O movimento das plantas há muito fascina muitos pesquisadores. As leguminosas são um grupo de plantas famosas por apresentarem diversos movimentos foliares, inclusive o “movimento nictinástico”, em que as folhas abrem durante o dia e fecham à noite. Movimentos de plantas semelhantes incluem movimentos induzidos pela luz azul e sensíveis ao toque, como em plantas sensíveis como Mimosa pudica.
O movimento nas estruturas foliares é causado por movimentos repetidos e reversíveis extensão e contração de motor células, que são as células de uma estrutura chamada pulvino na base dos folhetos e pecíolos. Tais extensões e contrações celulares repetitivas e reversíveis são muito raras nas células vegetais, que são cercadas por uma camada rígida. parede celular. Além disso, não é bem compreendido como as células motoras são capazes de extensão e contração repetitivas e reversíveis.
As paredes das células vegetais são compostas por uma série de microfibrilas de celulose que encolhem ou expandem em resposta às diferenças de concentração osmótica entre o interior e o exterior da célula. No entanto, a quantidade de alterações que podem ser induzidas pela anisotropia no arranjo das microfibrilas de celulose não pode explicar toda a gama de movimento do pulvino.
Uma equipe de pesquisa liderada por Miyuki Nakata e Taku Demura do Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara (NAIST) examinou as seções transversais de células motoras pulvinares de Desmodium paniculatum usando microscopia confocal a laser para investigar o mecanismo de extensão e contração celular repetitiva e reversível. Eles identificaram “fendas” circunferenciais únicas na parede celular das células motoras que continham menos celulose. As estruturas foram conservadas em duas subfamílias de leguminosas, incluindo soja, kudzu e plantas sensíveis.
Ao transferir fatias de tecido de células motoras corticais de leguminosas para soluções de osmolaridade diferente, as fendas pulvinares aumentaram em largura, indicando um mecanismo pelo qual paredes celulares de plantas poderia flexionar em resposta a soluções de osmolaridade diferente.
Através de uma combinação de análise detalhada da parede celular, simulações de computador, e observações de fendas pulvinares em células submetidas a extensão e contração, as fendas pulvinares foram determinadas como estruturas mecanicamente flexíveis que abrem e fecham durante a extensão e contração celular.
“A modelagem computacional sugeriu que as fendas pulvinares facilitam a extensão anisotrópica na direção perpendicular às fendas na presença de pressão de turgescência”, diz Miyuki Nakata. Os pesquisadores compararam a ação aos cortes retos ou fendas usados no kirigami, um artesanato de papel japonês, para aumentar a extensibilidade da folha de papel.
Assim, a equipa de investigação propôs que estas fendas pulvinares únicas são estruturas que actuam para permitir mais movimento das células motoras corticais do que seria permitido pelas microfibrilas de celulose típicas na parede celular.
“Nós fornecemos uma hipótese de que as fendas pulvinares têm um papel no movimento dinâmico da folha através da deformação repetitiva e reversível das células motoras corticais em conjunto com outros fatores, incluindo a orientação da celulose, a composição rica em pectina da parede celular, a geometria das células motoras corticais, e o citoesqueleto de actina”, diz Miyuki Nakata.
O estudo está publicado na revista Fisiologia vegetal.