Mae symud planhigion wedi swyno llawer o ymchwilwyr ers amser maith. Mae codlysiau yn grŵp o blanhigion sy'n enwog am arddangos symudiadau dail amrywiol, gan gynnwys “symudiad nyctinastig,” lle mae'r dail yn agor yn y dydd ac yn cau yn y nos. Mae symudiadau planhigion tebyg yn cynnwys symudiadau glas a achosir gan olau a chyffyrddiad sensitif, megis mewn planhigion sensitif fel Mimosa pudica.
Mae symudiad mewn strwythurau dail yn cael ei achosi gan ailadrodd a cildroadwy estyniad a chrebachiad o modur celloedd, sef y celloedd mewn strwythur o'r enw'r pulvinus ar waelod y taflenni a'r petioles. Mae estyniadau a chrebachiad celloedd ailadroddus a gwrthdroadwy o'r fath yn brin iawn mewn celloedd planhigion, sydd wedi'u hamgylchynu gan anhyblyg. walfur. At hynny, ni ddeellir yn dda sut y gall celloedd modur ymestyn a chrebachu yn ailadroddus ac yn wrthdroadwy.
Mae cellfuriau planhigion yn cynnwys nifer o ficroffibrilau cellwlos sy'n crebachu neu'n ehangu mewn ymateb i wahaniaethau crynodiad osmotig rhwng y tu mewn a'r tu allan i'r gell. Fodd bynnag, ni all faint o newid y gellir ei achosi gan anisotropi yn nhrefniant microffibrilau cellwlos esbonio'r ystod lawn o symudiad o'r pulvinus.
Archwiliodd tîm ymchwil dan arweiniad Miyuki Nakata a Taku Demura yn Sefydliad Gwyddoniaeth a Thechnoleg Nara (NAIST) y trawstoriadau o gelloedd modur pwlvinaidd o Desmodium paniculatum gan ddefnyddio microsgopeg laser confocal i ymchwilio i fecanwaith ymestyn a chrebachu celloedd ailadroddus a gwrthdroadwy. Fe wnaethon nhw nodi “holltau” cylchedol unigryw yn wal gell y celloedd modur a oedd yn cynnwys llai o seliwlos. Cadwyd y strwythurau ar draws dau is-deulu o godlysiau, gan gynnwys ffa soia, kudzu a phlanhigion sensitif.
Ar ôl trosglwyddo tafelli meinwe o gelloedd modur cortigol codlysiau i doddiannau o wahanol osmolarity, cynyddodd yr holltau pwlvinaidd mewn lled, gan nodi mecanwaith ar gyfer plannu waliau celloedd gallai ystwytho mewn ymateb i atebion o osmolarity gwahanol.
Trwy gyfuniad o ddadansoddiad cellfuriau manwl, efelychiadau cyfrifiadurol, ac arsylwadau o holltau pwlvinaidd mewn celloedd sy'n cael eu hymestyn a'u crebachu, penderfynwyd bod holltau pwlvinaidd yn strwythurau mecanyddol hyblyg sy'n agor ac yn cau yn ystod ymestyn a chrebachu celloedd.
“Awgrymodd modelu cyfrifiadurol fod holltau pwlvinaidd yn hwyluso estyniad anisotropig i’r cyfeiriad sy’n berpendicwlar i’r holltau ym mhresenoldeb pwysau turgor,” meddai Miyuki Nakata. Cymharodd yr ymchwilwyr y weithred â'r toriadau syth neu holltau a ddefnyddir mewn kirigami, llong bapur Japaneaidd, i wella estynadwyedd y daflen bapur.
Felly, cynigiodd y tîm ymchwil fod yr holltau pwlfinaidd unigryw hyn yn strwythurau sy'n caniatáu mwy o symud celloedd modur cortigol nag a fyddai'n cael ei ganiatáu fel arall gan y microffibrilau cellwlos nodweddiadol yn y cellfur.
“Rydym yn darparu rhagdybiaeth bod holltau pwlvinaidd yn chwarae rhan mewn symudiad dail deinamig trwy ddadffurfiad ailadroddus a gwrthdroadwy celloedd modur cortigol ar y cyd â ffactorau eraill gan gynnwys cyfeiriadedd cellwlos, cyfansoddiad y cellfur sy'n gyfoethog o bectin, geometreg celloedd modur cortigol, a yr actin cytoskeleton,” meddai Miyuki Nakata.
Mae'r astudiaeth yn cael ei gyhoeddi yn y cylchgrawn Ffisioleg Planhigion.