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研究揭示植物根部呈圆顶状的机械机制

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在《发展》(Development)杂志2月份发表的一项研究中,日本研究人员发现,植物的根尖由于其组织生长受到限制,只能形成圆顶状的轮廓。这项研究着眼于植物组织的几何和机械特性在发育过程中的调节机制以及其对生长的作用。

在植物和动物中,器官的轮廓是由形状和大小决定的。但是尽管物种不同,这些轮廓仍然保持基本的相似性(如鸟类的喙)。植物根尖也不例外,呈圆顶状。根尖需要能够有效地穿过土壤而不分解,植物物种之间形状的相似性表明它可能受到进化的限制。

为了研究根尖的形状是如何定义的,研究小组使用了形态计量学分析和数学建模。他们观察了拟南芥和其他开花植物物种的初生根和侧根尖端的形状。

研究人员“......发现这些物种的根尖形状通常会通过重新调整它们的大小而收敛成一条独特的曲线......这条曲线可以被描述为悬链线,就像拱桥的悬链线一样,或者是悬挂在两点之间的线。”

通过模拟还揭示,在这种形状下机械力均匀地分布在根尖的表面,研究人员提出这可能有助于根尖有效地穿过土壤。

未来的研究可以探讨局部和空间的单向组织生长是如何在不同物种和类别的根之间共同维持圆顶形状的制约因素,这些发现将在植物保护和植物生物技术方面具有潜在的应用前景。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

http://dx.doi.org/10.1242/dev.196253


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