NSF-ANR: The Biophysical Basis of Flat Organ Morphogenesis From Fluctuating Cellular Growth (GrowFlat)

NSF-ANR:细胞生长波动导致扁平器官形态发生的生物物理学基础 (GrowFlat)

基本信息

  • 批准号:
    2203275
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 51.51万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-03-01 至 2025-02-28
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

The overarching goal of this project is to understand how leaves maintain their flat structure while they grow. Leaf flatness is a key agronomic trait because it affects the extent of light interception and carbon dioxide intake which are required for photosynthesis. This is an interdisciplinary collaborative project bringing together a laboratory in France that studies biophysics and a laboratory in the US that studies plant cell biology to gain new insights into the mechanical interactions between cells that control of leaf shape. This project will contribute to the interdisciplinary training of postdoctoral and undergraduate scientists. The work will be communicated to the public through outreach activities in France such as The Open University, Université Claude Bernard Lyon 1; the CNRS forum on What remains to be discovered and in the US through the Girls for STEM outreach to middle school girls. Thin tissues, such as plant leaves, are typically flat, whereas the default state of a growing thin sheet is curved. How is flat shape achieved? This project addresses this question in Arabidopsis leaves, a system amenable to live-imaging of growth, biophysical experiments, and genetic manipulation. This project will test the hypothesis that differences between neighboring cells in their growth (heterogeneity) allows the cells to sense variations in leaf curvature and correct to maintain flatness as the leaf expands. Specifically, (i) the relationship between cell-to-cell differences in growth, cell mechanics, and leaf flatness will be characterized using mutants with curved, crinkly or wavy leaves. (ii) a theoretical framework to model a thin active growing sheet in 3D space will be built, and (iii) the combinatorial regulation of flatness will be characterized through model predictions and experimental tests. Altogether, the proposed research will advance our understanding of the biophysical mechanisms that generate reproducible organ shapes during development.This collaborative US/France project is supported by the US National Science Foundation and the French Agence Nationale de la Recherche, where NSF funds the US investigator and ANR funds the partners in France.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个项目的首要目标是了解叶子在生长过程中如何保持其扁平结构。叶片平坦度是一个关键的农艺性状,因为它影响光合作用所需的光截获和二氧化碳摄入的程度。这是一个跨学科的合作项目,汇集了法国的一个研究生物物理学的实验室和美国的一个研究植物细胞生物学的实验室,以获得对控制叶子形状的细胞之间的机械相互作用的新见解。 该项目将有助于博士后和本科科学家的跨学科培训。这项工作将通过法国开放大学、克劳德·伯纳德里昂第一大学等外联活动向公众宣传; CNRS关于什么还有待发现的论坛,以及在美国通过面向中学女生的Girls for STEM外联活动向公众宣传。 薄的组织,如植物叶片,通常是平坦的,而生长中的薄片的默认状态是弯曲的。扁平形状是如何实现的?这个项目解决了这个问题,在拟南芥叶,一个系统,适合现场成像的增长,生物物理实验和遗传操作。该项目将测试这样一个假设,即相邻细胞在生长过程中的差异(异质性)使细胞能够感知叶片曲率的变化,并在叶片扩展时进行校正以保持平坦度。具体地,(i)将使用具有弯曲、起皱或波浪形叶的突变体来表征生长、细胞力学和叶平坦度的细胞间差异之间的关系。(ii)一个理论框架,以建立一个薄的积极增长片在三维空间,和(iii)的组合规则的平坦度将通过模型预测和实验测试的特点。总而言之,拟议的研究将促进我们对在发育过程中产生可再生器官形状的生物物理机制的理解。这项美国/法国合作项目由美国国家科学基金会和法国国家研究机构支持,其中NSF资助美国调查员,ANR资助法国的合作伙伴。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过评估被认为值得支持使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
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专利数量(0)

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