美研究出观察植物细胞壁新法
时间:2017-12-08

  科学网 - 美国研究观察植物细胞壁的新方法

  为了更好地将植物转化为生物燃料,美国能源部劳伦斯·利弗莫尔实验室,劳伦斯·伯克利国家实验室和国家可再生能源实验室的研究人员共同使用不同的微观方法,以达到百日深的草叶细胞,在纳米尺度上研究了这种最常见的园林植物的化学组成和植物细胞壁结构。这项研究最近发表在“植物生理学”杂志上。

  百日草是一种常见的一年生草本植物,茎粗壮,短发,表面粗糙。叶卵形到椭圆形到长圆形,叶全长,在短硬毛上。单花分枝,茎很长。幼苗的叶片呈深绿色,含有大量的叶绿体和丰富的单细胞,可在培养中生长数天。在培养过程中,细胞的形状发生变化,形成管状细胞,将水分和矿物质从根部转移到叶子。它的木质部含有大量的纤维素和木质素,这是近年来生物燃料的研究热点。

  纤维素是在酶的作用下分解成醇和其他化学成分以代替燃料的多糖。为了使反应更有效率,有必要了解跨多个空间尺度的反应进展。然而,为了获得糖,还必须找到克服由细胞壁木质纤维素晶体提供的疏水性保护的方法。有两种重要的植物聚合物,统称为木质纤维素,难以溶解,耐化学腐蚀和机械损伤,是植物的结构组织。细胞壁木质素非常难以破碎,所以科学家们需要对细胞壁组织有一个全面的了解,以便确定破坏细胞壁的最佳方法。

  过去对植物细胞壁三维分子结构的详细了解甚少。这一次,研究人员利用原子力显微镜,荧光显微镜和傅里叶变换红外光谱等微观方法详细研究了百日草细胞,细胞亚结构和细胞壁组织的细微结构,甚至对单细胞进行了化学成分分析。这对于评估植物的各种化学反应和酶处理非常重要。

  科学家说,能够看到纳米尺度的植物细胞表面,结合化学成分分析,可以大大提高对细胞壁分子结构的了解。同时,将生物质转化为液体燃料至关重要的高分辨率结构模型可以加速人类使用木质纤维素生物燃料的过程。

  在“植物生理学”(英文)上发表的论文

  PNAS:首次观察到细菌细胞壁的三维结构

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