diff --git a/data/leaves/auxin.xml b/data/leaves/auxin.xml new file mode 100644 --- /dev/null +++ b/data/leaves/auxin.xml @@ -0,0 +1,27056 @@ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + #include <fstream> +#include <sstream> +#include <cstring> +#include <functional> +#include <getopt.h> +#include <cerrno> +#include "mesh.h" +#include "parameter.h" +#include "random.h" +#include "pi.h" +#include "cellitem.h" +#ifdef QTGRAPHICS +#include "canvas.h" +#include "cell.h" +#include <qwidget.h> +#include <q3process.h> +#include <qapplication.h> +#include <QDesktopWidget> +#include <QGraphicsScene> +#include <QMessageBox> +//Added by qt3to4: +#include <QMouseEvent> +#endif +#include <unistd.h> +#include <q3textstream.h> +#ifdef USE_LICENSE +#include "license.h" +#endif + +#ifdef HAVE_QWT +#include "data_plot.h" +#endif +#include <QPalette> +#include <QBrush> +#include <QToolTip> +//#include "reactions.h" + +//#include "reactions_auxacc.h" +//#include "reactions_pinaux3.h" +//#include "reactions_aux1.h" +//#define REACTIONS_HEADER "reactions_growth.h" +//#include "reactions_tips_nor.h" +#define _xstr_(s) _str_(s) +#define _str_(s) #s +#include _xstr_(REACTIONS_HEADER) +extern Parameter par; + +MainBase *main_window = 0; +double auxin_account = 0.; + +#ifdef XFIGGRAPHICS +#define TIMESTEP double Graphics::TimeStep(void) +#endif + +//ofstream debug_stream("debug.log"); + +class PrintNode { +public: + void operator() (const Node &n) const + { + cerr << n.Index() << ": " << n << endl; + } +}; + + +class EdgeSource { + +public: + void operator() (Cell &c) { + + if (c.AtBoundaryP()) { + cerr << "Cell " << c.Index() << " is a source cell.\n"; + c.SetSource(0,par.source); + } else { + cerr << "Cell " << c.Index() << " is _not_ a source cell.\n"; + } + } + +}; + +/*class SetArea { + public: + void operator() (Cell &c) const { + c.SetTargetArea(4*c.CalcArea()); + c.SetTargetLength(4*c.Length()); + } + + };*/ + +#ifdef XFIGGRAPHICS +class XFigCell { +public: + void operator() (Cell &c,std::ostream &os) const { + c.XFigPrint(os); + } +}; +#endif + +class CellInfo { +public: + void operator() (Cell &c,std::ostream &os) const { + os << "Cell " << c.index << " says: " << endl; + os << "c.nodes.size() = " << c.nodes.size() << endl; + for (list<Node *>::iterator i=c.nodes.begin(); + i!=c.nodes.end(); + i++) { + cerr << (*i)->Index() << " "; + } + cerr << endl; + } +}; + +double PINSum(Cell &c) { + + return c.Chemical(1) + c.SumTransporters(1);// + c.ReduceCellAndWalls<double>( complex_PijAj ); + +} + +#ifdef QTGRAPHICS +class DrawCell { +public: + /*void operator() (Cell &c,Graphics &g) const { + c.Draw(g); + }*/ + void operator() (Cell &c,QGraphicsScene &canvas, MainBase &m) const { + if (m.ShowBorderCellsP() || c.Boundary()==Cell::None) { + if (!m.ShowBoundaryOnlyP() && !m.HideCellsP()) + if (m.ShowToolTipsP()) { + QString info_string=QString("Cell %1, chemicals: ( %2, %3, %4, %5, %6)\n %7 of PIN1 at walls.\n Area is %8\n PIN sum is %9\n Circumference is %10\n Boundary type is %11").arg(c.Index()).arg(c.Chemical(0)).arg(c.Chemical(1)).arg(c.Chemical(2)).arg(c.Chemical(3)).arg(c.Chemical(4)).arg(c.SumTransporters(1)).arg(c.Area()).arg(PINSum(c)).arg(c.Circumference()).arg(c.BoundaryStr()); + + info_string += "\n" + c.printednodelist(); + + c.Draw(&canvas, info_string); + } else { + c.Draw(&canvas); + } + if (m.ShowCentersP()) + c.DrawCenter(&canvas); + // if (m.ShowMeshP()) + // c.DrawNodes(&canvas); + if (m.ShowFluxesP()) + c.DrawFluxes(&canvas, par.arrowsize); + + //c.DrawTriangles(canvas); + } + //cerr << "Area of cell " << c.Index() << " is " << c.Area() << endl; + } + +}; +#endif + + +const char *xfig_header = "#FIG 3.2\nLandscape\nCenter\nInches\nLetter\n100.00\nSingle\n-2\n1200 2\n"; + +Mesh mesh; +bool batch=false; + + + +#ifdef QTGRAPHICS +void MainBase::Plot(int resize_stride) { + + clear(); + + + static int count=0; + if (resize_stride) { + if ( !((++count)%resize_stride) ) { + FitLeafToCanvas(); + } + } + mesh.LoopCells(DrawCell(),canvas,*this); + + if (ShowNodeNumbersP()) + mesh.LoopNodes( bind2nd (mem_fun_ref ( &Node::DrawIndex), &canvas ) ) ; + if (ShowCellNumbersP()) + mesh.LoopCells( bind2nd (mem_fun_ref ( &Cell::DrawIndex), &canvas ) ) ; + + if (ShowCellAxesP()) + mesh.LoopCells( bind2nd (mem_fun_ref ( &Cell::DrawAxis), &canvas ) ); + + if (ShowCellStrainP()) + mesh.LoopCells( bind2nd (mem_fun_ref ( &Cell::DrawStrain), &canvas ) ); + + if (ShowWallsP()) + //mesh.LoopCells( bind2nd (mem_fun_ref( &Cell::DrawWalls), &canvas ) ); + mesh.LoopWalls( bind2nd( mem_fun_ref( &Wall::Draw ), &canvas ) ); + + if (ShowApoplastsP()) + mesh.LoopWalls( bind2nd( mem_fun_ref( &Wall::DrawApoplast ), &canvas ) ); + + if (ShowMeshP()) + mesh.DrawNodes(&canvas); + + if (ShowBoundaryOnlyP()) + mesh.DrawBoundary(&canvas); + + + // check to see if chemicals emitted by leaf edge diffuse evenly. Yes, they do. + + /* + Vector mesh_centroid = mesh.Centroid(); + Vector first_moment = mesh.FirstConcMoment(0); + + QCanvasEllipse *disk1 = 0; + if (disk1==0) { + disk1 = new QCanvasEllipse ( 50, 50, &canvas ); + disk1->setBrush( QColor("red") ); + disk1->setZ(5); + disk1->show(); + } + + QCanvasEllipse *disk2 = 0; + if (disk2==0) { + disk2=new QCanvasEllipse ( 50, 50, &canvas ); + disk2->setBrush( QColor("blue") ); + disk2->setZ(7); + disk2->show(); + + } + + Vector offset = mesh.Offset(); + double factor = mesh.Factor(); + + disk1 -> move((offset.x+mesh_centroid.x)*factor,(offset.y+mesh_centroid.y)*factor); + disk2 -> move((offset.x+first_moment.x)*factor,(offset.y+first_moment.y)*factor); + + */ + + + if ( ( batch || MovieFramesP() )) { + + static int frame = 0; + // frame numbers are sequential for the most frequently written file type. + // for the less frequently written file type they match the other type + if (!(count%par.storage_stride) ) { + + stringstream fname; + fname << par.datadir << "/leaf."; + fname.fill('0'); + fname.width(6); + //fname << mesh.getTime() << ".xml"; + fname << frame << ".jpg"; + if (par.storage_stride <= par.xml_storage_stride) { + frame++; + } + + // Write high-res JPG snapshot every plot step + Save(fname.str().c_str(), "JPEG",1024,768); + + } + + if (!(count%par.xml_storage_stride)) { + stringstream fname; + fname << par.datadir << "/leaf."; + fname.fill('0'); + fname.width(6); + fname << frame << ".xml"; + + if (par.xml_storage_stride < par.storage_stride) { + frame++; + } + // Write XML file every ten plot steps + mesh.XMLSave(fname.str().c_str(), XMLSettingsTree()); + } + + } +} +#endif + +//double areaunit=0; + +void Cell::Flux(double *flux, double *D) { + + // Algorithm according to Rudge & Haseloff 2005 + // (will we need to take cell area into account?) + // For the time being, we don't: assume cell area is + // mainly determined by vacuole. + + // loop over cell edges + + for (int c=0;c<Cell::nchem;c++) flux[c]=0.; + + for (list<Wall *>::iterator i=walls.begin(); + i!=walls.end(); + i++) { + + + // leaf cannot take up chemicals from environment ("no flux boundary") + if ((*i)->c2->BoundaryPolP()) continue; + + // calculate edge length + // (will later be updated during node displacement for efficiency) + //double edge_length = (m->nodes[(*i)->n1]-m->nodes[(*i)->n2]).Norm(); + + // flux depends on edge length and concentration difference + for (int c=0;c<Cell::nchem;c++) { + double phi = (*i)->length * ( D[c] ) * ( (*i)->c2->chem[c] - chem[c] ); + + if ((*i)->c1!=this) { + cerr << "Warning, bad cells boundary: " << (*i)->c1->index << ", " << index << endl; + } + + flux[c] += phi; + } + } + +} + +INIT { + + //Cell &circle=mesh.CircularCell(0,0,10,10); + if (leaffile) { + xmlNode *settings; + mesh.XMLRead(leaffile, &settings); + main_window->XMLReadSettings(settings); + xmlFree(settings); + main_window->UserMessage(QString("Ready. Time is %1").arg(mesh.getTimeHours().c_str())); + + } else { + + //Cell &circle=mesh.LeafPrimordium(10,50); + Cell &circle=mesh.CircularCell(0,0,10,10); + //circle.SetChemical(1,0); + + // petiole is auxin sink + //mesh.getCell(1).SetSource(0,0); + + // petiole becomes provascular cell + //mesh.getCell(1).SetChemical(1,0.6); + + circle.SetTargetArea(circle.CalcArea()); + //circle.SetChemical(2,1e-60); + mesh.SetBaseArea(); + + circle.SetChemical(1, par.Pi_tot ); + circle.SetChemical(0, 0.); + //mesh.LoopCells(EdgeSource()); + } +} + +TIMESTEP { + + static int i=0; + static int t=0; + static int ncells; + + if (!batch) { + UserMessage(QString("Time: %1").arg(mesh.getTimeHours().c_str()),0); + } + + + + //if (!(i%1000)) + //Save(QString("leaf%1.eps").arg(i).ascii(), "PDF"); + + /* static ofstream *kinematic=0; + if (kinematic == 0) { + stringstream kinematic_fname; + kinematic_fname << par.datadir << "/kinematic.dat"; + cerr << "Writing kinematic data to " << kinematic_fname.str() << endl; + + kinematic = new ofstream(kinematic_fname.str().c_str()); + } + + *kinematic << t << " " << i << " " << mesh.Area() << " " << mesh.NCells() << endl; + */ + + ncells=mesh.NCells(); + + + double dh; + //const double en_threshold = 1; + + //mesh.RandomlyLoopCells( mem_fun_ref(&Cell::Displace )); + + //static bool dumpflag=false; + + if(DynamicCellsP()) { + dh = mesh.DisplaceNodes(); + + + //static ofstream enfile("energy.dat"); + //enfile << i << " " << dh << "\n"; + + // Only allow for node insertion, cell division and cell growth + // if the system has equillibrized + // i.e. cell wall tension equillibrization is much faster + // than biological processes, including division, cell wall yielding + // and cell expansion + mesh.InsertNodes(); // (this amounts to cell wall yielding) + + if ( (-dh) < par.energy_threshold) { + + mesh.IncreaseCellCapacityIfNecessary(); + mesh.LoopCurrentCells(CellHouseKeeping()); // this includes cell division + + // Reaction diffusion + TransportFunction *transport_f = new AuxinTransport(); + CellReaction *cellreaction_f = new AuxinAndDifferentiation(); + WallReaction *wall_f = new PIN1Localization(); + + mesh.ReactDiffuse_New(transport_f, cellreaction_f, wall_f, par.rd_dt); + + + t++; + + Plot(); + } + } else { + + TransportFunction *transport_f = new AuxinTransport(); + CellReaction *cellreaction_f = new AuxinAndDifferentiation(); + WallReaction *wall_f = new PIN1Localization(); + + mesh.ReactDiffuse_New(transport_f, cellreaction_f, wall_f, par.rd_dt); + + Plot(); + + } + + + i++; + return mesh.getTime(); + +} + +void Main::Divide(void) { + + static Vector axis(1,0,0); + mesh.IncreaseCellCapacityIfNecessary(); + + mesh.LoopCurrentCells( bind2nd( mem_fun_ref(&Cell::DivideOverAxis),axis) ); + axis=axis.Perp2D(); + //mesh.LoopCells( mem_fun_ref(&Cell::Divide) ); + Plot(); + +} + + +/* Called if a cell is clicked */ +void Cell::OnClick(QMouseEvent *e) { + + cerr << "Calling OnClick()\n"; + /* cerr << *m->boundary_polygon; + //m->RepairBoundaryPolygon(); + //SetChemical(0,par.cellsource); + cerr << "Mesh's centroid: " << m->Centroid() << endl; + cerr << "First moment of chem[0]: " << m->FirstConcMoment(0) << endl; + + */ + /* + cerr << "Cell: " << Index() << ", has walls: "; + + for (list<Wall *>::const_iterator w=walls.begin(); + w!=walls.end(); + w++) { + cerr << **w << " "; + } + + cerr << endl; + */ + /* cerr << "Cell: " << Index() << ", has neighbors: "; + + for (list<Cell *>::const_iterator c=neighbors.begin(); + c!=neighbors.end(); + c++) { + cerr << (*c)->Index() << " "; + } + + cerr << endl;*/ + + /* + mesh.PrintWallList(); + */ + + double circ=0.; + for (list<Wall *>::const_iterator w=walls.begin(); + w!=walls.end(); + w++) { + cerr << (*w)->N1()->Index() << "->" << (*w)->N2()->Index() << " = " << (*w)->Length() << endl; + circ += (*w)->Length(); + } + cerr << "Circ is " << circ << endl; + + + if (e->button() == Qt::MidButton) { + double sum_pin_bef = getMesh().CalcProtCellsWalls(1); + + QString message(QString("Dividing Cell %1").arg(index)); + ((Main *)main_window)->UserMessage(message); + cerr << message.toStdString(); + Divide(); + ((Main *)main_window)->Plot(); + + double sum_pin_aft = getMesh().CalcProtCellsWalls(1); + + cerr << "Sum PIN1, before: " << sum_pin_bef << ", after: " << sum_pin_aft << endl; + return; + } + if (e->button() == Qt::LeftButton) { + //double sum_walls=0.; + cerr << "Wall lengths: "; + for (list<Wall *>::const_iterator w=walls.begin(); + w!=walls.end(); + w++) { + //cerr << (*w)->getTransporter(this, 1) << " "; + cerr << (*w)->Length() << " "; + //sum_walls+=(*w)->getTransporter(this, 1); //* (*w)->Length(); + } + + cerr << ", Chemical(1) = " << Chemical(1) << ", sum = " << SumTransporters(1) + Chemical(1) << endl; + + QString message; + message=QString("Cell %1 has chemicals ( %2, %3, %4, %5), and it has %6 of PIN1 at its walls. Area is %7").arg(Index()).arg(chem[0]).arg(chem[1]).arg(chem[2]).arg(chem[3]).arg(SumTransporters(1)).arg(Area()); + + ((Main *)main_window)->UserMessage(message); + + /* cerr << "Cell " << index << " has chemicals ( " << chem[0] << ", " << chem[1] << " ) " << endl; + + cerr << "Cell " << index << "'s amount of PIN1 at the walls: " << SumTransporters(1) << endl;*/ +#ifdef QTGRAPHICS + /* double sum_PIN1 = Chemical(4); + + for (list<Wall *>::const_iterator i = walls.begin(); + i!=walls.end(); + i++) { + sum_PIN1 += (*i)->getTransporter(this, 0); + } + */ + + //main_window->UserMessage(QString("Concentration chemical 0 of cell %1 = %2").arg(Index()).arg(chem[0])); + //main_window->UserMessage(QString("Target area of cell %1 = %2").arg(Index()).arg(TargetArea())); + //main_window->UserMessage(QString("Sum PIN1 of cell %1 = %2 (intracellular %3)").arg(Index()).arg(sum_PIN1).arg(Chemical(4))); + + /* QString message; + message=QString("Cell %1's nodes are:").arg(Index()); + + for (list<int>::iterator it=neighbors.begin(); + it!=neighbors.end(); + it++) { + message += QString(" %2").arg(*it); + } + + main_window->UserMessage(message);*/ + + //SetWallLengths(); + //main_window->UserMessage(QString("Cell %1 apoptoses.").arg(Index())); + //Apoptose(); + //m->CleanUpCellNodeLists(); +#ifdef HAVE_QWT + QStringList curvenames; + curvenames += QString("Auxin"); + curvenames += QString("PIN1"); + curvenames += QString("auxill. prot"); + curvenames += QString("Wall PIN1"); + PlotDialog *plot = new PlotDialog((Main *)main_window, QString("Monitor for Cell %1").arg(Index()), curvenames); + QObject::connect(this, SIGNAL(ChemMonValue(double, double *)), + plot, SLOT(AddValue(double,double *))); +#endif + } else { + //Divide(); + } +#endif +} + + + +void Wall::OnWallInsert(void) { + + // NOTE: THIS FUNCTION IS CALLED AFTER Cell::OnDivide(); + // After division, we put some PIN1 on the walls, to prevent quick + // redistribution of PIN1s and consequent auxin accumulation after + // division. + + // make sure dPij/dt = 0 at both sides of the new wall. + + // True for: + // Pij = k1/k2 * A_j * L_ij * P_i + // Pji = k1/k2 * A_i * L_ij * P_j + + //transporters1[1] = (par.k1/par.k2) * c2->Chemical(0) * length * c1->Chemical(1); + //transporters2[1] = (par.k1/par.k2) * c1->Chemical(0) * length * c2->Chemical(1); + + //transporters1[1]=transporters2[1]=0.; + // cerr << "Length of new wall is " << length << endl; + //cerr << "PIN1 is [ " << transporters1[1] << " | " << transporters2[1] << "] "; +} + + + + +int main(int argc,char **argv) { + + try { + + //if (argc<2 || strstr(argv[1],".par")==0) { + // throw "Usage: Leaf [parfile].par"; + //} + //par.Read(argv[1]); + + // parse command-line options + + int c; + //int digit_optind = 0; + + char *parfile=0; + char *leaffile=0; + /* ofstream args("args.txt"); + for (int i=0;i<argc;i++) { + args << argv[i] << endl; + }*/ + + while (1) { + + //int this_option_optind = optind ? optind : 1; + int option_index = 0; + static struct option long_options[] = { + {"batch", 0, 0, 0}, + {"par", 1, 0, 0}, + {"leaffile", 2, 0, 0} + }; + + // short option 'p' creates trouble for non-commandline usage on MacOSX. Option -p changed to -P (capital) + static char *short_options = "bP:l"; + c = getopt_long (argc, argv, "bP:l:", + long_options, &option_index); + if (c == -1) + break; + + + if (c==0) { + printf ("option %s", long_options[option_index].name); + if (optarg) + printf (" with arg %s", optarg); + printf ("\n"); + + c = short_options[option_index]; + } + + switch (c) { + case 'b': + cerr << "Running in batch mode\n"; + batch=true; + break; + + case 'p': + parfile=strdup(optarg); + if (!parfile) { + throw("Out of memory"); + } + printf ("parameter file is '%s'\n", parfile); + + break; + + case 'l': + leaffile=strdup(optarg); + if (!leaffile) { + throw("Out of memory"); + } + printf("Reading leaf state file '%s'\n", leaffile); + break; + + case '?': + break; + + default: + printf ("?? getopt returned character code 0%o ??\n", c); + } + } + + + if (optind < argc) { + printf ("non-option ARGV-elements: "); + while (optind < argc) + printf ("%s ", argv[optind++]); + printf ("\n"); + } + + +#ifdef X11GRAPHICS + X11Graphics g(par.sizex,par.sizey); + g.ChangeTitle("Virtual Leaf"); +#endif +#ifdef QTGRAPHICS + //QApplication app(argc, argv); + + //argc=1; + QCoreApplication *app; + + QGraphicsScene canvas(0,0,8000,6000); + + QPalette tooltippalette = QToolTip::palette(); + QColor transparentcolor = QColor(tooltippalette.brush(QPalette::Window).color()); + //transparentcolor.setAlphaF(0.9); + + tooltippalette.setBrush (QPalette::Window, QBrush (transparentcolor) ); + QToolTip::setPalette( tooltippalette ); + + if (batch) { + // Note: QCoreApplication allows for command line applications, independent of X-Server on Unix. + // Allows for running on cluster + app = new QCoreApplication(argc,argv); + main_window=new MainBase(canvas, mesh); + } else { + app = new QApplication(argc,argv); + main_window=new Main(canvas, mesh); + ((Main *)main_window)->resize( ((Main *)main_window)->sizeHint()); + } + + + if (!batch) { + if ( QApplication::desktop()->width() > ((Main *)main_window)->width() + 10 + && QApplication::desktop()->height() > ((Main *)main_window)->height() +30 ) + ((Main *)main_window)->show(); + else + ((Main *)main_window)->showMaximized(); + } +#ifdef USE_LICENSE + CheckLicenseFile(); +#endif + + canvas.setSceneRect(QRectF()); + if (!batch) { + QObject::connect( qApp, SIGNAL(lastWindowClosed()), qApp, SLOT(quit()) ); + } + // return app.exec(); +#endif + + if (parfile) + par.Read(parfile); + + //else + // par.Read("default.par"); + Seed(par.rseed); + +#ifdef XFIGGRAPHICS + Graphics g; +#endif + + + main_window->Init(leaffile); + + // if we have supplied a leaffile AND a parfile, reread the parameter file, + // because the leaffile also contains parameter information + if (leaffile && parfile) { + par.Read(parfile); + } + + Cell::SetMagnification(10); + Cell::setOffset(0,0); + + main_window->FitLeafToCanvas(); + +#ifdef QTGRAPHICS + + // check if leaf crosses boundary + /* Vector bbll,bbur; + mesh.BoundingBox(bbll,bbur); + + double scale_x = canvas.width()/(bbur.x-bbll.x); + double scale_y = canvas.height()/(bbur.y-bbll.y); + + Cell::Scale(scale_x<scale_y ? scale_x:scale_y); // smallest of scale_x and scale_y + + double offset_x = (canvas.width()/Cell::Magnification()-(bbur.x-bbll.x))/2.; + double offset_y = (canvas.height()/Cell::Magnification()-(bbur.y-bbll.y))/2.; + Cell::setOffset(offset_x, offset_y); + */ + /* Vector bbll,bbur; + mesh.BoundingBox(bbll,bbur); + cerr << "bbll = " << bbll << endl; + cerr << "bbur = " << bbur << endl; + double cw = (bbur.x - bbll.x); + double ch = (bbur.y - bbll.y); + double factor = canvas.width()/(2*cw); + cerr << "factor = " << factor << ", width = " << canvas.width() << endl; + cerr << "Size is " << cw << " x " << ch << endl; + canvas.resize((int)(2*cw*factor),(int)(2*ch*factor)); + Cell::SetMagnification(factor); + //main_window->scale(factor); + //Cell::Translate(-bbll.x+cw/2,-bbll.y+ch/2); + cerr << -bbll.x+cw/2 << ", " << -bbll.y+ch/2 << ", " << canvas.width() << ", " << canvas.height() << endl; + Cell::Translate((-bbll.x+cw/2),(-bbll.y+ch/2)); + */ + + + main_window->Plot(); + + +#endif + +#ifdef QTGRAPHICS + if (batch) { + //main_window->toggleMovieFrames(); + //main_window->toggleShowNodes(); + //for (int i=0;i<par.nit;i++) { + double t=0.; + do { + t = main_window->TimeStep(); + /* cerr << endl << "***********************************************" << endl; + cerr << "Time is " << t << endl; + cerr << "par.maxt = " << par.maxt << endl; + cerr << endl << "***********************************************" << endl;*/ + } while (t < par.maxt); + + } else + return app->exec(); +#else + //for (int i=0;i<par.nit;i++) { + do { + t= g.TimeStep(); + } while (t < par.maxt); +#endif + + } catch (const char *message) { + if (batch) { + cerr << "Exception caught:" << endl; + cerr << message << endl; + abort(); + } else { + QString qmess=QString("Exception caught: %1").arg(message); + QMessageBox::critical(0, "Critical Error", qmess); + abort(); + } + } catch (ios_base::failure) { + stringstream error_message; + error_message << "I/O failure: " << strerror(errno); + if (batch) { + cerr << error_message.str() <<endl; + abort(); + } else { + QString qmess(error_message.str().c_str()); + QMessageBox::critical(0, "I/O Error", qmess ); + abort(); + } + } + +} + + +extern double auxin_account; +const int Cell::nchem = 4; + +class AuxinTransport : public TransportFunction { + + public: + virtual void operator()(Wall *w, double *dchem_c1, double *dchem_c2) { + + // leaf edge is const source of auxin + // (Neumann boundary condition: we specify the influx) + if (w->C2()->BoundaryPolP()) { + if (w->AuxinSource()) { + double aux_flux = par.leaf_tip_source * w->Length(); + dchem_c1[0]+= aux_flux; + // dchem_c2 is undefined..! + return; + } else { + if (w->AuxinSink()) { + + // efflux into Shoot Apical meristem + // we assume all PINs are directed towards shoot apical meristem + dchem_c1[0] -= par.sam_efflux * w->C1()->Chemical(0) / (par.ka + w->C1()->Chemical(0)); + + return; + } else + return; + + + } + } + + + if (w->C1()->BoundaryPolP()) { + + if (w->AuxinSource()) { + double aux_flux = par.leaf_tip_source * w->Length(); + dchem_c2[0] += aux_flux; + // dchem_c1 is undefined...! + return; + } else { + + if (w->AuxinSink()) { + + // efflux into Shoot Apical meristem + // we assume all PINs are directed towards shoot apical meristem + dchem_c2[0] -= par.sam_efflux * w->C2()->Chemical(0) / (par.ka + w->C2()->Chemical(0)); + + return; + } else + return; + } + } + + + // Passive fluxes (Fick's law) + // only auxin flux now + // flux depends on edge length and concentration difference + int c=0; + double phi = w->Length() * ( par.D[c] ) * ( w->C2()->Chemical(c) - w->C1()->Chemical(c) ); + dchem_c1[c] += phi; + dchem_c2[c] -= phi; + + // Active fluxes (PIN1 mediated transport) + + // (Transporters measured in moles, here) + // efflux from cell 1 to cell 2 + double trans12 = ( par.transport * w->Transporters1(1) * w->C1()->Chemical(0) / (par.ka + w->C1()->Chemical(0)) ); + + // efflux from cell 2 to cell 1 + double trans21 = ( par.transport * w->Transporters2(1) * w->C2()->Chemical(0) / (par.ka + w->C2()->Chemical(0)) ); + + dchem_c1[0] += trans21 - trans12; + dchem_c2[0] += trans12 - trans21; + + } +}; + +class PIN1Localization : public WallReaction { + + public: + virtual void operator()(Wall *w, double *dw1, double *dw2) { + + + + // Cells polarize available PIN1 to Shoot Apical Meristem + if (w->C2()->BoundaryPolP()) { + if (w->AuxinSink()) { + + dw1[0] = 0.; dw2[0] = 0.; + dw1[2] = 0.; dw2[2] = 0.; + + // assume high auxin concentration in SAM, to convince PIN1 to polarize to it + // exocytosis regulated0 + double nb_auxin = par.sam_auxin; + double receptor_level = nb_auxin * par.r / (par.kr + nb_auxin); + + dw1[1] = par.k1 * w->C1()->Chemical(1) * receptor_level /( par.km + w->C1()->Chemical(1) ) - par.k2 * w->Transporters1(1); + + dw2[1] = 0.; + return; + + } else { + dw1[0]=dw2[0]=dw1[1]=dw2[1]=dw1[2]=dw2[2]; + return; + } + } + + if (w->C1()->BoundaryPolP()) { + if (w->AuxinSink()) { + + dw1[0] = 0.; dw2[0] = 0.; + dw1[2] = 0.; dw2[2] = 0.; + + // assume high auxin concentration in SAM, to convince PIN1 to polarize to it + // exocytosis regulated + double nb_auxin = par.sam_auxin; + double receptor_level = nb_auxin * par.r / (par.kr + nb_auxin); + dw2[1] = par.k1 * w->C2()->Chemical(1) * receptor_level /( par.km + w->C2()->Chemical(1) ) - par.k2 * w->Transporters2(1); + + dw1[1] = 0.; + return; + + } else { + dw1[0]=dw2[0]=dw1[1]=dw2[1]=dw1[2]=dw2[2]; + return; + } + } + + + + // PIN1 localization at wall 1 + // Note: chemical 0 is Auxin (intracellular storage only) + // Chemical 1 is PIN1 (walls and intracellular storage) + //! \f$ \frac{d Pij/dt}{dt} = k_1 A_j \frac{P_i}{L_ij} - k_2 P_{ij} \f$ + // Note that Pij is measured in term of concentration (mol/L) + // Pi in terms of quantity (mol) + + double dPijdt1=0., dPijdt2=0.; + + // normal cell + double auxin2 = w->C2()->Chemical(0); + double receptor_level1 = auxin2 * par.r / (par.kr + auxin2); + + dPijdt1 = + // exocytosis regulated + par.k1 * w->C1()->Chemical(1) * receptor_level1 / ( par.km + w->C1()->Chemical(1) ) - par.k2 * w->Transporters1(1); + + double auxin1 = w->C1()->Chemical(0); + double receptor_level2 = auxin1 * par.r / (par.kr + auxin1); + + // normal cell + dPijdt2 = + + // exocytosis regulated + par.k1 * w->C2()->Chemical(1) * receptor_level2 / ( par.km + w->C2()->Chemical(1) ) - par.k2 * w->Transporters2(1); + + /* PIN1 of neighboring vascular cell inhibits PIN1 endocytosis */ + + dw1[0] = 0.; dw2[0] = 0.; + dw1[2] = 0.; dw2[2] = 0.; + + dw1[1] = dPijdt1; + dw2[1] = dPijdt2; + + } +}; + + +inline double YlPilPli(Cell &here, Cell &nb, Wall &w) { + return nb.Chemical(2) * w.Transporters1(1) * w.Transporters2(1); +} + +inline double AlPil(Cell &here, Cell &nb, Wall &w) { + return nb.Chemical(0) * w.getTransporter( &here, 1 ); +} + +inline double AlplusYlLil(Cell &here, Cell &nb, Wall &w) { + return ( nb.Chemical(0) + nb.Chemical(2) ) * w.Length(); +} + +inline double AlLil(Cell &here, Cell &nb, Wall &w) { + return ( nb.Chemical(0) ) * w.Length(); +} + +inline double Lil(Cell &here, Cell &nb, Wall &w) { + return w.Length(); +} + +inline double complex_PijAj(Cell &here, Cell &nb, Wall &w) { + + // gives the amount of complex "auxinreceptor-Pin1" at the wall (at QSS) + //return here.Chemical(1) * nb.Chemical(0) / ( par.km + here.Chemical(1)); + + double nb_aux = (nb.BoundaryPolP() && w.AuxinSink()) ? par.sam_auxin : nb.Chemical(0); + double receptor_level = nb_aux * par.r / (par.kr + nb_aux); + + return here.Chemical(1) * receptor_level / ( par.km + here.Chemical(1)); + +} + +class AuxinAndDifferentiation : public CellReaction { + + // Note: Pi and Pij measured in numbers of molecules, not concentrations + public: + virtual void operator()(Cell *c, double *dchem) { + + + double dPidt = 0.; + + double sum_Pij = c->SumTransporters( 1 ); + + // exocytosis regulated: + dPidt = -par.k1 * c->ReduceCellAndWalls<double>( complex_PijAj ) + par.k2 * sum_Pij; + + // production of PIN depends on auxin concentration + dPidt += (c->AtBoundaryP()?par.pin_prod_in_epidermis:par.pin_prod) * c->Chemical(0) - c->Chemical(1) * par.pin_breakdown; + + /*if (c->AtBoundaryP()) { + dchem[2] = 0.01; + //cerr << "Making cell blue.\n"; + } else { + dchem[2] = -0.1 * c->Chemical(2); + }*/ + // no PIN production in SAM + if (c->Boundary() == Cell::SAM) { + dchem[1]=0.; + dchem[0]= - par.sam_auxin_breakdown * c->Chemical(0); + } else { + + dchem[1] = dPidt; + + + // source of auxin + dchem[0] = par.aux_cons - par.aux_breakdown * c->Chemical(0); + + } + } + +}; + + + + +class CellHouseKeeping { +public: + void operator() (Cell &c) const { + + if (c.Boundary()==Cell::None) { + c.CheckForDivision(); + + // expand if this is not a provascular cell + // if (c.Chemical(2) < 0.7 ) { + c.EnlargeTargetArea((c.Chemical(0)/(1.+c.Chemical(0)))*par.cell_expansion_rate); + // } + } + } +}; + + +void Cell::SetColor(QColor &color) { + + // Red: PIN1 + // Green: Auxin + // Blue: AUX1 + color.setRgb(chem[1]/(1+chem[1]) * 255.,(chem[0]/(1+chem[0]) * 255.),(chem[2]/(1+chem[2]) *255.) ); + +} + +void Cell::CheckForDivision(void) { + // if (/* Chemical(0)<0.4 && */ /* differentiated cells do not divide */ area > 2*base_area /* || Length()>50 */) { + +// if (Chemical(0) > par.morphogen_div_threshold ) + if (area > par.rel_cell_div_threshold * base_area ) { + /* remark no longer valid? //m->IncreaseCellCapacityIfNecessary(); + // Note that calling Divide as follows prevents trouble if cell + // vector is relocated */ + Divide(); + } + +} + +// Set sum of PIN1 back to Pi_tot. Hence we assume the cell maintain a constant level of Pi. + +void Cell::OnDivide(ParentInfo &parent_info, Cell &daughter) { + + //cerr << "Calling Cell::OnDivide()" << endl; + + // Auxin distributes between parent and daughter according to area + double area = Area(), daughter_area = daughter.Area(); + double tot_area = area + daughter_area; + + chem[0]*=(area/tot_area); + daughter.chem[0]*=(daughter_area/tot_area); + + // For lack of detailed data, or a better rule, we assume that cells remain polarized + // after division + + // So the PIN1 is redistributed according to the original polarization over the walls + + // parent_info contains info about the parent + // redistribute the PIN in the endosome according to area + + //chem[1] = parent_info.PINendosome*(area/tot_area); + //daughter.chem[1] = parent_info.PINendosome*(daughter_area/tot_area); + chem[1] = par.initval[1]; + daughter.chem[1] = par.initval[1]; + + + // Now redistribute the membrane PINs according to the original polarization in the parent + // mmm... I'd like to have a better, biologically motivated rule for this, + // but for lack of something better... I hope I'm excused :-). Let's say the overall + // organization of the actin fibres is not completely destroyed after division... + + // distribute wallPINs according to the circumference of the parent and daughter + /* double circ = Circumference( ); + double daughter_circ = daughter.Circumference(); + double tot_circ = circ + daughter_circ; + + double wallPINs = (circ / tot_circ) * parent_info.PINmembrane; + double daughter_wallPINs = (daughter_circ / tot_circ) * parent_info.PINmembrane; + */ + //cerr << "wallPINs = " << wallPINs << ", daughter_wallPINs = " << daughter_wallPINs << "sum = " << wallPINs + daughter_wallPINs << ", PINmembrane = " << parent_info.PINmembrane << endl; + // distrubute it according to the overall polarity + //Vector polarization = parent_info.polarization.Normalised().Perp2D(); + + // double sum=0.; + for (list<Wall *>::const_iterator w=walls.begin(); + w!=walls.end(); + w++) { + + // distribute according to angle (0 degrees: maximum, 180 degrees minimum) + //double tmp=InnerProduct((*w)->getWallVector(this),polarization); // move domain from [-1,1] to [0,1] + + //cerr << "[" << tmp << "]"; + //sum+=tmp; + // reset transporter value + (*w)->setTransporter(this, 1, 0.); + //(*w)->setTransporter(this, 1, + } + + for (list<Wall *>::const_iterator w=daughter.walls.begin(); + w!=daughter.walls.end(); + w++) { + // reset transporter value + (*w)->setTransporter(&daughter, 1, 0.); + } + //cerr << "Sum is " << sum << endl; + //double sum_wall_Pi = SumTransporters(1); + + // After division, cells produce PIN1 (in intracellular storage) until total amount becomes Pi_tot + //SetChemical(1, par.Pi_tot - sum_wall_Pi ); + //SetNewChem(1, Chemical(1)); + + //cerr << "[ " << sum_wall_Pi + Chemical(1) << "]"; +} + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 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