفة ، بما في ذلك "حركة nyctinastic" ، حيث تفتح الأوراق في النهار وتغلق في الليل. تشمل حركات النبات المماثلة الحركات التي يسببها الضوء الأزرق والحساسية للمس ، كما هو الحال في النباتات الحساسة مثل Mimosa pudica.
الحركة في هياكل الأوراق ناتجة عن تكرار وقابل للانعكاس تمديد وتقلص محرك الخلايا، وهي الخلايا الموجودة في بنية تسمى اللب في قاعدة المنشورات والأعناق. مثل هذا التمدد والتقلص المتكرر والقابل للانعكاس للخلايا نادر جدًا في الخلايا النباتية ، التي تحيط بها مادة صلبة جدار الخلية. علاوة على ذلك ، ليس من المفهوم جيدًا كيف تكون الخلايا الحركية قادرة على التمدد والتقلص المتكرر والعكس.
تتكون جدران الخلايا النباتية من عدد من الألياف الدقيقة السليلوزية التي تتقلص أو تتمدد استجابة لاختلافات التركيز التناضحي بين داخل الخلية وخارجها. ومع ذلك ، فإن مقدار التغيير الذي يمكن أن يسببه تباين الخواص في ترتيب الألياف الدقيقة السليلوز لا يمكن أن يفسر النطاق الكامل لل حركة من اللب.
قام فريق بحثي بقيادة ميوكي ناكاتا وتاكو ديمورا في معهد نارا للعلوم والتكنولوجيا (NAIST) بفحص المقاطع العرضية للخلايا الحركية اللولبية من Desmodium paniculatum باستخدام الفحص المجهري بالليزر متحد البؤر لاستكشاف آلية تمديد الخلايا وانقباضها المتكرر والقابل للعكس. حددوا "شقوقًا" محيطية فريدة في جدار الخلية للخلايا الحركية تحتوي على كمية أقل من السليلوز. تم الحفاظ على الهياكل عبر فئتين فرعيتين من البقوليات ، بما في ذلك فول الصويا وكودزو والنباتات الحساسة.
عند نقل شرائح الأنسجة من الخلايا الحركية القشرية البقولية إلى محاليل الأسمولية المختلفة ، زاد عرض الشقوق اللبية ، مما يشير إلى آلية يتم بواسطتها جدران الخلايا النباتية يمكن أن تنثني استجابة لحلول الأسمولية المختلفة.
من خلال مجموعة من تحليل جدار الخلية المفصل ، المحاكاة الحاسوبية، وملاحظات الشقوق البلفينية في الخلايا التي تخضع للتمدد والانكماش ، تم تحديد الشقوق اللبية لتكون هياكل مرنة ميكانيكيًا تفتح وتغلق أثناء تمدد الخلية وتقلصها.
يقول ميوكي ناكاتا: "اقترحت النمذجة الحاسوبية أن الشقوق البلفينية تسهل التمدد متباين الخواص في الاتجاه العمودي للشقوق في وجود ضغط التورغ". قارن الباحثون الإجراء بالقطع المستقيمة أو الشقوق المستخدمة في kirigami ، وهي صناعة ورقية يابانية ، لتعزيز قابلية التمدد للورقة الورقية.
وهكذا ، اقترح فريق البحث أن هذه الشقوق اللبية الفريدة هي هياكل تعمل على السماح بحركة أكبر للخلايا الحركية القشرية أكثر مما تسمح به الألياف الدقيقة السليلوزية النموذجية في جدار الخلية.
"نحن نقدم فرضية مفادها أن الشقوق اللبنية لها دور في حركة الأوراق الديناميكية من خلال التشوه المتكرر والقابل للانعكاس للخلايا الحركية القشرية بالتنسيق مع عوامل أخرى بما في ذلك اتجاه السليلوز ، والتركيب الغني بالبكتين لجدار الخلية ، وهندسة الخلايا الحركية القشرية ، و ال هيكل خلوي أكتين، "يقول ميوكي ناكاتا.
وقد نشرت هذه الدراسة في مجلة فيزياء النبات.