刚刚发现的一种新型木材可能会彻底改变碳储存

一棵在花园中常见的树,因其美丽的花朵和树叶而一直隐藏着一个秘密。

两种郁金香树的木材(鹅掌 楸)既不是硬木也不是软木,而是一种介于两者之间的木材,我们甚至不知道存在这种木材。研究人员说,这种木材似乎在碳封存和储存方面特别有效。

波兰雅盖隆大学的生物化学家Jan Łyczakowski和英国剑桥大学的Raymond Wightman说,这种能力可能与树的大原纤维、长线状的细胞壁成分束和纤维素的大小有关,这些纤维比硬木树的大原纤维大得多。

这一发现可能为开发新的碳储存方法铺平道路。

“众所周知,这两种郁金香树种在锁定碳方面都非常有效,它们扩大的大原纤维结构可能是一种适应,可以帮助它们在大气碳的可用性减少时更容易捕获和储存更多的碳。Łyczakowski解释道.

“郁金香树最终可能对碳捕获种植园有用。一些东亚国家已经在使用鹅掌 楸种植园可以有效地锁住碳,我们现在认为这可能与其新颖的木材结构有关。

一棵郁金香树(Liriodendron tulipifera)在剑桥大学植物园。(凯西·格鲁布(Kathy Grube))

郁金香树有两种,Liriodendron tulipiferaLiriodendron chinense,它们的谱系可以追溯到 3000 到 5000 万年前,当时他们从木兰属。

大约在同一时间,大气中的二氧化碳含量迅速而急剧地减少,研究人员说这可能与Liriodendron的出现有关。

“这个,”Łyczakowski解释道,“可能有助于解释为什么郁金香树在碳储存方面非常有效。

郁金香树的花朵和叶子Liriodendron tulipifera.(卡特琳·雷·舒马科夫/Moment/盖蒂图片社)

大原纤维可以在木本植物的次级细胞壁中找到,这是其解剖结构的一个关键特征。这些次级细胞壁是在初级细胞壁形成后铺设的,负责加强植物的结构。

这是可以找到大部分植物木质生物质的地方,但我们对此知之甚少。

Łyczakowski和他的同事在一项研究过程中发现了这些植物的结构演变,包括松树和针叶树等软木植物,以及橡树和桦树等硬木。

他们使用了扫描电子冷冻显微镜(cryo-SEM)观察 33 种植物的细胞壁,使其尽可能接近其自然状态。这意味着要采伐木材,保存它,并对其进行数小时的成像,以观察它在生活中的样子,而不是我们经常看到的枯木的干燥和干燥状态。

三种不同类型木材的超微结构,使用冷冻扫描电镜成像。(Jan J Lyczakowski 和 Raymond Wightman)

该研究表明,被子植物(开花植物)和裸子植物(种子生产植物)并不总是明确的。

除了发现了一种新的木材外,研究人员还发现了两种裸子植物格内图姆具有与木质被子植物相同的次生细胞壁结构的属。

这对夫妇说,这是趋同进化的一个例子,其中不同的物种独立发展出相同的特征。这些发现共同为植物细胞壁的组成与木材的纳米结构之间的进化关系提供了新的见解。

这些发现对从生物学到工程学等领域都有影响。

“木材的主要组成部分是次级细胞壁,正是这些细胞壁的建筑赋予了木材建筑所依赖的密度和强度,”Łyczakowski说道.

“次级细胞壁也是生物圈中最大的碳储存库,这使得了解它们的多样性对于推进我们的碳捕获计划以帮助缓解碳捕获变得更加重要气候变化."

该研究已发表在新植物学家.

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