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Mechanical stress initiates and sustains the morphogenesis of wavy leaf epidermal cells

Amir J. Bidhendi, Bara Altartouri, Frederick Gosselin et Anja Geitmann

Article de revue (2019)

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Abstract

Pavement cells form wavy interlocking patterns in the leaf epidermis of many plants. We use computational mechanics to simulate the morphogenetic process based on microtubule organization and cell wall chemistry. Based on the in silico simulations and experimental evidence, we suggest that a multistep process underlies the morphogenesis of pavement cells. The in silico model predicts alternatingly located, feedback-augmented mechanical heterogeneity of the periclinal and anticlinal walls. It suggests that the emergence of waves is created by a stiffening of the emerging indented sides, an effect that matches cellulose and de-esterified pectin patterns in the cell wall. Further, conceptual evidence for mechanical buckling of the cell walls is provided, a mechanism that has the potential to initiate wavy patterns de novo and may precede chemical and geometrical symmetry breaking.

Mots clés

buckling; cellulose; feedback loop; leaf epidermis; lobes; morphogenesis; pavement cells; pectin; plant cell mechanics; stress and strain

Sujet(s): 2100 Génie mécanique > 2100 Génie mécanique
Département: Département de génie mécanique
Centre de recherche: LM2 - Laboratoire de Mécanique Multi-échelles
Organismes subventionnaires: CRSNG/NSERC - Discovery Grant, Canada Research Chair Program
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/4790/
Titre de la revue: Cell Report (vol. 28, no 5)
Maison d'édition: Elsevier
DOI: 10.1016/j.celrep.2019.07.006
URL officielle: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.07.006
Date du dépôt: 12 mai 2021 10:48
Dernière modification: 25 sept. 2024 17:26
Citer en APA 7: Bidhendi, A. J., Altartouri, B., Gosselin, F., & Geitmann, A. (2019). Mechanical stress initiates and sustains the morphogenesis of wavy leaf epidermal cells. Cell Report, 28(5), 1237-1250.e6. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.07.006

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