植物能够在各种胁迫中生存得益于其巧妙的防御体系。最新的实验研究发现,植物对虫子咀嚼的声音产生特异响应,并产生防御性毒素。然而其中的植物细胞表皮毛的力-电转导及动力学响应机制并不清楚。植物表皮毛细胞是一种力敏感性元件,与动物的耳毛细胞在尺寸和形态结构上类似,很可能是植物"耳朵"的关键元件,能够感知声波信号,并将声波信号转化为电学和化学的信号。本研究将在前期研究的基础上,一方面设计实验研究力学刺激表皮毛细胞(trichome)电信号的触发机制、测量植物表皮毛细胞结构、力学特征参数、在声波激励作用下振动频率等;另一方面,通过建立考虑表皮毛特征参数的三维动力学模型,分析其动力学特性及影响因素。发现拟南芥表皮毛的前几阶振动的固有频率在可听声波(咀嚼声)频率范围内,从理论上证明了植物表皮毛可以捕获来自声波的能量,即可听声波能够引起植物表皮毛的振动。还发现表皮毛细胞壁杨氏模量、基底刚度对其振动响应影响较大,当细胞壁模量和基底刚度发生变化时振动固有频率变化较大,表皮毛细胞特定的振动模态还会发生跃迁。但是,表皮毛细胞内膨胀压、细胞壁厚度分布对其振动响应影响较小。本研究有助于理解植物细胞动力学特性,有望揭示植物"听觉"产生机理。