植物根毛起始反应扩散模型中的斑点动力学
斑图形成与孤子
2018-03-20 v3 动力系统
生物物理
摘要
我们研究了一个二维反应扩散（RD）亚细胞模型中的图灵斑图形成，该模型刻画了植物激素分布的空间梯度对拟南芥植物细胞中与根毛（RH）起始相关的一类 G 蛋白的影响。已知这些 G 蛋白（称为植物 Rho 蛋白（ROPs））被植物激素生长素激活，促进根毛细胞上某些突起，这对固着和从土壤吸收养分至关重要。我们关于生长素梯度激活 ROPs 的数学模型是 Payne 和 Grierson [PLoS ONE, 12(4), (2009)] 模型的扩展，由一个具有空间异质系数的二维 Schnakenberg 型 RD 系统组成。该 RD 系统中的非线性动力学模拟了 ROPs 活性与非活性形式之间的非线性相互作用。通过使用奇异摄动分析研究活性 ROPs 的二维局域空间斑图，表明由于生长素梯度导致的非线性反应动力学的空间变化，引起活性 ROPs 局域区域沿植物细胞纵中线的缓慢空间对齐。数值分岔分析连同 RD 系统的含时数值模拟被用来阐明模型中的二维局域斑图以及局域结构的空间对齐。
引用
@article{arxiv.1703.02608,
title = {Spot dynamics in a reaction-diffusion model of plant root hair initiation},
author = {D. Avitabile and V. F. Breña-Medina and M. J. Ward},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.02608},
year = {2018}
}