Gibanje rastlin že dolgo navdušuje številne raziskovalce. Stročnice so skupina rastlin, znanih po raznovrstnem gibanju listov, vključno z "niktinastičnim gibanjem", pri katerem se listi odpirajo podnevi in zapirajo ponoči. Podobna gibanja rastlin vključujejo gibe, ki jih povzroča modra svetloba in so občutljivi na dotik, na primer pri občutljivih rastlinah, kot je Mimosa pudica.
Gibanje v strukturah listov je posledica ponavljajočih in reverzibilnih razširitev in krčenje Motor celice, ki so celice v strukturi, imenovani pulvinus, na dnu lističev in pecljev. Takšno ponavljajoče se in reverzibilno celično raztezanje in krčenje je zelo redko v rastlinskih celicah, ki so obdane s togim celične stene. Poleg tega ni dobro razumljeno, kako so motorične celice sposobne ponavljajočega se in reverzibilnega podaljšanja in krčenja.
Rastlinske celične stene so sestavljene iz številnih celuloznih mikrofibril, ki se skrčijo ali razširijo kot odgovor na razlike v osmotski koncentraciji med notranjostjo in zunanjostjo celice. Vendar količina sprememb, ki jih lahko povzroči anizotropija v razporeditvi celuloznih mikrofibril, ne more pojasniti celotnega obsega Gibanje pulvinusa.
Raziskovalna skupina, ki sta jo vodila Miyuki Nakata in Taku Demura na Inštitutu za znanost in tehnologijo Nara (NAIST), je s konfokalno lasersko mikroskopijo pregledala preseke pulvinarnih motoričnih celic iz Desmodium paniculatum, da bi raziskala mehanizem ponavljajočega se in reverzibilnega podaljšanja in krčenja celic. Identificirali so edinstvene obodne "reže" v celični steni motoričnih celic, ki so vsebovale manj celuloze. Strukture so bile ohranjene v dveh poddružinah stročnic, vključno s sojo, kudzu in občutljivimi rastlinami.
Po prenosu rezin tkiva iz kortikalnih motoričnih celic stročnic v raztopine z različno osmolarnostjo so se pulvinarne reže povečale v širino, kar kaže na mehanizem, s katerim stene rastlinskih celic bi se lahko upognil kot odgovor na raztopine z različno osmolarnostjo.
S kombinacijo podrobne analize celične stene, računalniške simulacije, in opazovanja pulvinarnih rež v celicah, ki so podvržene raztezanju in krčenju, je bilo ugotovljeno, da so pulvinarne reže mehansko prožne strukture, ki se odpirajo in zapirajo med raztezanjem in krčenjem celic.
"Računalniško modeliranje je pokazalo, da pulvinarne reže olajšajo anizotropno razširitev v smeri, ki je pravokotna na reže, v prisotnosti turgorskega tlaka," pravi Miyuki Nakata. Raziskovalci so to dejanje primerjali z ravnimi rezi ali zarezami, ki se uporabljajo pri kirigamiju, japonskem papirnatem izdelku, da bi povečali raztegljivost lista papirja.
Tako je raziskovalna skupina predlagala, da so te edinstvene pulvinarne reže strukture, ki delujejo tako, da omogočajo več gibanja kortikalnih motoričnih celic, kot bi jih sicer omogočale tipične celulozne mikrofibrile v celični steni.
»Zagotavljamo hipotezo, da imajo pulvinarne reže vlogo pri dinamičnem gibanju listov s ponavljajočo se in reverzibilno deformacijo kortikalnih motoričnih celic v povezavi z drugimi dejavniki, vključno s celulozno orientacijo, s pektinom bogato sestavo celične stene, geometrijo kortikalnih motoričnih celic in the aktinski citoskelet,« pravi Miyuki Nakata.
Študija je objavljena v reviji Rastlinska fiziologija.