近日賓夕法尼亞州立大學(xué)Esther?W.Gomez教授在NATURE?COMMUNICATIONS上發(fā)表了題為“Preferred?crystallographic?orientation?of?cellulose?in?plant?primary?cell?walls”的研究性文章，該文章提出了纖維素晶體以前從未報(bào)道過的紋理化取向排列，并且這與植物初生細(xì)胞壁微纖維纏繞的主要假設(shè)相矛盾。

生長中的植物細(xì)胞壁是動(dòng)態(tài)的，它是由纖維素、半纖維素、果膠和結(jié)構(gòu)蛋白組成的異質(zhì)水合網(wǎng)絡(luò)。細(xì)胞壁中這些成分的空間組織是決定植物各向異性生長和力學(xué)特性的重要因素。纖維素是地球上最豐富的生物聚合物，是一種多功能，富含能量的物質(zhì)，存在于植物，細(xì)菌，藻類和被膜的細(xì)胞壁中。眾所周知，纖維素是結(jié)晶的，但是目前還沒有解析出垂直于細(xì)胞壁平面的纖維素結(jié)晶的取向順序。而纖維素晶體的優(yōu)先取向排列是細(xì)胞壁的機(jī)械性質(zhì)，以及纖維素-纖維素和纖維素-基質(zhì)相互作用的重要決定因素。

本文中作者利用原位掠入射廣角X射線散射（GIWAXS）的方法探測洋蔥（Allium?cepa）、擬南芥（Arabidopsis?thaliana）和苔蘚（Physcomitrella?patens）的初生細(xì)胞壁中纖維素的優(yōu)選晶體取向，通過在平行和垂直于細(xì)胞壁平面的方向上進(jìn)行衍射，結(jié)果表明，GIWAXS可以將細(xì)胞壁中纖維素和表皮蠟晶體的衍射解耦。進(jìn)一步研究，由GIWAXS和X射線搖擺掃描組合構(gòu)造的極圖顯示，纖維素晶體具有良好的晶體取向，（200）和（110）平面優(yōu)先與細(xì)胞壁平行堆疊。

綜上所述，細(xì)胞壁組裝的規(guī)范假設(shè)微纖維是以隨機(jī)取向堆疊或以允許微纖維纏繞的方式堆疊，而在本文中，植物初生細(xì)胞壁的GIWAXS表明這種描述可能不正確。相反，作者報(bào)道了一種新型的纖維素組織，其中微纖維在其相對晶體取向方面具有一定的連貫性。同時(shí)，作者在洋蔥表皮，擬南芥下胚軸和苔蘚的初生細(xì)胞壁中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞壁生物合成的一般機(jī)制在某種程度上導(dǎo)致了這種纖維素晶體結(jié)構(gòu)。因此，在本文中，測量纖維素微晶相對于細(xì)胞壁平面的取向不僅揭示了以前沒有報(bào)道過的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)方面，而且還暗示了以前從沒有考慮過的細(xì)胞壁組裝的一個(gè)方面。最后，作者期望利用晶體結(jié)構(gòu)將納米和微觀尺度的纖維素結(jié)構(gòu)和微原纖維的中尺度組織和植物細(xì)胞壁的宏觀力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系起來。