真菌菌丝生长与形态模型

我们提出了一个最小驱动晶格气体模型，该模型生成了由真菌菌丝生长和分支过程产生的单菌落菌丝体所具有的形态特征，该过程由单一营养源供给。我们首先分析了建模为生长一维晶格的初生菌丝中的生长和输运过程，该晶格由于动态产生的分支位点的存在而遭受粒子（囊泡）损失。我们表明，沿生长晶格的囊泡空间分布为指数分布，而其长度随时间的增长为对数形式。我们还发现，菌丝长度的概率分布在后期趋于高斯分布函数。相比之下，生长到特定长度所需时间的概率分布函数趋于宽泛的对数正态分布。我们模拟了由生长的初生菌丝产生的二维形态，量化了菌落的迁移行为和形态特征。对所得二维形态的时间行为和形态特征的分析揭示了这些特征的广泛变异性，其依赖于表征菌丝分支和伸长动力学的输入参数。通过校准我们模型的输入参数，我们使模型预测与观察到的真菌菌丝实验生长特征及单菌落真菌菌丝体形态特征进行了一些定量比较。