Biophysical control of microfibril orientation in plant cell walls: Aquatic and terrestrial plants including trees

در میان تنوع شدید جنس‌های گیاهان آبزی و خشکی‌زی، هر کدام دارای اشکال دیواره سلولی مشخصی هستند. تعدادی از فرضیه‌ها برای توضیح تفاوت‌ها در آرایش میکروفیبریل‌ها در هر دیواری مطرح شده است. از میان آن‌ها، تنها نظریه «چند شبکه‌ای» که شامل فرضیه جهت‌گیری مجدد میکروفیبریل‌ها ناشی از گسترش سلولی است، اکنون دارای تعداد قابل توجهی از موارد خاص است. با این حال، بسیاری از دانشمندان در مورد اعتبار آن تردید دارند. بدیهی است که با ترتیبات مختلف میکروفیبریل مشاهده شده ناسازگار است. اصل این مطالعه این است که چنین فرضیه‌ای تنها در صورتی می‌تواند معتبر باشد که برای همه اشکال گیاهی و انواع دیوارها قابل اجرا باشد. در ابتدا، تحلیل‌های مجدد از داده‌های ادعا شده برای تأیید توجیه فرضیه‌های چند شبکه‌ای انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که کسرهای قبلی از آن داده‌ها، در حمایت از چند شبکه، در معرض چالش جدی قرار دارند. به طور مشابه، بررسی مجدد مشاهداتی که الهام‌بخش نظریه چند شبکه‌ای بودند، نشان می‌دهد که آنها توضیح منطقی‌تری دارند. در اینجا، نتیجه‌گیری می‌شود که توسعه دیواره سلولی شامل عوامل بیوفیزیکی است، که لزوماً از تغییر جهت‌گیری‌های بزرگ فرضی چند شبکه از میکروفیبریل‌ها، پس از تشکیل آنها جلوگیری می‌کند. متأسفانه جدیدترین نظریه منتشر شده قبلی، که مبتنی بر عدم جهت گیری مجدد در طول گسترش است، در پاسخ به این سوال اساسی که چگونه جهت گیری های متناوب بین لاملاها کنترل می شوند، یا تغییرات ضخامت لایه های دیوار را توضیح نمی دهد. داده های منتشر شده گسترده برای شناسایی نیروهای دخیل در توسعه دیواره سلولی استفاده می شود.

Within the extreme diversity of aquatic and terrestrial plant genera, each has characteristic cell wall forms. A number of hypotheses have been advanced to explain differences in microfibril arrangements across anyone such wall. Of those, only the 'multinet' theory, which involves the postulation of reorientation of microfibrils caused by cell extension, now has a substantial number of ad­ herents. However, many scientists are sceptical of its validity; obviously it is incompatible with various observed microfibril arrangements. The tenet of this study is that any such hypothesis can be valid only if it is applicable to all plant forms and wall types. Initially, reanalyses are made of data claimed to confirm justification for multi net postulations. The results show that previous deductions from those data, in support of multinet, are subject to serious challenge. Similarly, a re-examination of the observations, which inspired the multinet theory, shows they have a more logical explanation. Herein, it is concluded that cell wall development involves biophysical factors, which neces­ sarily prevent multinet's postulated large reorientations of microfibrils, after their formation. Unfortunately the previously most recent published theory, which is based on the absence of reorientation during extension, fails to answer the fundamental question of how alternating orientations between lamellae are controlled, or explain variations in thickness of wall layers. Extensive published data are used to identify forces involved in cell wall development.