植物の動きは長い間多くの研究者を魅了してきました。 マメ科植物は、昼に葉が開き、夜に閉じる「夜行性運動」をはじめ、さまざまな葉の動きをすることで有名な植物群です。 同様の植物の動きには、ミモザ・プディカのような敏感な植物のような、青色光による動きやタッチセンシティブな動きが含まれます。
葉の構造の動きは、繰り返される可逆性によって引き起こされます との収縮 モーター 細胞、小葉と葉柄の基部にある枕と呼ばれる構造の細胞です。 このような反復的かつ可逆的な細胞の伸長と収縮は、剛体に囲まれた植物細胞では非常にまれです。 細胞壁. さらに、運動細胞がどのようにして反復的かつ可逆的な伸縮が可能なのかはよくわかっていません。
植物の細胞壁は、細胞の内側と外側の浸透圧濃度の違いに応じて収縮または拡張する多数のセルロースミクロフィブリルで構成されています。 しかし、セルロースミクロフィブリルの配列の異方性によって引き起こされる変化の量は、その全範囲を説明することはできません。 運動 枕の。
奈良先端科学技術大学院大学 (NAIST) の中田みゆきと出村拓が率いる研究チームは、共焦点レーザー顕微鏡を使用して、デスモディウム パニキュラタム (Desmodium paniculatum) の歯髄運動細胞の断面を調べ、反復的で可逆的な細胞の伸縮のメカニズムを調べました。 彼らは、セルロースの少ない運動細胞の細胞壁にある独特の周方向の「スリット」を特定しました。 この構造は、大豆、葛、敏感な植物など、マメ科植物の XNUMX つのサブファミリーにわたって保存されていました。
マメ科植物の皮質運動細胞から異なる浸透圧の溶液に組織切片を移すと、枕のスリットの幅が増加し、そのメカニズムを示しています。 植物の細胞壁 異なる浸透圧の溶液に反応して曲がる可能性があります。
詳細な細胞壁解析を組み合わせることで、 コンピュータシミュレーション、および伸張および収縮を受けている細胞の眼窩スリットの観察により、眼窩スリットは、細胞の伸張および収縮中に開閉する機械的に柔軟な構造であることが決定されました。
「コンピューターモデリングは、膨圧の存在下で、枕状スリットがスリットに垂直な方向に異方性の拡張を促進することを示唆しました」と中田みゆきは言います。 研究者は、紙シートの拡張性を高めるために、日本のペーパークラフトである切り紙で使用される直線的なカットまたはスリットとアクションを比較しました。
したがって、研究チームは、これらのユニークな枕状スリットが、細胞壁の典型的なセルロースミクロフィブリルによって可能になるよりも、皮質運動細胞のより多くの動きを可能にするように作用する構造であることを提案しました.
「私たちは、セルロースの配向、細胞壁のペクチンが豊富な組成、皮質運動細胞の形状、およびの アクチン細胞骨格」と中田みゆきさんは言います。
研究はジャーナルに発表されています 植物生理学.