Wound reactions in stems of Leonurus cardiaca: a morphological, anatomical, and biomechanical study1.

During biological evolution, plants evolved various types of wound reactions. This study focuses on the self-healing of plant fibers in the model plant Leonurus cardiaca L. In one of the square-shaped internodes of each plant, all four prominent strands of the collenchyma were damaged by a razor blade with a central incision in a longitudinal direction. After 20 to 24 days, the morphology, anatomy, and biomechanics of the healed internodes were compared with undamaged controls. Stem height increased highly significantly in the healed and control plants, although the healed internodes were significantly shorter than the respective control internodes. Light microscopy examination of the wounded region revealed permanent gaping of the wound and the formation of a distinct boundary layer. Four-point-bending tests showed a significantly lower flexural rigidity (self-healing efficiency = 44%) and a highly significantly lower bending elastic modulus (self-healing efficiency = 66%) for the healed internodes compared with the controls, although the axial second moments of area did not differ significantly (self-healing efficiency = 82%). After a healing period of three weeks, recovery of the morphological–anatomical characteristics and mechanical properties of the healed internodes was incomplete compared with the undamaged control samples. Nevertheless, the self-healing efficiency seemed to be sufficient to ensure the integrity of the stem during the entire growth period. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Durant l'évolution, les plantes ont développé plusieurs types de réactions de cicatrisation. La présente étude se focalise sur l'autoréparation des fibres végétales en utilisant la plante modèle Leonurus cardiaca L. Pour chaque échantillon, un seul des entrenœuds de forme carrée fut incisé sur les quatre côtes de collenchyme de manière longitudinale avec une incision centrale par une lame de rasoir. Après 20 à 24 jours, les entrenœuds cicatrisés furent comparés aux plantes contrôles non blessées sur les plans morphologique, anatomique et biomécanique. La hauteur des tiges augmenta de manière très significative chez les plantes cicatrisées et les plantes contrôles, tandis que la longueur des entrenœuds cicatrisés fut significativement plus courte que celle des entrenœuds des plantes contrôles. Les analyses en microscopie des régions cicatrisées ont révélé une ouverture permanente de la blessure avec la formation d'un tissu cicatriciel bien distinct. Les tests de flexion quatre points ont montré une rigidité en flexion significativement diminuée (efficacité autoréparatrice = 44 %) et un module élastique en flexion très significativement diminué (efficacité autoréparatrice = 66 %) des entrenœuds cicatrisés comparés aux entrenœuds contrôles. Le second moment d'inertie ne montra pas de changement significatif (efficacité autoréparatrice = 82 %). Après une période de cicatrisation de trois semaines, aucun rétablissement complet des caractéristiques morphologiques, anatomiques et des propriétés mécaniques des entre-nœuds cicatrisés n'a eu lieu comparé aux plantes contrôles. Cependant, l'efficacité d'autoréparation a été suffisante pour assurer l'intégrité de la tige durant toute la période de croissance. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]

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