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Cauliflower fractal forms arise from perturbations of floral gene networks

分生组织 生物 分形 轮藻(软体动物) 拟南芥 进化生物学 植物 突变体 基因 遗传学 开枪 数学 数学分析
作者
Eugenio Azpeitia,Gabrielle Tichtinsky,Marie Le Masson,Antonio Serrano-Mislata,Jérémy Lucas,Veronica Gregis,Carlos Giménez,Nathanaël Prunet,Etienne Farcot,Martin M. Kater,Desmond Bradley,Francisco Madueño,Christophe Godin,François Parcy
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:373 (6551): 192-197 被引量:46
标识
DOI:10.1126/science.abg5999
摘要

Throughout development, plant meristems regularly produce organs in defined spiral, opposite, or whorl patterns. Cauliflowers present an unusual organ arrangement with a multitude of spirals nested over a wide range of scales. How such a fractal, self-similar organization emerges from developmental mechanisms has remained elusive. Combining experimental analyses in an Arabidopsis thaliana cauliflower-like mutant with modeling, we found that curd self-similarity arises because the meristems fail to form flowers but keep the "memory" of their transient passage in a floral state. Additional mutations affecting meristem growth can induce the production of conical structures reminiscent of the conspicuous fractal Romanesco shape. This study reveals how fractal-like forms may emerge from the combination of key, defined perturbations of floral developmental programs and growth dynamics.
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