Over the last few years, a growing interest has been directed toward the use of Brown algae as a source of food, fuel, cosmetics and medicine and other important areas of national economy. Because of their specific cellular features, brown algae can adapt to capricious sea, including current, waves and tide. In this project, we select a brown alga called Ectocarpus siliculosus and we aim to study its sporophyte morphogenesis at all scales from the cellular level up to the full organism through biomechanical viewpoint. Further, Based on the cell continuum model, the biomechanical-chemical coupling theoretical model will be developed to analyze the Ectocarpus siliculosus cell division process under cell material exchange and biochemical regulation. Through the theoretical analysis and numerical simulation and combined with the corresponding experiments to explore the biomechanical mechanism of Ectocarpus siliculosus cell division, the critical condition for Ectocarpus siliculosus cell division will be obtained. Based on the experimental observation and the biomechanics - chemical coupling model for cell division, we will develop a statistical biomechanical model of the Ectocarpus siliculosus sporophyte. The mechanism of growth and development of the sporophyte in several typical environments will be discussed, which may be beneficial to other brown algae. At last, we will explore its potential biomimetic applications in micro marine-detectors.
褐藻作为重要的基本原料,已广泛应用于食品、燃料以及医药等国民经济重要领域。褐藻的海洋环境适应性得益于其细胞特殊的生物力学行为,受限于理论分析技术,其环境适应性与细胞之间的生物力学映射关系尚不明晰。本项目以褐藻门中的长囊水云(Ectocarpus siliculosus)为研究对象,采用统计生物力学理论模型,研究其孢子体生长发育过程的细胞力学行为与形貌演化。以单细胞的连续体模型为基础,考虑细胞物质交换与生化调控,构建长囊水云细胞分裂过程中的生物力学-化学耦合分析模型;通过理论分析与实验研究,探索长囊水云细胞分裂的生物力学机制;基于实验测量结果和单细胞分裂的生物力学-化学耦合分析模型,构建长囊水云从单细胞演化为成熟孢子体的统计生物力学模型,研究若干典型生物环境下,长囊水云孢子体在细胞和生物体层面的协同适应机制,揭示其生长发育机理。研究结果有望为微型海洋探测器的仿生研制提供有益参考。
褐藻作为重要的基本原料,已广泛应用于食品、燃料以及医药等国民经济重要领域。褐藻的海洋环境适应性得益于其细胞特殊的生物力学行为,受限于理论分析技术,其环境适应性与细胞之间的生物力学映射关系尚不明晰。本项目以褐藻门中的长囊水云为研究对象,采用统计生物力学理论模型,研究其孢子体生长发育过程的细胞力学行为与形貌演化。以单细胞的连续体模型为基础,考虑细胞物质交换与生化调控,构建长囊水云细胞分裂过程中的生物力学-化学耦合分析模型;通过理论分析与实验研究,探索长囊水云细胞分裂的生物力学机制;基于实验测量结果和单细胞分裂的生物力学-化学耦合分析模型,构建长囊水云从单细胞演化为成熟孢子体的统计生物力学模型,研究若干典型生物环境下,长囊水云孢子体在细胞和生物体层面的协同适应机制,揭示其生长发育机理。
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数据更新时间:2023-05-31
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