植物形态发生的科学机制

2023年2月，英国学者恩里科·科恩（Enrico Coen）等人science该研究结合了实验分析和计算模型，揭示了植物如何在细胞壁、细胞和组织水平上影响纤维素，从而产生复杂的植物形态机制，为当前植物形态发生提供了新的见解。

doi : 10.1126/science.ade8055

植物形态发育的四个层次

纤维层。 细胞壁水平。

细胞水平。 组织级别。

图1从宏观到微观**植物形态发展。

细胞壁是植物形态发育和多样性的基础，植物组织的抗逆性很大程度上取决于细胞壁中纤维的排列。

图2植物纤维生长的一维图。

鉴于细胞壁应力和纤维应力之间的比例性，纤维的应力可以从与细胞壁一起变形的细胞成分（如质膜或皮层）的应变中估计出来。

图3植物纤维应力模拟试验。

植物细胞中的半纤维素与纤维表面结合较强，而果胶与纤维素表面结合较弱，但实验表明，果胶可以控制细胞壁硬度。 植物形态形态中细胞生长的生长方向取决于细胞壁的三维结构，应力最大的微纤维（细胞壁的结构单元）方向延伸时间最长。

图4植物细胞壁机械生长示意图。

图5植物细胞壁生长的二维图。

图6植物细胞壁生长柱状示意图。

多细胞组织的形态发生不仅取决于单个细胞的特征，还取决于它们之间的机械相互作用，并且可以通过协调细胞之间的生长各向异性来产生定向组织生长，例如增加细胞壁的伸长率或选择性地削弱轴向细胞壁。

图7多细胞相互作用。

该研究来自：纤维、细胞壁、细胞和组织水平揭示了植物形态发生的潜在机制尽管已经概述了这种行为发生的基本机制，但许多潜在的分子机制仍有待解决。 同时提出，植物形态发生原理在一定程度上可以推广到微生物和动物发育的研究。

doi : 10.1126/science.ade8055