El moviment de les plantes fa temps que fascina molts investigadors. Els llegums són un grup de plantes famoses per mostrar diversos moviments de fulles, inclòs el "moviment nictinastic", en què les fulles s'obren de dia i es tanquen a la nit. Els moviments de plantes similars inclouen moviments induïts per la llum blava i sensibles al tacte, com en plantes sensibles com Mimosa pudica.
El moviment en les estructures de les fulles és causat per repetits i reversibles extensió i contracció de motor les cèl · lules, que són les cèl·lules d'una estructura anomenada pulvinus a la base dels folíols i dels pecíols. Aquesta extensió i contracció cel·lular repetitives i reversibles són molt rares a les cèl·lules vegetals, que estan envoltades per un paret cel · lular. A més, no s'entén bé com les cèl·lules motores són capaces d'extensió i contracció repetitives i reversibles.
Les parets cel·lulars vegetals estan formades per una sèrie de microfibril·les de cel·lulosa que es redueixen o s'expandeixen en resposta a les diferències de concentració osmòtica entre l'interior i l'exterior de la cèl·lula. Tanmateix, la quantitat de canvi que es pot induir per l'anisotropia en la disposició de les microfibril·les de cel·lulosa no pot explicar tot el rang de moviment del pulvinus.
Un equip d'investigació dirigit per Miyuki Nakata i Taku Demura a l'Institut de Ciència i Tecnologia de Nara (NAIST) va examinar les seccions transversals de cèl·lules motores pulvinar de Desmodium paniculatum mitjançant microscòpia làser confocal per investigar el mecanisme d'extensió i contracció cel·lular repetitiva i reversible. Van identificar "escletxes" circumferencials úniques a la paret cel·lular de les cèl·lules motores que contenien menys cel·lulosa. Les estructures es van conservar en dues subfamílies de llegums, incloses la soja, el kudzu i les plantes sensibles.
En transferir rodanxes de teixit de cèl·lules motores corticals de lleguminoses a solucions de diferent osmolaritat, les escletxes pulvinars van augmentar d'amplada, indicant un mecanisme pel qual parets cel·lulars vegetals podria flexionar-se en resposta a solucions de diferent osmolaritat.
Mitjançant una combinació d'anàlisi detallada de la paret cel·lular, simulacions per ordinador, i les observacions de les escletxes pulvinar a les cèl·lules sotmeses a extensió i contracció, es va determinar que les escletxes pulvinar eren estructures mecànicament flexibles que s'obren i es tanquen durant l'extensió i la contracció cel·lular.
"El modelatge per ordinador va suggerir que les escletxes pulvinar faciliten l'extensió anisotròpica en la direcció perpendicular a les escletxes en presència de pressió de turgència", diu Miyuki Nakata. Els investigadors van comparar l'acció amb els talls rectes o escletxes utilitzats en el kirigami, una manualitat de paper japonesa, per millorar l'extensibilitat del full de paper.
Així, l'equip d'investigació va proposar que aquestes escletxes pulvinars úniques són estructures que actuen per permetre més moviment de les cèl·lules motores corticals del que permetrien les microfibril·les de cel·lulosa típiques a la paret cel·lular.
"Proporcionem una hipòtesi que les escletxes pulvinar tenen un paper en el moviment dinàmic de les fulles mitjançant la deformació repetitiva i reversible de les cèl·lules motores corticals juntament amb altres factors, com ara l'orientació de la cel·lulosa, la composició rica en pectina de la paret cel·lular, la geometria de les cèl·lules motores corticals i el citoesquelet d'actina", diu Miyuki Nakata.
L'estudi es publica a la revista Fisiologia de les plantes.