美研究出觀察植物細胞壁新法

為了更好地將植物轉換成生物燃料，美國能源部勞倫斯·利弗莫爾實驗室、勞倫斯·伯克利國家實驗室以及國家可再生能源實驗室的研究人員合作，采用不同的顯微方法，深入到百日草葉片細胞的深處，在納米尺度研究出這種最常見花園植物的化學成分和植物細胞壁結構。該研究發表在近期出版的《植物生理學》（Plant Physiology）雜志。

百日草是一種常見的一年生草本植物，莖直立粗壯，上被短毛，表面粗糙。葉形為卵圓形至長橢圓形，葉全緣，上被短剛毛。頭狀花序單生枝端，梗甚長。其幼苗的葉片為深綠色，含有大量的葉綠體和豐富的單細胞，可在培養液中生長數天。在培養過程中，其細胞形狀會發生改變，形成管狀細胞，負責將水和礦物質從根部運輸到葉片。其木質部含大量纖維素和木質素，是近年來生物燃料的研究重點。

纖維素是一種多糖，在酶的作用下，可分解為醇類及其他化學成分，可替代燃料。要想使相關反應有效率，需要在多個空間尺度上了解反應發生的進程。而要想獲取糖，還必須想方設法克服由細胞壁木質素纖維素結晶所提供的疏水保護。植物有兩種重要的聚合物，統稱為木質纖維素，難于溶解，耐化學試劑和機械破損，是植物的結構組織。細胞壁的木質素極難被打破，因此科學家需要對細胞壁組織有著透徹的了解，才能確定最佳的方法來打破它們。

過去人們對植物細胞壁詳細的三維分子結構知之甚少。此次，研究人員利用原子力顯微鏡、熒光顯微鏡及以傅氏轉換紅外線光譜分析儀等不同的顯微方法，得以詳細研究百日草的細胞、細胞亞結構以及細胞壁組織的精細結構，甚至可以對單細胞進行化學成分分析。這對評估植物的各種化學反應和酶處理具有十分重要的意義。

科學家表示，擁有在納米尺度觀察植物細胞表面的能力，并結合化學成分分析，可以大大提高人們對細胞壁分子結構的理解。同時，高分辨率的結構模型，對于將生物質轉化為液體燃料至關重要，可以加快人類利用木質纖維素生產生物燃料的進程。