植物形態發生的科學機制

2023年2月，英國學者恩里科·科恩（Enrico Coen）等人science該研究結合了實驗分析和計算模型，揭示了植物如何在細胞壁、細胞和組織水平上影響纖維素，從而產生複雜的植物形態機制，為當前植物形態發生提供了新的見解。

doi : 10.1126/science.ade8055

植物形態發育的四個層次

纖維層。 細胞壁水平。

細胞水平。 組織級別。

圖1從巨集觀到微觀**植物形態發展。

細胞壁是植物形態發育和多樣性的基礎，植物組織的抗逆性很大程度上取決於細胞壁中纖維的排列。

圖2植物纖維生長的一維圖。

鑑於細胞壁應力和纖維應力之間的比例性，纖維的應力可以從與細胞壁一起變形的細胞成分（如質膜或皮層）的應變中估計出來。

圖3植物纖維應力模擬試驗。

植物細胞中的半纖維素與纖維表面結合較強，而果膠與纖維素表面結合較弱，但實驗表明，果膠可以控制細胞壁硬度。 植物形態形態中細胞生長的生長方向取決於細胞壁的三維結構，應力最大的微纖維（細胞壁的結構單元）方向延伸時間最長。

圖4植物細胞壁機械生長示意圖。

圖5植物細胞壁生長的二維圖。

圖6植物細胞壁生長柱狀示意圖。

多細胞組織的形態發生不僅取決於單個細胞的特徵，還取決於它們之間的機械相互作用，並且可以通過協調細胞之間的生長各向異性來產生定向組織生長，例如增加細胞壁的伸長率或選擇性地削弱軸向細胞壁。

圖7多細胞相互作用。

該研究來自：纖維、細胞壁、細胞和組織水平揭示了植物形態發生的潛在機制儘管已經概述了這種行為發生的基本機制，但許多潛在的分子機制仍有待解決。 同時提出，植物形態發生原理在一定程度上可以推廣到微生物和動物發育的研究。

doi : 10.1126/science.ade8055