计算模型 生长& Development

甘蔗中蔗糖积累的一种更现实的模型

蔗糖易位和新陈代谢的详细动力学建模捕获了平流扩散反应系统的时空演变。

甘蔗是一种独特的植物,因为它在其茎中以蔗糖的形式累积碳水化合物。蔗糖被提取并用于食品工业或发酵以产生醇。甘蔗是全球产生的作物最多– 每年超过18亿公吨.

一些因素影响了蔗糖积累的数量和率,如环境条件,农业管理和生物化学。

A 新的研究发表在 在Silico. Stellenbosch大学的研究人员植实捕获甘蔗蔗糖积累 通过改善A. 现有的动力学模型.

“以前的Phloem流程模型通常近似于筛管作为一个气缸,在一端装载溶质并卸载,”Johann Rohwer教授。

新版本组合(1)沿筛管的整个长度加载和卸载(2)耦合反应网络,其中代谢物可以参与酶催化的反应,在隔室之间运输和/或在长距离内进行流体介质。

建立模型的第一步是描述几何形状。甘蔗茎被分成多个有限卷以包括节点和节点。在这些体积中的每一个上,定义了许多隔间:源/叶(仅在节点处),Phloem,储存的细胞溶溶胶(Supplast)和液泡。

使用与部分微分方程(PDE)建模的平面扩散反应(ADR)行为描述隔室之间的蔗糖输送。这种允许的分子运动被描述为 平流 (由散装流量携带的溶质,由渗透压梯度产生)和/或 扩散 (由于浓度梯度)。生化反应的详细动力学建模描述了代谢物在各个隔室中的相互互连。

尽管更新的模型简单,但可以再现出几种实验观察到的植物代谢特征。该模型显示出秸秆实质细胞液泡中的蔗糖积累,并且能够响应下沉需求的变化来证明光合作用的上调。

这种严谨的定量框架,可以构成未来建模和实验设计的基础。

A 同一作者的伴侣文章呈现了模型的敏感性分析。

建立计算环境的代码,数据和说明可用作补充材料。

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