拟南芥幼苗韧皮部蔗糖转运的数学建模：根-梢分配机制与胞间连丝调控

《Journal of Theoretical Biology》：Sucrose Transport to the Root and Shoot in the Seedling Phloem

本综述基于压力流假说，构建了拟南芥（Arabidopsis thaliana）幼苗韧皮部蔗糖转运的数学模型，创新性地引入胞间连丝（PD）和水通道蛋白（AQP）两种跨边界微观通道，揭示了胞间连丝通量差异是调控根-梢蔗糖分配的主导机制，为理解植物源-库运输及器官生长调控提供了新视角。

　　

结果

在本节中，我们使用来自（13）式的简化模型的数值解来研究韧皮部特性如何影响蔗糖的转运和卸载。获取（13）式数值解的方法在附录C中描述。

为了量化模型参数值如何影响蔗糖卸载，我们基于通过胞间连丝（PD）的蔗糖通量（参见（5）式和（13b）式的最后一项）定义了以下时间依赖性指标。蔗糖输送速率（单位：mol m^-2 s^-1），即单位时间内通过给定位置的蔗糖量...

讨论

在本文中，我们开发了一个拟南芥（Arabidopsis thaliana）幼苗韧皮部蔗糖转运的数学模型，旨在研究韧皮部特性如何影响蔗糖向主根和胚胎梢（胚芽）的转运和分配。通过将韧皮部建模为轴对称管，我们考虑了根和梢中蔗糖从韧?部卸载到邻近细胞的区域。我们通过考虑水和蔗糖通过两种不同的微观通道（即胞间连丝（PD）和水通道蛋白（AQP））跨韧皮部边界流动，扩展了先前的韧皮部转运模型，这些通道的密度沿韧皮部轴向变化。

作者贡献声明

Jacob M. Jepson: 撰写初稿，可视化，方法论，研究，形式分析，数据整理，概念化。 Leah R. Band: 审阅和编辑，监督，方法论，资金获取，概念化。

利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在竞争利益的财务关系/个人关系：

Jacob Jepson 报告称其研究获得了人类前沿科学计划（Human Frontier Science Program）的资助。如果有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

JMJ 和 LRB 感谢HFSP基金（RGY0075/2020）对这项工作的资助。我们感谢 Eilon Shani 教授、Michael Knoblauch 教授、Valentin Couvreur 博士和 Anna Kalogirou 博士的有益讨论。