Lunds universitet

Växtceller organiserar sig med matematisk precision

Pressmeddelande   •   Apr 06, 2006 10:35 CEST

En växts knoppning, bladsättning och blomning är förvånansvärt regelbundna, och nu har forskare vid Caltech i Pasadena, University of California i Irvine och Lunds universitet avslöjat hur denna regelbundenhet uppkommer. Man har kartlagt hur växthormonet auxin styr växternas organbildning och med hjälp av dessa biologiska data utvecklat en matematisk modell för tillväxten.

Den största delen av det teoretiska arbetet har gjorts av Henrik Jönsson i forskargruppen för beräkningsbiologi och biologisk fysik vid Institutionen för teoretisk fysik vid Lunds universitet. Rönen har publicerats i den ansedda vetenskapliga tidskriften PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences.

Auxin är ett sedan länge känt växthormon som styr många faser i en växts utveckling. Man har nyligen konstaterat att det spelar en viktig roll för vilken position blad och blommor får i en växt.

Forskarna har utgått från Arabidopsis thaliana eller backtrav, en i forskarsammanhang välkänd växt som studerats intensivt. En forskargrupp vid Caltech, California Institute of Technology har märkt det protein som som styr transporten av auxin mellan cellerna med fluorescerande molekyler, så att man kan följa cellernas utveckling och skönja ett mönster. Man har valt att studera utvecklingen i den del av skottet där celldelning och tillväxt är som intensivast och där positionen för nya blad och blommor bestäms.

Enskilda celler kan registrera hur hög koncentrationen av auxin är i granncellerna. En cell som har högre koncentration än omgivande celler tendera att dra till sig ytterligare auxin. Vid celldelning tränger de auxinrika cellerna undan auxinfattiga celler. På detta sätt kan auxinet bestämma den storskaliga strukturen och de positioner där blad och blommor kommer att utvecklas.

- Forskare har förundrat sig över de till synes ”talmystiska” förhållandena i en växts struktur. Nu har jag i samarbete med forskarna på Caltech och i Irvine utvecklat en matematisk modell för processen som leder till en sådan struktur. Eftersom auxin är ett allmänt förekommande växthormon tror vi att modellen gäller för alla växter, ja mekanismen finns kanske även i andra biologiska organismer, säger Henrik Jönsson.

Tillsammans med Henrik Jönsson står Eric Mjolsness vid UC Irvine och Marcus G Heisler, Bruce E Shapiro och Elliot Meyerowitz vid Caltec som författare till artikeln An auxin-driven polarized transport model for phyllotaxis (PNAS 31 januari). Länk till artikeln http://www.pnas.org/cgi/reprint/103/5/1633 Där kan man också se dataanimationer över hur cellerna förflyttar sig. Henrik Jönsson kan nås på tel 0707 235 175 eller 046 222 06 67.
En växts knoppning, bladsättning och blomning är förvånansvärt regelbundna, och nu har forskare vid Caltech i Pasadena, University of California i Irvine och Lunds universitet avslöjat hur denna regelbundenhet uppkommer. Man har kartlagt hur växthormonet auxin styr växternas organbildning och med hjälp av dessa biologiska data utvecklat en matematisk modell för tillväxten.

Den största delen av det teoretiska arbetet har gjorts av Henrik Jönsson i forskargruppen för beräkningsbiologi och biologisk fysik vid Institutionen för teoretisk fysik vid Lunds universitet. Rönen har publicerats i den ansedda vetenskapliga tidskriften PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences.

Auxin är ett sedan länge känt växthormon som styr många faser i en växts utveckling. Man har nyligen konstaterat att det spelar en viktig roll för vilken position blad och blommor får i en växt.

Forskarna har utgått från Arabidopsis thaliana eller backtrav, en i forskarsammanhang välkänd växt som studerats intensivt. En forskargrupp vid Caltech, California Institute of Technology har märkt det protein som som styr transporten av auxin mellan cellerna med fluorescerande molekyler, så att man kan följa cellernas utveckling och skönja ett mönster. Man har valt att studera utvecklingen i den del av skottet där celldelning och tillväxt är som intensivast och där positionen för nya blad och blommor bestäms.

Enskilda celler kan registrera hur hög koncentrationen av auxin är i granncellerna. En cell som har högre koncentration än omgivande celler tendera att dra till sig ytterligare auxin. Vid celldelning tränger de auxinrika cellerna undan auxinfattiga celler. På detta sätt kan auxinet bestämma den storskaliga strukturen och de positioner där blad och blommor kommer att utvecklas.

- Forskare har förundrat sig över de till synes ”talmystiska” förhållandena i en växts struktur. Nu har jag i samarbete med forskarna på Caltech och i Irvine utvecklat en matematisk modell för processen som leder till en sådan struktur. Eftersom auxin är ett allmänt förekommande växthormon tror vi att modellen gäller för alla växter, ja mekanismen finns kanske även i andra biologiska organismer, säger Henrik Jönsson.

Tillsammans med Henrik Jönsson står Eric Mjolsness vid UC Irvine och Marcus G Heisler, Bruce E Shapiro och Elliot Meyerowitz vid Caltec som författare till artikeln An auxin-driven polarized transport model for phyllotaxis (PNAS 31 januari). Där kan man också se dataanimationer över hur cellerna förflyttar sig. Henrik Jönsson kan nås på tel 0707 235 175 eller 046 222 06 67.


http://www.pnas.org/cgi/reprint/103/5/1633