マルチスケールの構造異方性が植物の器官作動を操縦する

David A. Sleboda;…; Reza Sharif-Naeini(2023.2, Current Biology)[Multiscale structural anisotropy steers plant organ actuation]

維管束植物における葉の移動は、葉枕と呼ばれるジョイントのような構造で実行される。葉枕の多くの構造的特徴は準細胞スケール、細胞スケール、組織スケールの構成で記述されてきた。しかしながら、植物組織の特徴的な階層構造がどのように葉沈調節性の作動に影響するのかはほとんど理解されていない。

膨圧駆動的な葉沈移動のマルチスケールの構造の影響を調べるために、ここでは組織のマルチスケールの階層スケールでオジギソウの葉沈の形態と解剖図を可視化した。

さらに、解剖状態の増加において実験的に葉沈を膨らませるため、浸透圧の摂動を用いた。ここでは、オジギソウの柔組織における方向性のあるセルロースマイクロ繊維の増加、長方形や錐体の初生膜孔域、わずかに縦方向に収縮した細胞の幾何を観察した。

これらの観察と一致して、単離した葉枕の組織はかなり異方的な膨張を示し、高度な力学的異方性を示す。

葉枕の組織化のより高いスケールでの膨張現象も葉沈表皮の存在にも影響した。

この表皮は、葉沈の長軸と垂直に配向する引き延ばされた細胞を示した。

この発見から、複数の階層スケールの組織化にわたる構造の特殊化が、 葉沈の水圧変形を支えることから、マルチスケールの力学が生体内で細胞スケールの膨圧変化が、器官スケールの葉沈へ変換するのに重要であることが示唆される。

印象的な図

Graphical abstract

雑記

こういうスケール間をつなぐ論文、好きなんだよなぁ