Canalization-based vein formation in a growing leaf

تشکیل ورید یک روند مهم در توسعه برگ گیاهان است. فیتوهورمون اکسین به عنوان مهمترین مولکول برای کنترل الگوی موضعی شناخته شده است. و مدل کانالیزه شدن، که در آن سلول های با شار اکسین بالاتر از سلول های خاص برای حمل و نقل اکسین تمایز می یابند، به طور گسترده پذیرفته شده است. تا به امروز، چندین مدل ریاضی براساس فرضیه کانالیزه ارائه شده است که موفق به بازتولید الگوهای رگهای شبیه به آنچه در برگ های واقعی مشاهده شده اند. با این حال، بیشتر مطالعات قبلی بر روی الگویی در حوزه های ثابت متمرکز شده اند و در چند مطالعات استثنایی، رشد بافت محدود - مانند ترویج سلولی در حاشیه های برگ و تغییر شکل های کوچک بدون تغییرات زیاد در تعداد سلول ها - مورد رسیدگی قرار گرفته است. با توجه به این که در رشد واقعی برگ، الگوهای التهابی در یک بافت رشدی رشد می کنند، اینکه آیا فرضیه کانالیزاسیون همچنان مورد استفاده قرار می گیرد، یک مسئله مهم است که باید مورد توجه قرار گیرد. در این مطالعه ابتدا از یک شبیه سازی خلبان نشان می دهیم که اتصال دینامیکی شیمیایی برای کانالیزه شدن و رشد بافت به عنوان مدل مستقل نمی تواند الگوی تصادفی طبیعی تولید کند. سپس شرایطی را که برای رسیدن به الگوی طبیعی در یک برگ رو به رشد، با معرفی محدودیت های مختلف در پویایی شیمیایی، رشد بافت و مکانیک سلول، بررسی می کنیم؛ در انجام این کار، ما دریافتیم که اصلاح سلول اکسین یا تغییر وابسته به سلول و کشش لبه های سلولی ضروری است. پیش بینی های انجام شده توسط مطالعه شبیه سازی ما به عنوان راهنمای راهنمایی در آزمایش ها با هدف پیدا کردن عوامل کلیدی برای دستیابی به الگوهای التهابی نرمال در حال رشد در برگ های گیاه خدمت می کنند.