Studie visar hur fiber formar strukturen hos växtcellväggar

Hemligheten för hur fiber formar strukturen hos växtcellväggar har avslöjats, med potentiellt omfattande tillämpningar, allt från kost och hälsa till jordbruk.

Forskare från University of Queensland och KTH Royal Institute of Technology i Sverige har avslöjat mekaniken för hur växtcellväggar balanserar styrka och styvhet som cellulosa ger med dess förmåga att sträcka och komprimera.

UQ -chef för Center for Nutrition and Food Sciences Professor Mike Gidley sa att laget identifierade att en familj av cellväggspolymerer - hemicelluloser - spelade en avgörande roll för att balansera behovet av stelhet med flexibiliteten att böja utan att bryta.

Denna upptäckt är viktig för att förstå kostfiberegenskaper i näring, men även för tillämpningar inom medicin, jordbruk och en rad andra industrier. Växter har inget skelett, och deras strukturer kan sträcka sig från mjuka, diskett gräs till den majestätiska arkitekturen i ett eukalyptsträd, med de viktigaste skillnaderna i deras cellväggs fiberstrukturer . "

Mike Gidley, Professor och direktör, Center for Nutrition and Food Sciences, University of Queensland

Mångfalden av växtstrukturer beror på de tre grundläggande byggstenarna i växtfiber - cellulosa, hemicellulosa och ligniner - i växtcellväggarna.

"Ligniner ger vattentätning i träfiber och cellulosa är det styva ställningsmaterialet i nästan alla växttyper, men hemicellulosas mekaniska funktion var något av ett mysterium, "Professor Gidley sa.

Professor Gidley och Dr Deirdre Mikkelsen, i samarbete med Dr Francisco Vilaplana vid KTH:s Wallenberg Wood Science Center, experimenterade med två huvudkomponenter av hemicellulosa - med dramatisk effekt.

"Vi testade egenskaperna hos cellulosa när vi tillsatte olika proportioner av de två komponenterna, och fann att 'mannans' förbättrade kompressionen medan 'xylaner' drastiskt ökar dess stretchighet, "Dr Mikkelsen sa.

"Vi genererade modifierat cellulosamaterial i laboratoriet som kunde sträckas till dubbelt så lång vilolängd - motsvarande att titta på ett vått pappersark som sträcktes till det dubbla längden utan att riva."

Teamet sa att dess upptäckt hade många applikationer, inklusive vid sårvård och i konsistensen av växtfoder.

"Denna information är också av intresse för tarmmikrobiomforskning för att förstå mer om hur växtceller väggar, eller fiber, bryta ner i tarmen, "Professor Gidley sa.

"Komplex växtfiber bearbetas redan för applikationer med lågt värde, men högvärdiga material är vanligtvis tillverkade av ren (bakteriell) cellulosa.

"Vårt arbete skapar grunden för en ny cellulosakemi där xylaner och mannaner tillsätts för att göra kompositer med användbara egenskaper.

"Detta innebär nya möjligheter att utvecklas bättre, miljövänliga växtbaserade material, samt välja naturliga växtfibrer med önskvärda egenskaper inom jordbruk och mat. "

• Studien belyser behovet av vetenskaplig,
• PPI -användning kopplat till sämre resultat hos patienter med urotelcancer som behandlats med atezolizumab