식물의 움직임은 오랫동안 많은 연구자들을 매료시켰습니다. 콩과 식물은 잎이 낮에 열리고 밤에 닫히는 "nyctinastic 운동"을 포함하여 다양한 잎 운동을 나타내는 것으로 유명한 식물군입니다. 유사한 식물 움직임에는 Mimosa pudica와 같은 민감한 식물에서와 같이 청색광 유도 및 터치에 민감한 움직임이 포함됩니다.
잎 구조의 움직임은 반복적이고 가역적으로 발생합니다. 확장자 그리고 수축 모터 세포, 소엽과 잎자루의 기저부에 있는 pulvinus라는 구조의 세포입니다. 이러한 반복적이고 가역적인 세포 확장 및 수축은 단단한 조직으로 둘러싸인 식물 세포에서는 매우 드뭅니다. 세포벽. 더욱이 운동 세포가 어떻게 반복적이고 가역적인 확장과 수축을 할 수 있는지는 잘 알려져 있지 않습니다.
식물 세포벽은 세포 내부와 외부 사이의 삼투압 농도 차이에 반응하여 수축하거나 팽창하는 다수의 셀룰로오스 미세섬유로 구성됩니다. 그러나 셀룰로오스 마이크로피브릴의 배열에서 이방성에 의해 유도될 수 있는 변화의 양은 전체 범위를 설명할 수 없습니다. 운동 pulvinus의.
나라과학기술연구소(NAIST)의 나카타 미유키(Miyuki Nakata)와 데무라 다쿠(Taku Demura) 연구팀은 반복적이고 가역적인 세포 확장과 수축의 메커니즘을 규명하기 위해 공초점 레이저 현미경을 이용해 Desmodium paniculatum의 폐운동세포 단면을 조사했다. 그들은 더 적은 셀룰로오스를 포함하는 운동 세포의 세포벽에서 독특한 원주형 "슬릿"을 식별했습니다. 구조는 콩, kudzu 및 민감한 식물을 포함하여 콩과 식물의 두 아과에 걸쳐 보존되었습니다.
콩과 피질 운동 세포에서 다른 삼투압의 용액으로 조직 절편을 옮길 때, pulvinar 슬릿의 너비가 증가하여 메커니즘을 나타냅니다. 식물 세포벽 삼투압이 다른 용액에 반응하여 구부러질 수 있습니다.
상세한 세포벽 분석의 조합을 통해, 컴퓨터 시뮬레이션, 확장 및 수축을 겪는 세포에서 pulvinar 슬릿의 관찰, pulvinar 슬릿은 세포 확장 및 수축 중에 열리고 닫히는 기계적으로 유연한 구조로 결정되었습니다.
"컴퓨터 모델링은 pulvinar 슬릿이 turgor 압력이 있는 상태에서 슬릿에 수직인 방향으로 이방성 확장을 촉진한다고 제안했습니다."라고 Miyuki Nakata는 말합니다. 연구원들은 종이 시트의 확장성을 향상시키기 위해 일본 종이 공예인 키리가미에 사용되는 직선 절단 또는 슬릿과 동작을 비교했습니다.
따라서 연구팀은 이러한 독특한 pulvinar slit이 세포벽의 전형적인 셀룰로오스 미세 섬유에 의해 허용되는 것보다 피질 운동 세포의 더 많은 움직임을 허용하는 역할을 하는 구조라고 제안했습니다.
"우리는 pulvinar 슬릿이 셀룰로오스 배향, 세포벽의 펙틴이 풍부한 구성, 피질 운동 세포의 기하학, 그만큼 액틴 세포골격”라고 나카타 미유키는 말합니다.
이 연구는 저널에 게시 식물 생리학.