第一个用于研究植物细胞生长的人工支架

当幼苗从土壤深处冒出时，它面临着一个挑战：重力向下推动。为了成功，植物必须感觉到力，然后用更大的力向上推。可见的生长证明幼苗已经战胜了重力。

我们看不到的是植物如何感知力，至少现在还看不到。但是，圣路易斯华盛顿大学植物生物学家的一项发现将有助于研究机械力(如重力)如何影响植物细胞的形成和生长方式。

艺术与科学专业的Ryan Calcutt和Ram Dixit通过工程机械生物学中心与新泽西理工学院和阿拉巴马州立大学的材料科学家合作，创造了第一个可以支持单个植物细胞生长的人工支架。他们的新研究于 10 月 20 日发表在《科学进展》上。

Calcutt 是华盛顿大学植物和微生物生物科学项目的研究生，也是该研究的第一作者，他筛选了 20 多个支架——每个支架都由具有不同物理和化学特性的不同材料组成。

支架由参与合作的材料科学家制造，其中包括新泽西理工学院的研究生 Richard Vincent，他是在 Treena Arinzeh 实验室工作的生物医学工程杰出教授，以及生物医学工程教授 Derrick Dean。阿拉巴马州立大学。

“我们发现了一系列有效性，这有助于探索哪些特性对于植物细胞粘附到支架上很重要，”Calcutt 说。“我们可以将效果不佳的支架的特性与效果好的支架进行比较。”

一种模式出现了。带负电的疏水材料在机械应力下产生电荷，是最有效的支架。在植物的细胞壁中发现了这些相同的特性。

特别是一种材料脱颖而出。由聚偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物制成的支架模仿了植物细胞壁的特性和结构。

Calcutt 发现果胶——一种形成凝胶的复杂的、带负电荷的多糖——主要负责将植物细胞粘附到支架上。

“这让我们感到兴奋，因为它揭示了植物细胞粘附在支架上的方式与它们在植物组织内相互粘附的方式相似。因此，这些支架应该适用于未来功能性植物组织的构建，”Calcutt 说。

“因为果胶存在于所有陆生植物的细胞壁中，所以这些支架有望成为一种广泛适用的工具，”华盛顿大学生物学教授 Dixit 说。

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