植物组织再生中形态动力学线性稳定性分析

多细胞生物的关键特征之一是在多种物理与化学扰动下建立并维持形状或形态的能力。对潜在形态动力学进行定量描述是充分理解多细胞系统自组织特性的关键一步。尽管已发展出许多强大的数学工具来分析随机动力学，但这些工具很少被应用于实验发育生物学。在此，我们以植物模式系统拟南芥的根尖再生作为活体组织中稳健形态发生的例子，提出一种定量并建模系统向其未扰动形态弛豫的新方法。通过生成并分析共聚焦显微镜捕获的再生根尖延时序列，我们能够在细胞分辨率下提取并建模关键形态特征的动力学。我们对其马尔可夫动力学进行线性稳定性分析，其中定态代表形态特征空间中的完整根。我们发现所得特征值可分为两组，表明再生过程中存在两个不同时间尺度的共存。我们讨论了具体结果可能的生物学含义，并建议未来实验以进一步探究活体组织的自组织特性。