文章提出了一种基于电化学的植物细胞间通信模型，重点研究了动作电位（AP）信号在信息传播中的作用。通过建立动作电位的简单生成模型，并利用分子通信理论分析植物中的信息传递过程，计算了输入与输出之间的互信息。研究探讨了细胞链长度对信息传播速度的影响，发现增加细胞数量会提高传播速度。实验表明，AP信号能显著提升互信息量和信息传播效率，为理解植物生长速率与信息传递的相互作用提供了新视角。
文章提出了一种基于动作电位（AP）的植物细胞间通信框架。当植物细胞（如含羞草）受到外部刺激（如触碰或温度变化）时，细胞膜的静息电位突破阈值，触发离子通道开放，产生动作电位信号。该信号促使发射细胞释放更多信号分子（如钙离子、钾离子），这些分子通过维管束在细胞间扩散。接收细胞通过配体-受体结合反应将信号转化为输出分子，形成完整的通信链路。
细胞静息电位的变化由离子通道电导率调控，服从膜电位方程。当外部刺激引发离子流时，离子通道开放概率的动态变化遵循反应速率方程。动作电位强度与发射细胞释放的信号分子数量成正比，实验表明：无AP信号时每秒释放5个分子，有AP信号时可达20个分子。
信号分子在连接细胞的液态介质中以三维网格传播。每个体素代表单个细胞，分子通过随机扩散在相邻体素间迁移，扩散速率由扩散系数和体素尺寸决定。采用化学朗之万方程描述扩散过程的确定性动态和随机噪声，并通过状态转移矩阵建模分子浓度变化。
信号分子在接收细胞中触发线性化学反应：配体转化为输出分子，逆反应使输出分子还原为配体。该过程通过随机微分方程建模，状态向量包含接收体素内的信号分子数和输出分子数，反应速率常数决定转化效率。
基于高斯随机过程理论，推导出发射信号与接收输出的互信息表达式。通过线性时不变系统建模，计算输出信号的功率谱密度和噪声频谱。结果表明：AP信号通过提升输入分子数量，显著增加互信息量，最高可达无AP信号时的4倍。
定义信息传播速度为信号跨越单位细胞链所需时间的倒数。通过设置互信息阈值，测量信号通过不同长度细胞链的时延。关键发现：细胞链长度增加会提高信息传播速度，且AP信号可使传播速度提升至基准值的1.8倍。这表明植物生长（细胞数量增加）可能优化其信息传递效率。
研究揭示了动作电位在植物应激响应中的通信枢纽作用：电信号通过调控分子释放浓度，提高信息传递可靠性；细胞链的拓扑结构则通过降低传输时延增强响应速度。这为理解植物生长速率与信息传递能力的协同进化提供了理论框架。