O movemento das plantas fascina durante moito tempo a moitos investigadores. As leguminosas son un grupo de plantas famosas por mostrar varios movementos foliares, incluído o "movemento nictinastico", no que as follas abren durante o día e pechan pola noite. Movementos similares de plantas inclúen movementos inducidos pola luz azul e sensibles ao tacto, como en plantas sensibles como Mimosa pudica.
O movemento nas estruturas das follas é causado por repetidos e reversibles extensión e contracción de motor células, que son as células dunha estrutura chamada pulvinus na base dos folíolos e pecíolos. Tal extensión e contracción celular repetitiva e reversible son moi raras nas células vexetais, que están rodeadas por un parede celular. Ademais, non se entende ben como as células motoras son capaces de realizar unha extensión e contracción repetitivas e reversibles.
As paredes celulares vexetais están compostas por unha serie de microfibrillas de celulosa que se encollen ou se expanden en resposta ás diferenzas de concentración osmótica entre o interior e o exterior da célula. Non obstante, a cantidade de cambio que pode ser inducida pola anisotropía na disposición das microfibrillas de celulosa non pode explicar a gama completa de movemento do pulvinus.
Un equipo de investigación dirixido por Miyuki Nakata e Taku Demura do Instituto de Ciencia e Tecnoloxía de Nara (NAIST) examinou as seccións transversais de células motoras pulvinares de Desmodium paniculatum mediante microscopía láser confocal para investigar o mecanismo de extensión e contracción celular repetitiva e reversible. Identificaron "fendas" circunferenciais únicas na parede celular das células motoras que contiñan menos celulosa. As estruturas conserváronse en dúas subfamilias de leguminosas, incluíndo a soia, o kudzu e as plantas sensibles.
Ao transferir cortes de tecido das células motoras corticais das leguminosas a solucións de diferente osmolaridade, as fendas pulvinares aumentaron de ancho, indicando un mecanismo polo cal paredes celulares vexetais podería flexionarse en resposta a solucións de diferente osmolaridade.
A través dunha combinación de análise detallada da parede celular, simulacións por ordenador, e observacións de fendas pulvinares en células en proceso de extensión e contracción, determináronse que as fendas pulvinares son estruturas mecánicamente flexibles que se abren e pechan durante a extensión e contracción celular.
"O modelado por ordenador suxeriu que as fendas pulvinares facilitan a extensión anisotrópica na dirección perpendicular ás fendas en presenza de presión de turgencia", di Miyuki Nakata. Os investigadores compararon a acción cos cortes rectos ou fendas utilizados no kirigami, unha manualidade xaponesa, para mellorar a extensibilidade da folla de papel.
Así, o equipo de investigación propuxo que estas fendas pulvinares únicas son estruturas que actúan para permitir un maior movemento das células motoras corticais do que permitirían as microfibrillas típicas de celulosa na parede celular.
"Proporcionamos unha hipótese de que as fendas pulvinares teñen un papel no movemento dinámico das follas mediante a deformación repetitiva e reversible das células motoras corticais en conxunto con outros factores, incluíndo a orientación da celulosa, a composición rica en pectina da parede celular, a xeometría das células motoras corticais e o citoesqueleto de actina", di Miyuki Nakata.
O estudo publícase na revista Fisioloxía das plantas.