פרצי הקרינה שנתפסו בווידאו חושפים כיצד ומדוע הצמח הרגיש Mimosa pudica מזיז את העלים שלו במהירות

2+]עלייה בcyt ב-pulvinus מעוררת תנועה מהירה של העלון. א, ב נגרם מגע (א) ופציעה (ב) (חצים לבנים). [Ca2+]cyt גדל ב-pulvini השלישוני (ראשי חץ צהובים) ובתנועות עלים (ראשי חץ אדומים) שהתפשטו לכיוון בסיס הראצ’ילה. ג, ד מופעלת פצע [Ca2+]cyt עולה ב-pulvini השלישוני שקדמו לתזוזות העלונים בשליטה (c) אך לא בעלים שטופלו ב-La3+ (d). קווים לבנים ומקווקוים אדומים מציינים את עמדות העלון לפני ואחרי תנועות העלון, בהתאמה. ה, ו [Ca2+]חתימות cyt בזווית הפולווינוס השלישונית ובזווית העלון בעלים המטופלים מראש ב-H2O (e, n = 5) וב-50 mM La3+ (f, n = 7). ערכי SEM ממוצעים מוצגים. פסי קנה מידה, 5 מ”מ (a ו-b) או 1 מ”מ (c ו-d). קרדיט: Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34106-x” width=”800″ height=”530″/>
[Ca2+]cyt עלייה ב-pulvinus מעוררת תנועה מהירה של העלון. א, ב נגרם מגע (א) ופציעה (ב) (חצים לבנים). [Ca2+]cyt עליות בפולוויני השלישוני (ראשי חץ צהובים) ובתנועות עלונים (ראשי חץ אדומים) שהתפשטו לכיוון בסיס הרחילה. ג, ד מופעלת פצע [Ca2+]cyt עליות בפולוויני השלישוני שקדמו לתזוזות העלונים בשליטה (ג) אך לא ב-La3+עלים מטופלים (ד). קווים לבנים ומקווקוים אדומים מציינים את עמדות העלון לפני ואחרי תנועות העלון, בהתאמה. ה, ו [Ca2+]cyt חתימות בזווית ה-pulvinus השלישונית ובזווית העלון בעלים שטופלו מראש ב-H2O (e, n = 5) ו-50 mM La3+ (f, n = 7). ערכי SEM ממוצעים מוצגים. פסי קנה מידה, 5 מ”מ (a ו-b) או 1 מ”מ (c ו-d). אַשׁרַאי: תקשורת טבע (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34106-x

לצמחים אין עצבים ושרירים המאפשרים תנועה מהירה אצל בעלי חיים. עם זאת, Mimosa pudica, הנקרא בדרך כלל לגעת בי, בושה או צמח רגיש, מזיז את העלים שלו על ידי כיפוף האיבר המוטורי “פולווינוס” מיד בתגובה למגע ולפצעים. מאז עידן צ’ארלס דרווין, תנועת העלים המרהיבה הזו נחקרה. עם זאת, מולקולות האיתות למרחקים ארוכים המעוררות את תנועות העלים המהירות והתפקידים הפיזיולוגיים של תנועה זו נותרו בלתי נחקרו.

הצוות, בראשותו של פרופסור מסאטסו טויוטה (אוניברסיטת סאיטאמה, יפן), חשף אילו אותות עוברים למרחקים ארוכים ומפעילים תנועות מהירות במימוזה פודיקה ומדוע מימוסה פודיקה מזיזה את העלים שלה מיד.

המחקר פורסם ב-14 בנובמבר ב תקשורת טבע. טקומה הגיהרה הוביל את העבודה כדוקטורנט. סטודנט במעבדה של טויוטה ושיתף פעולה עם חוקרים מהמעבדה של Hasebe במכון הלאומי לביולוגיה בסיסית, יפן.

“כדי להבהיר את האותות למרחקים ארוכים והתפקודים הפיזיולוגיים של תנועות העלים המהירות, יצרנו מימוזה פודיקה ‘ניאון’ ו’בלתי תנועתי’ טרנסגניים”, אומר טויוטה. הסרטונים מדגימים שהתפרצויות של פלואורסצנטיות נעות במהירות לאורך העלים ומעוררות תנועות עלים. האור הפלורסנטי עוקב אחר הסידן הציטוזולי בזמן אמת.

Mimosa pudica סוגר את העלים שלו רק 0.1 שניות לאחר הגעתו של Ca2+ אותות בפולוויני איבר המנוע”, מוסיפה טויוטה.






נגיעה בקצה עלה הפעילה אותות Ca2+ בתנועות הפולוויני והעלים ברצף. קרדיט: מאסאצוגו טויוטה/אוניברסיטת סאיטאמה

מחקרים קודמים העלו כי אותות חשמליים, כגון פוטנציאל פעולה, הם קריטיים לתנועות העלים המהירות ב- Mimosa pudica.

“פיתחנו מערכת הקלטה סימולטנית עבור ה-Ca cytosolic2+ ואותות חשמליים כדי לחשוף את הקשר המרחבי-זמני בין האותות האלה”, אומר טויוטה. עם פצע העלה, Ca2+ ואותות חשמליים התפשטו מערכתית במהירויות דומות ועברו דרך אתר ההקלטה בזמן דומה. לכן, ה-Ca למרחקים ארוכים2+ ואותות חשמליים צורפו באופן מרחבי-זמני ב-Mimosa pudica.

טיפול מקדים בעלי מימוזה פודיקה עם ה-Ca2+ מעכבי ערוצים, לה3+ ו-ורפמיל, וה-Ca2+ מגיב קלתי, EGTA, חסם את שני Ca2+אותות חשמליים ותנועות העלים בתגובה לפצע. נתונים אלה תומכים ברעיון ש- Ca2+ פועלת כמולקולת איתות למרחקים ארוכים המעוררת תנועות עלים מהירות ב-Mimosa pudica.

“מימוזה פודיקה הוא אחד הצמחים המפורסמים ביותר בשל תנועותיו המרהיבות”, אומר טויוטה. “עם זאת, למרות שישנן השערות רבות לתפקודים הפיזיולוגיים של תנועות העלים המהירות, מדוע מימוזה פודיקה מזיזה את העלים שלה לא הובהרה מדעית.”

באמצעות טכניקת עריכת הגנום CRISPR/Cas9, צוות המדענים של טויוטה יצר מוטציה “בלתי תנועתית” של elp1b ללא pulvini של איברים מוטוריים. הם השוו את ה-Mimosa pudica התנועתית מהסוג הבר ואת ה-Mimosa pudica הבלתי תנועתית מבחינה גנטית ופרמקולוגית וגילו שחרקים אוכלי עשב, כמו חגבים, צורכים את העלים הבלתי תנועתיים הללו יותר מאשר עלים מהסוג הבר.

הם גם דמיינו את ה-Ca2+ אותות, תנועות העלים והתנהגות של חגב על העלה תחת מיקרוסקופ. עם האכלה על ידי החגב, העלונים נעו ברצף במקביל להתפשטות ה-Ca2+ מאותת, ולאחר מכן, החגב הפסיק את ההאכלה והתרחק.

לבסוף השגנו ראיות לכך שתנועות מהירות מבוססות על ריבוי Ca2+ ואותות חשמליים מגנים על Mimosa pudica מפני התקפות חרקים”, אומר טויוטה. “לצמחים יש מערכות תקשורת שונות שבדרך כלל נסתרות מהעין; לראות זה להאמין”, הוא מוסיף.

עוד מידע:
Takuma Hagihara et al, תנועות מהירות בתיווך סידן מתגוננות מפני חרקים אוכלי עשב ב-Mimosa pudica, תקשורת טבע (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34106-x

מסופק על ידי אוניברסיטת סאיטאמה

צִיטָטָה: פרצי הקרינה שנתפסו בווידאו חושפים כיצד ומדוע הצמח הרגיש Mimosa pudica מזיז את העלים שלו במהירות (2022, 14 בנובמבר) אוחזר ב-14 בנובמבר 2022 מ-https://phys.org/news/2022-11-fluorescence-caught-video -reveal-sensitive.html

מסמך זה כפוף לזכויות יוצרים. מלבד כל עסקה הוגנת למטרת מחקר או מחקר פרטי, אין לשכפל חלק ללא אישור בכתב. התוכן מסופק למטרות מידע בלבד.

Leave a Comment