撰文
兔妞（RES）
年8月10日，麦吉尔大学RezaSharif-Naeini科研团队在著名学术期刊PlantPhysiology发表题为“MechanosensitiveionchannelscontributetomechanicallyevokedrapidleafletmovementinMimosapudica”的研究论文。在本研究中，研究者结合行为学、电生理学和药理学的方法描述了含羞草叶片的机械敏感性，证明叶片中机械敏感离子通道(mscs)的存在，并为这些通道影响叶片的运动提供了直接的证据。研究背景
所有的植物都会对外界机械刺激做出反应，该反应依靠的是植物的机械知觉。维管植物如含羞草利用这一功能可以保护自己免受食草动物的侵害。早在17世纪，科学家就开始对含羞草叶片运动的机制做出研究。机械刺激导致叶片细胞中水通道蛋白通透性增加，进而导致叶枕部的水和离子再分配，运动细胞的收缩和小叶的运动。在近30年前，科学家就提出了含羞草细胞能够将机械刺激转化为电信号的离子通道，但离子通道参与小叶的机械传感特性尚未得到明确证据。研究结果
为了全面描述含羞草小叶对机械刺激的反应，研究者使用vonFrey丝进行强度递增的机械刺激，并记录了小叶对梯度机械刺激的响应及小叶角度的弯曲情况。机械诱发反应根据其振幅进行评分，范围从叶子没有折叠到完全折叠(图1a）。研究者将刺激分别施加于叶枕，小叶的近端、中央及远端区域(图1a)。数据表明，当机械刺激应用于次级小叶的所有四个区域时，都可以诱发小叶折叠，其中叶枕是机械敏感性最高的区域，其次是远端至近端区域(图1b)。在产生最强行为反应的区域的热图中也显示了机械敏感性的分区，次级小叶的远端和叶枕作为机械感觉的主要部位(图1c)。研究者推测这个机械敏感性的空间格局是典型的铰链效应。诱发小叶弯曲的决定因素不是接触小叶表面的机械刺激强度，而是它在小叶处产生的弯曲程度。为了证实弯曲角度是关键参数，研究者利用杠杆效应，阻止应用于次叶远端区域的机械刺激传递到小叶。实验显示，当支撑杆被放置在小叶中心区域的近端下方(见图1a的右上)，即使对远端区域施加最强烈的机械刺激也不能引起小叶闭合(图1d)。图1叶片折叠是在感知机械应力后诱导叶片折叠研究者使用膜片钳技术证实含羞草中存在一个氯离子渗透机械感离子通道。研究者接下来使用了动物细胞中机械离子通道活性抑制剂GsMTx4。在近端细胞中，GsMTx4(5μM)的存在消除了牵张激活电流，随后的冲洗可以恢复牵张激活电流（图2，A）。研究者接下来确定这些MSCs抑制剂对机械诱导的植物行为的作用。在次级小叶的中间和远端区域施加0.04g的机械刺激，在对照组中能够诱导小叶轻微折叠。而这种反应在GsMTx4存在时被强烈抑制(10M，图2C)。GsMTx4对叶片机械感的抑制作用在较高的机械刺激下更明显。总之，该结果说明近端细胞中的MSCs参与了导致叶折叠的机械转导过程。图2GsMTx4抑制小叶的拉伸激活通道活性和小叶的折叠反应。结果与意义
本研究揭示了机械敏感离子通道在含羞草进化保守防御机制的第一步中的作用:机械诱发的叶片关闭。本研究结果表明，含羞草小叶中机械感的关键部位是叶枕，它存在一个氯离子渗透机械感离子通道。阻断这些通道在一定程度上阻止了机械刺激后小叶的闭合。这些结果表明，机械敏感离子通道的活性与含羞草的中枢防御机制有直接关系。原文链接：
转载请注明：http://www.luyishuai.com/rkzz/10518.html
