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      植物細胞壁的拉伸但不破裂的生長比以前想象的更復雜
      
			
      
				2018-12-28 14:42:55
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      植物細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雜的東西。研究人員在最近的一項研究中發(fā)現，近距離觀察植物細胞壁的生長，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。研究人員在最新一期的“ 自然植物 ” 雜志中報告了他們的發(fā)現，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。這使得他們能夠觀察微纖維 - 由纖維素制成的毛發(fā)狀纖維，這些纖維有助于形成細胞壁 - 以及當研究人員以模仿自然條件下生長應變的方式拉伸墻壁時它們的反應。
      

      植物細胞壁的拉伸但不破裂的生長比以前想象的更復雜
      

      “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，”生物學教授Daniel Cosgrove說道，他也持有Eberly賓夕法尼亞州立大學生物學系主任。“我們看到的是一種非常不同的運動模式，而不是當你以模仿植物細胞生長的方式松開細胞壁時所發(fā)生的運動模式。細胞壁的生長不僅僅是正常細胞壁力學的規(guī)則，而是事實上，還有另一個元素 - 細胞壁松動 - 即將細胞壁的機械行為改變?yōu)椴煌臇|西。“
      

      根據科斯格羅夫的說法，植物生長受細胞壁生長的影響。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：“植物細胞壁生長是真正的小型幼苗可以長到真正大樹的基本機制。” “它是葉片擴展的細胞基礎 - 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。該研究結果修訂了之前的細胞壁生長模型，表明壁的彈性是細胞壁生長的第一步。
      

      “文獻中長期存在關于細胞壁的彈性特性是否對細胞生長至關重要的爭論，”科斯格羅夫說。“一些科學家認為彈性特性表明細胞壁能夠生長。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胞壁的彈性。
      

      “如果你只測量彈性性質，那么你將得到一個不完整的細胞壁生長能力及其生長模式的圖片，”科斯格羅夫說，他曾與生物學博士后研究員張?zhí)旌虳aniel M合作Durachko，生物學研究助理，賓夕法尼亞大學和利米伊大學物理學教授Dimitrios Vavylonis。
      

      科斯格羅夫說，研究人員還表示，微纖維曾被視為構成細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，微纖維顯示出更復雜的運動，他補充說。
      

      科斯格羅夫表示，技術 - 如在顯微鏡中，以及可以拉動細胞壁的裝置，在這種情況下，洋蔥植物的細胞壁 - 對于進行這些觀察至關重要。
      

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

      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。為了模擬墻壁應力和應變，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過時間的照片。
      
			

			
        
      
			
      
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