为了在复杂多变的环境中获得较为适宜的生存条件，植物必须对外源性和内源性的刺激做出应答：将化学或者物理的环境因素转化为生物信号并最终导致其生长的变化。植物细胞对力学因素高度地灵敏和易感，暴露于应力作用下会急剧地诱使细胞生长过程中形态和发育的改变。基于植物体及组织水平的植物应激响应研究背景，本文从“应力—生长关系”入手，以单个的植物细胞为研究对象，并以微应力加载和分析系统为实验平台，在可控应力环境下，研究了细胞膨胀、细胞分裂、细胞壁发育等形态学变化和生理活动，其研究结果为阐明力学因素在植物生长与发育过程中的调节和诱导作用以及采用力学刺激方法改变植物生理状态的可能性提供了直接的实验证据，并且为验证细胞决策影响组织图式和植物个体发育这一假设从而探讨植物细胞与植物体之间交互作用关系提供了全新的思维方式和研究手段。 1、自主设计和开发了离体细胞微应力加载和分析系统（已申请国家发明专利）。该系统包括一台小型微应力施加和测量设备，由应力加载单元、应变监测单元、数据采集和处理单元，以及反馈控制单元构成。原生质体和具有完整细胞壁的细胞被分别包埋于凝胶块内并置于该装置的工作台上，通过可移动的施压挡板和固定的竖直挡板之间的相对位移对凝胶块进行挤压，从产生持续的单轴加载。加载一定时间后将凝胶块取出，浸没于液体培养基中培养数天后切片并进行细胞的形态学分析。在此我们将细胞-凝胶块理想化为一种均质、各向同性的线弹性材料，并采用基于有限元方法的软件ABAQUS对其受力过程进行计算机模拟和应力场分布尤其是主应力轨迹的分析。 2、研究证实了植物单细胞具有以定向性的伸长响应于力学刺激的能力。研究发现：受到应力刺激的原生质体倾向于以60～90°于应力张量的主方向伸长，应力强度与原生质体的定向性伸长趋势遵照非线性的剂量依赖关系，提示发生在原生质体细胞壁再生前的机械扰动将会有助于细胞形状的建成；这种倾向性的伸长响应会受到40μmol L^-1含Arg-Gly-Asp（RGD）序列的多肽的抑制，而它的反序列DGR则不具有这种作用，这可能是凝胶包埋原生质体的方式允许了原生质体与胞外凝胶基质的跨膜黏附复合体的形成，这种复合体将原生质体锚定于它们的胞外基质并向胞内传递外部的力学信号；但是，这样的黏附复合体将会因为RGD肽的加入而无法形成，从而影响到了细胞对力学刺激的响应。 3、研究了壁/膜黏附和完整的微管细胞骨架对植物细胞响应于力学刺激的定向性生长的贡献，以及力学刺激能够触发单个的植物细胞细胞壁发育的变化。研究