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        植物細(xì)胞壁的拉伸但不破裂的生長比以前想象的更復(fù)雜
        
			
        
				2019-06-24 09:39:25
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        植物細(xì)胞壁生長通常被描述為一個簡單的過程，但研究人員使用能夠分辨納米尺度圖像的顯微鏡觀察到更復(fù)雜的事物。研究人員在最近的一項研究中發(fā)現(xiàn)，近距離觀察植物細(xì)胞壁的生長，這在很大程度上決定了植物生長和成形的方式，可以更好地了解堅韌但柔韌的墻壁是如何擴展的。
        

        植物細(xì)胞壁的拉伸但不破裂的生長比以前想象的更復(fù)雜
        

        研究人員在最新一期的“自然植物”雜志上報告了他們的研究結(jié)果，他們使用原子力顯微鏡，這使得他們能夠在納米級別拍攝高分辨率圖像。這使他們能夠觀察由纖維素制成的微纖維 - 毛發(fā)狀纖維，這有助于形成細(xì)胞壁 - 以及當(dāng)研究人員以模仿自然條件下生長壓力的方式拉伸墻壁時它們的反應(yīng)。
        

        “在原子力顯微鏡的幫助下，我們可以首次看到纖維素微纖維在水合條件下的構(gòu)象，以及這些微纖維在不同拉伸狀態(tài)下的運動方式，”生物學(xué)教授Daniel Cosgrove說道，他也持有Eberly賓夕法尼亞州立大學(xué)生物學(xué)系主任。“我們看到的是一種非常不同的運動模式，而不是以模仿植物細(xì)胞生長的方式松開細(xì)胞壁時所發(fā)生的運動。細(xì)胞壁的生長不僅僅是正常細(xì)胞壁力學(xué)的規(guī)則，而是事實上還有另一個元素 - 細(xì)胞壁松動 - 這將細(xì)胞壁的機械行為改變成不同的東西。“
        

        根據(jù)科斯格羅夫的說法，植物生長受細(xì)胞壁生長的影響。微纖維和其他類型的多糖(或糖聚合物)的組合 - 緩慢地填充植物細(xì)胞壁并彼此分離，增加了壁的表面尺寸。
        

        科斯格羅夫說：“植物細(xì)胞壁生長是真正的小幼苗可以生長到真正大樹的潛在機制。”“這是葉片擴展方式的細(xì)胞基礎(chǔ) - 這對光合作用很重要 - 因此我們吃的所有東西都直接或間接地依賴于這個過程。”
        

        植物細(xì)胞壁具有彈性或可逆拉伸和塑性或不可逆拉伸特性，使得壁具有足夠的柔韌性以隨著生長而膨脹，但強度足以保持完整。該研究結(jié)果修訂了之前的細(xì)胞壁生長模型，表明壁的彈性是細(xì)胞壁生長的第一步。
        

        “文獻中長期存在關(guān)于細(xì)胞壁的彈性特性是否對細(xì)胞生長至關(guān)重要的爭論，”科斯格羅夫說。“一些科學(xué)家認(rèn)為彈性特性表明細(xì)胞壁能夠生長。它越能伸展，就越容易生長。”
        

        過去，研究人員僅使用體積測量來測試細(xì)胞壁的彈性。
        

        “如果你只是測量彈性性質(zhì)，那么你將得到一個不完整的細(xì)胞壁生長能力及其生長模式的圖片，”科斯格羅夫說，他曾與生物學(xué)博士后研究員張?zhí)旌虳aniel M合作。 Durachko，生物學(xué)研究助理，賓夕法尼亞大學(xué)和Dimitrios Vavylonis，Lehigh大學(xué)物理學(xué)教授。
        

        科學(xué)家表示，研究人員還表示，微纖維曾被視為構(gòu)成細(xì)胞壁的材料中的被動增強元素，并且隨著墻壁的增長，它們只是被動地重新排列。然而，在顯微鏡下，微纖維顯示出更復(fù)雜的運動，他補充說。
        

        根據(jù)科斯格羅夫的說法，技術(shù) - 如在顯微鏡中，以及可以拉動細(xì)胞壁的裝置，在這種情況下，洋蔥植物的細(xì)胞壁 - 對于進行這些觀察至關(guān)重要。
        

        “我們以前從未見過納米尺度的微纖維運動，”他說。“這對于了解細(xì)胞壁中分子發(fā)生的情況至關(guān)重要。”
        

        研究人員從白洋蔥外層取下一條30毫米長，5毫米寬的條帶，并將其放在原子力顯微鏡下。為了模擬壁面應(yīng)力和應(yīng)變，將條帶安裝到可以拉伸皮膚的裝置上。顯微鏡在拉伸過程中拍攝了經(jīng)過時間的照片。
        
			

			
          
        
			
        
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