vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RASvavilov-78Research ArticleСтатьиArticlesМОДЕЛИРОВАНИЕ МОРФОДИНАМИКИ НА РАННИХ СТАДИЯХ ЭМБРИОГЕНЕЗА РАСТЕНИЯMODELING OF PLANT EMBRYO MORPHODYNAMICS AT EARLY DEVELOPMENTAL STAGESНиколаевС. В.NikolaevS. V.nikolaev@bionet.nsc.ruКолчановН. А.KolchanovN. A.nikolaev@bionet.nsc.ruГолушкоС. К.GolushkoS. K.ПалакиЖ.-К.PalauquiJ.-C.УрбанО.UrbanA.АмелинаЕ. В.AmelinaE. V.ЮрченкоА. В.YurchenkoA. V.ГолушкоК. С.GolushkoK. S.ЗубаироваУ. С.ZubairovaU. S.nikolaev@bionet.nsc.ruПененкоА. В.PenenkoA. V.ТрубюйА.TrubuilA.Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия НИЦ «Курчатовский институт», Москва, Россия Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS, Novosibirsk, Russia National Research Centre «Kurchatov Institute», Moscow, Russia Novosibirsk National Research State University, Novosibirsk, RussiaRussian FederationКонструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН, Новосибирск, РоссияРоссияDesign Technological Institute of Digital Techniques SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationНациональный институт сельскохозяйственных исследований – Версальский исследовательский центр, Париж, ФранцияФранцияInstitut National de la Recherche Agronomique – Centre de Versailles-Grignon, Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech, FranceFranceНациональный институт сельскохозяйственных исследований – Центр в Жуи-эн-Жозэс, Париж, ФранцияФранцияInstitut National de la Recherche Agronomique – Centre de Jouy-en-Josas Unite de Mathematiques et Informatique Appliquees, FranceFranceФедеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут вычислительных технологий Сибирского отделения Российской академии наук(ИВТ СО РАН)РоссияInstitute of Computational Technologies SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationИнститут вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск, РоссияРоссияInstitute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB RAS, Novosibirsk, RussiaRussian FederationНациональный институт сельскохозяйственных исследований – Центр в Жуи-эн-Жозэс, Париж, ФранцияФранцияInstitut National de la Recherche Agronomique – Centre de Jouy-en-Josas Unite de Mathematiques et Informatique Appliquees, FranceFrance201215122014164/1805815Copyright © Николаев С.В., Колчанов Н.А., Голушко С.К., Палаки Ж., Урбан О., Амелина Е.В., Юрченко А.В., Голушко К.С., Зубаирова У.С., Пененко А.В., Трубюй А., 20142014Николаев С.В., Колчанов Н.А., Голушко С.К., Палаки Ж., Урбан О., Амелина Е.В., Юрченко А.В., Голушко К.С., Зубаирова У.С., Пененко А.В., Трубюй А.Nikolaev S.V., Kolchanov N.A., Golushko S.K., Palauqui J., Urban A., Amelina E.V., Yurchenko A.V., Golushko K.S., Zubairova U.S., Penenko A.V., Trubuil A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/78

Целью работы было изучение динамики формы (морфодинамики) на ранних стадиях развития зародыша Arabidopsis thaliana. В ходе работы была отработана последовательность использования информационных технологий – конвейер процедур – от получения стеков конфокальных снимков и реконструкции по ним трехмерных моделей зародыша до клонального анализа и расчетов механического поведения клеток растущего зародыша. В статье приведены описание конвейера и предварительные результаты.

Embryo morphodynamics at early developmental stages of Arabidopsis thaliana was studied. First, a pipeline was elaborated from confocal microscopy and tissue 3D reconstruction to cell lineage tree reconstruction and numerical simulation of growing embryo mechanics. Tentative results of its use are presented.

биология развитияэмбриогенезморфодинамикаморфогенеззародыш растенияконфокальная микроскопияанализ изображенийклеточная линиямеханика клеткиметод конечных элементовмоделированиеdevelopmental biologyembryogenesismorphodynamicsmorphogenesisplant embryoconfocal microscopyimage analysiscell lineagecell mechanicsfinite element methodmodelingгрант РФФИ-НИСИ № 11-04-91397-аReferencesБолотин В.В., Новичков Ю.Н. Механика многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1980.Болотин В.В., Новичков Ю.Н. Механика многослойных конструкций. М.: Машиностроение, 1980.Голушко С.К., Немировский Ю.В. Прямые и обратные задачи механики упругих композитных пластин и оболочек вращения. М.: Физматлит, 2008.Голушко С.К., Немировский Ю.В. Прямые и обратные задачи механики упругих композитных пластин и оболочек вращения. М.: Физматлит, 2008.Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2006.Гонсалес Р., Вудс Р. Цифровая обработка изображений. М.: Техносфера, 2006.Препарата Ф., Шеймос М. Вычислительная геометрия: Введение. М.: Мир, 1989.Препарата Ф., Шеймос М. Вычислительная геометрия: Введение. М.: Мир, 1989.Bao Z., Murray J.I., Boyle T. et al. Automated cell lineage tracing in Caenorhabditis elegans // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2006. V. 103. P. 2707–2712.Bao Z., Murray J.I., Boyle T. et al. Automated cell lineage tracing in Caenorhabditis elegans // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2006. V. 103. P. 2707–2712.Buckingham M.E., Meilhac S.M. Tracing cells for tracking cell lineage and clonal behavior // Developm. Cell. 2011. V. 21. P. 394–409.Buckingham M.E., Meilhac S.M. Tracing cells for tracking cell lineage and clonal behavior // Developm. Cell. 2011. V. 21. P. 394–409.Chanliaud E., Burrows K.M., Jeronimidis G., Gidley M.J. Mechanical properties of primary plant cell wall analogues // Planta. 2002 V. 215. P. 989–996.Chanliaud E., Burrows K.M., Jeronimidis G., Gidley M.J. Mechanical properties of primary plant cell wall analogues // Planta. 2002 V. 215. P. 989–996.Fayant P., Girlanda O., Chebli Y. et al. Finite element model of polar growth in pollen tubes // Plant Cell. 2010. V. 22. P. 2579–2593.Fayant P., Girlanda O., Chebli Y. et al. Finite element model of polar growth in pollen tubes // Plant Cell. 2010. V. 22. P. 2579–2593.Fernandez R., Das P., Mirabet V. et al. Imaging plant growth in 4D: robust tissue reconstruction and lineaging at cell resolution // Nat. Meth. 2010. 7. P. 547–553.Fernandez R., Das P., Mirabet V. et al. Imaging plant growth in 4D: robust tissue reconstruction and lineaging at cell resolution // Nat. Meth. 2010. 7. P. 547–553.Handbook of Biological Confocal Microscopy / Ed. J.B. Pawley. Springer, N.Y. 2nd ed. 2006. 988 p.Handbook of Biological Confocal Microscopy / Ed. J.B. Pawley. Springer, N.Y. 2nd ed. 2006. 988 p.Kretzschmar K., Watt F.M. Lineage Tracing // Cell. 2012. 148. P. 33–45.Kretzschmar K., Watt F.M. Lineage Tracing // Cell. 2012. 148. P. 33–45.Laux T., Würschum T., Breuninger H. Genetic regulation of embryonic pattern formation // Plant Cell. 2004. V. 16. Suppl. 1. P. S190–S202.Laux T., Würschum T., Breuninger H. Genetic regulation of embryonic pattern formation // Plant Cell. 2004. V. 16. Suppl. 1. P. S190–S202.Olivier N., Luengo-Oroz M.A., Duloquin L. et al. Cell lineage reconstruction of early zebrafi sh embryos using label-free nonlinear microscopy // Science. 2010. V. 329. P. 967–971.Olivier N., Luengo-Oroz M.A., Duloquin L. et al. Cell lineage reconstruction of early zebrafi sh embryos using label-free nonlinear microscopy // Science. 2010. V. 329. P. 967–971.Truernit E., Bauby H., Dubreucq B. et al. High-resolution whole-mount imaging of three-dimensional tissue organization and gene expression enables the study of phloem development and structure in Arabidopsis // Plant Cell. 2008. V. 20. P. 1494–1503.Truernit E., Bauby H., Dubreucq B. et al. High-resolution whole-mount imaging of three-dimensional tissue organization and gene expression enables the study of phloem development and structure in Arabidopsis // Plant Cell. 2008. V. 20. P. 1494–1503.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.