Jak informuje Uniwersytet Jagielloński, dr Jan Łyczakowski z Zakładu Biotechnologii Roślin Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ oraz dr Raymond Wightman z Sainsbury Laboratory Cambridge University wykorzystali niskotemperaturowy mikroskop elektronowy, aby zobrazować ultrastrukturę wtórnych ścian komórkowych tworzących drewno. Naukowcy analizowali drewno 33 różnych gatunków drzew i krzewów, uwzględniając gatunki ważne dla poznania ewolucji roślin, takie jak Amborella trichopoda, wybrane gatunki gniotowców oraz tulipanowce.
"Głównym celem badań było poznanie struktury makrofibryl - włóknistych struktur o średnicy 10-40 nm tworzących drewno. Aby je zmierzyć, musieli patrzeć na drewno w badanych próbkach z powiększeniem przekraczającym 50 tys. razy" - przekazuje uczelnia.
- Wykazaliśmy, że makrofibryle tworzące drewno jedynych przetrwałych do dziś gatunków tulipanowca - Liriodendron tulipifera oraz Liriodendron chinense - jest inne niż to obecne w drzewach iglastych i liściastych. Co ciekawe, tulipanowce wyewoluowały 30-50 milionów lat temu w momencie, w którym atmosferyczne stężenie dwutlenku węgla znacznie spadało. Sądzimy, że struktura drewna tulipanowców może być przystosowaniem do zamykania dwutlenku węgla, którego rośliny miały coraz mniej w czasie, kiedy ewoluował badany przez nas gatunek - mówi dr Jan Łyczakowski, pierwszy autor badania opublikowanego właśnie w czasopiśmie "New Phytologist".
Tulipanowce w naturze występują w Ameryce Północnej (gatunek Liriodendron tulipifera) oraz w Chinach i Wietnamie (gatunek Liriodendron chinense). Drzewa te są wysokie, niektóre przekraczają 60 m wysokości i mają pojedynczy, prosty, późno rozgałęziający się pień. Ich jesienne ubarwienie jest powodem ich częstego sadzenia w ogrodach - w tym w Polsce.
- Oba gatunki tulipanowców są bardzo dobre w wychwytywaniu dwutlenku węgla z atmosfery, a odkryta przez nas struktura drewna może im to umożliwiać. Dlatego sądzimy, że lepsze poznanie ultrastruktury drewna oraz jego składu biochemicznego może być kluczowe, aby wiedzieć, co tym kieruje i jak duża ilość dwutlenku węgla może być zamykana w drewnie - wskazuje dr Jan Łyczakowski.
Próbki do badań pozyskano z roślin rosnących w zbiorze "Livng Collections" ogrodu botanicznego Uniwersytetu w Cambridge z pomocą kuratorki kolekcji Margeaux Apple. Dr Jan Łyczakowski i dr Raymond Wightman analizowali próbki w Sainsbury Laboratory Cambridge University, w którym badacz z UJ przebywał w ramach stażu finansowanego z programu SONATINA 3 Narodowego Centrum Nauki.
- Nasze badania były możliwe tylko i wyłącznie dzięki temu, że instytut znajduje się w sercu ogrodu botanicznego. Analizowaliśmy świeże, uwodnione próbki drewna, aby obrazować natywną, naturalną strukturę makrofibryl. W tym celu zbieraliśmy preparaty wcześnie rano i często prowadziliśmy eksperymenty do późnych godzin wieczornych, wykorzystując w pełni możliwości mikroskopu elektronowego - relacjonuje dr Raymond Wightman, współautor badań z Uniwersytetu w Cambridge oraz kierownik działu mikroskopii w Sainsbury Laboratory. - Oprócz badań nad tulipanowcem nasza praca zidentyfikowała wiele ciekawych procesów w ewolucji struktury drewna. Przebadaliśmy żywe skamieniałości, takie jak okrytozalążkowa Amborella trichopoda, co pozwoliło nam odkryć, że roślina ta, mimo oczywistego podobieństwa do drzew liściastych, wciąż ma makrofibryle takie jak te obecne w roślinach nagozalążkowych, jak np. modrzew, sosna lub świerk. Dodatkowo odkryliśmy, że w nagozalążkowych gniotowcach, takich jak Gnetum gnemon lub Gnetum edule, ewolucja zbieżna doprowadziła do powstania ultrastruktury drewna obecnej w drzewach liściastych. To było dla nas duże zaskoczenie - przyznaje naukowiec.
Dr Wightman podkreślił, że te badania pokazują, jak dużą rolę dla współczesnej nauki mają ogrody botaniczne i ich zbiory. badacze nie mogliby przeprowadzić tych eksperymentów bez łatwego dostępu do bogatej kolekcji ogrodu botanicznego w Cambridge oraz tego, że wysokiej klasy mikroskop elektronowy znajduje się zaraz obok rzadko uprawianych gatunków roślin.
Badania finansowane były ze środków Narodowego Centrum Nauki oraz The Gatsby Charitable Foundation.
Promienie słoneczne mogą powodować nowotwór skóry. Jak się chronić?
