挫败诱导的花粉管固有不稳定性与生长振荡

在种子植物中，花粉管是将雄性配子细胞输送到胚珠以实现受精的管道。它由一个细长的细胞组成，该细胞表现出生长振荡，直至破裂完成其功能。迄今为止，生长周期性背后的机制尚未完全阐明。为理解这些振荡，我们提出了一个引人注目的情景：我们表明，在生长的花粉细胞圆柱形和近似半球形部分的周边细胞壁中发生的压力诱导对称性挫败机制，加上细胞壁物质的添加，足以释放并维持花粉管中的机械自振荡和细胞延伸。在发生对称性挫败且无法区分所涉及的任何一种对称性的过渡区，出现了一种“纠缠态”，系统可以实现其中一种或两种对称性。我们预期，该模型做出的可检验预测在经过校准后，可能提供一种新工具，用于根据生长细胞的振荡周期估算膨压。由于这些力学原理适用于所有受膨压调节的有壁细胞，包括植物、真菌和细菌来源的细胞，因此本工作的相关性不仅限于花粉管的情况。