當幼苗從土壤深處冒出時，它面臨著一個挑戰(zhàn)：重力向下推動。為了成功，植物必須感覺到力，然后用更大的力向上推?？梢姷纳L證明幼苗已經(jīng)戰(zhàn)勝了重力。
我們看不到的是植物如何感知力，至少現(xiàn)在還看不到。但是，圣路易斯華盛頓大學植物生物學家的一項發(fā)現(xiàn)將有助于研究機械力(如重力)如何影響植物細胞的形成和生長方式。
藝術與科學專業(yè)的Ryan Calcutt和Ram Dixit通過工程機械生物學中心與新澤西理工學院和阿拉巴馬州立大學的材料科學家合作，創(chuàng)造了第一個可以支持單個植物細胞生長的人工支架。他們的新研究于 10 月 20 日發(fā)表在《科學進展》上。
Calcutt 是華盛頓大學植物和微生物生物科學項目的研究生，也是該研究的第一作者，他篩選了 20 多個支架——每個支架都由具有不同物理和化學特性的不同材料組成。
支架由參與合作的材料科學家制造，其中包括新澤西理工學院的研究生 Richard Vincent，他是在 Treena Arinzeh 實驗室工作的生物醫(yī)學工程杰出教授，以及生物醫(yī)學工程教授 Derrick Dean。阿拉巴馬州立大學。
“我們發(fā)現(xiàn)了一系列有效性，這有助于探索哪些特性對于植物細胞粘附到支架上很重要，”Calcutt 說。“我們可以將效果不佳的支架的特性與效果好的支架進行比較。”
一種模式出現(xiàn)了。帶負電的疏水材料在機械應力下產(chǎn)生電荷，是最有效的支架。在植物的細胞壁中發(fā)現(xiàn)了這些相同的特性。
特別是一種材料脫穎而出。由聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物制成的支架模仿了植物細胞壁的特性和結(jié)構(gòu)。
Calcutt 發(fā)現(xiàn)果膠——一種形成凝膠的復雜的、帶負電荷的多糖——主要負責將植物細胞粘附到支架上。
“這讓我們感到興奮，因為它揭示了植物細胞粘附在支架上的方式與它們在植物組織內(nèi)相互粘附的方式相似。因此，這些支架應該適用于未來功能性植物組織的構(gòu)建，”Calcutt 說。
“因為果膠存在于所有陸生植物的細胞壁中，所以這些支架有望成為一種廣泛適用的工具，”華盛頓大學生物學教授 Dixit 說。
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