华威大学构建拟南芥多细胞器官设计

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关键词：

来源：

MPlant植物科学

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来源地址：

https://mp.weixin.qq.com/s/fBq5vgPkybedYYQgm76t9Q

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2023-10-16

摘要：

2023年10月11日，来自英国华威大学的研究团队在Curret Biology上发表了题为“A quantitative morphospace of multicellular organ design in the plant Arabidopsis”的研究论文，考察了细胞组织的特性能否作为细胞嵌入空间的新兴特性而“自由”产生，而非由模式化过程主动产生。研究建立了一个定量形态空间，有助于了解器官构建的原理及其在单个生物体中的多样性。研究人员使用三维（3D）数字组织模型建立了默认的细胞构型。通过对这些合成细胞组合进行基于网络的分析，确定了细胞组织的定量拓扑基线，该基线通过被动空间堆积和网格组织中自由产生的最小秩序而获得。随后，他们为模式植物拟南芥生成了三维细胞分辨率数字组织图谱，并通过与数字组织模型进行统计比较，确定了该生物体器官在多大程度上符合默认构型。拟南芥不同组织中的细胞不符合随机堆积排列，且这些不符合的程度有所不同。最接近随机模型的是未分化的嫩枝顶端分生组织（SAM），气生器官就是从该组织中产生的。研究人员利用定量拓扑形态空间研究了拟南芥器官中细胞组织之间的定量关系，其中使用的全局细胞连接性的连接体由两个维度组成：局部效率和全局效率。不同拟南芥组织的归一化全局效率相对恒定，表明它们对这种规模的信息传递是稳健的。通过随机质心定位模型、有序质心格噪声扰动、质心偏置定位三种模型，研究人员探索了嵌入3D空间细胞的拓扑景观。叶片和萼片组织与基线的偏差最大，表明它们是拟南芥中最“复杂”的组织。对造成这些组织和默认模式之间差距的模式原理进行研究，发现了细胞伸长和空气空间的引入增加了器官模式复杂性。总之，这项研究生成了3D数字组织图谱，为探索拟南芥的组织复杂性和3D细胞形状提供了宝贵的资源。在代表性数据集中进行的细胞类型注释有助于细胞类型特异性分析。这些数据可以用作3D模板来运行不同器官中运输和生长过程的各种模拟。