Mechanical modelling quantifies the functional importance of outer tissue layers during root elongation and bending.
Mechanical modelling quantifies the functional importance of outer tissue layers during root elongation and bending.
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DOI：
10.1111/nph.12764
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发表时间：
2014-06
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Jensen OE
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dyson RJ;Vizcay-Barrena G;Band LR;Fernandes AN;French AP;Fozard JA;Hodgman TC;Kenobi K;Pridmore TP;Stout M;Wells DM;Wilson MH;Bennett MJ;Jensen OE
根的伸长和弯曲需要不同类型的多个细胞的协调扩展。这些过程是由激素的作用来调节的，激素可以靶向不同的细胞层。我们使用一个数学模型来模拟单个细胞壁的生物力学特性对整个组织特性的影响。以一个简单的本构模型在细胞尺度上的特征细胞壁通过屈服和延展性参数，我们推导出类似的组织水平的模型来描述伸长和弯曲。为了精确地参数化模型，我们对细胞膨压、细胞几何形状和壁厚进行了详细的测量。该模型演示了细胞的属性和形状如何有助于组织水平的可扩展性和产量。利用拟南芥根的伸长区（EZ）的高度组织化的结构，我们量化不同细胞层的贡献，使用测量的参数。我们展示了如何分布的材料和几何特性的根横截面的曲率的产生，并与一个重力弯曲的角度的大小和持续时间的不对称壁软化。我们量化的几何因素，导致的主要贡献外细胞文件驱动根伸长和弯曲。
Root elongation and bending require the coordinated expansion of multiple cells of different types. These processes are regulated by the action of hormones that can target distinct cell layers. We use a mathematical model to characterise the influence of the biomechanical properties of individual cell walls on the properties of the whole tissue. Taking a simple constitutive model at the cell scale which characterises cell walls via yield and extensibility parameters, we derive the analogous tissue-level model to describe elongation and bending. To accurately parameterise the model, we take detailed measurements of cell turgor, cell geometries and wall thicknesses. The model demonstrates how cell properties and shapes contribute to tissue-level extensibility and yield. Exploiting the highly organised structure of the elongation zone (EZ) of the Arabidopsis root, we quantify the contributions of different cell layers, using the measured parameters. We show how distributions of material and geometric properties across the root cross-section contribute to the generation of curvature, and relate the angle of a gravitropic bend to the magnitude and duration of asymmetric wall softening. We quantify the geometric factors which lead to the predominant contribution of the outer cell files in driving root elongation and bending.
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2000-03-28
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作者：
Cutler, SR;Ehrhardt, DW;Somerville, CR
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