用AFM原子力显微镜分析植物细胞壁

 新闻资讯     |      2022-04-24 13:37:37

原子力显微镜是一种强大的植物细胞壁成像工具,可以研究它们的结构和微纤维的方向。这种类型的分析提供了对造纸和纸浆行业有用的见解。

宾夕法尼亚州立大学生物学系和木质纤维素结构与形成中心的研究人员发表了一篇题为“多通道原子力显微镜成像的初级植物细胞壁中纤维素微纤维和基质多糖的空间组织”的论文。

研究植物细胞壁的结构

AFM原子力显微镜与互补电子显微镜一起用于表征洋葱鳞表皮的外(周)细胞壁的纳米级和中级结构。这是一个模型系统,用于研究与细胞壁力学相关的壁结构。

表皮壁由大约 100 个薄片组成,每个薄片大约 100 个。40纳米厚。这些包含 3.5 nm 宽的纤维素微纤维,在薄片内以共同方向取向,相邻薄片之间变化约 30 至 90°。壁具有交叉的聚层板结构,而不是螺旋形的。

对新沉积的壁面进行了高分辨率原子力显微镜图像的蒙太奇。这些表明单个微原纤维合并进出微原纤维束的短区域,形成网状网络。薄片内的微纤维方向在整个细胞表面上没有逐渐或突然改变;他们被发现在外墙上是一致的。

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高分辨率 AFM原子力显微镜 图像的蒙太奇显示广泛的微纤维束。微纤维合并进出束,形成网状网络。

当通过 FESEM 成像时,壁表面上的一层果胶掩盖了下面的纤维素微纤维。然而,使用 原子力显微镜,它们是可见的。AFM原子力显微镜能够通过水合壁的软基质成像。

基于原子力显微镜的纳米机械映射揭示了纳米尺度上细胞壁刚度和粘附性的显着异质性。在较硬的微纤维的背景下,颜色编码和组合图突出了软质和刚性基质聚合物的空间分布。

结果提供了接近天然状态的初级细胞壁的多尺度结构信息,无需化学提取或脱水。这对单轴和双轴延伸过程中不同薄片中的微纤维运动有影响。

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显示细胞壁聚合物分布异质性的多通道 AFM 图像:(a)洋葱表皮壁的高度图像。(b) PeakForce 误差图像、(c) 模量图、(e) 变形图和 (g) 同时捕获的同一区域的粘附图。(d) 从 (a) 和 (c) 合并而来。空心箭头指向具有低模量的柔性微纤维。椭圆表示非纤维状刚性区域。(f) 从 (a) 和 (e) 合并而来。(h) 从 (a) 和 (g) 合并而来。