04/08/2024
0Тюльпановое дерево (Фото: PAP/ADAM HAWAŁEJ)
Тюльпанные деревья имеют иную ультраструктуру древесины, чем другие изученные хвойные и лиственные породы – согласно анализу эволюции деревьев, проведенному учеными Ягеллонского университета и Кембриджского университета. Результаты исследования были опубликованы в четверг в журнале «Новый Фитолог».
По данным пресс-службы Ягеллонского университета, исследование эволюции деревьев проводили доктор Ян Лычаковский с кафедры биотехнологии растений факультета биохимии, биофизики и биотехнологии Ягеллонского университета и доктор Раймонд Вайтман из лаборатории Сейнсбери. Кембриджский университет.
Тюльпановые деревья в природе встречаются в Северной Америке (виды Liriodendron tulipifera), а также в Китае и Вьетнаме (виды Liriodendron chinense). Эти деревья высокие, некоторые превышают 60 м в высоту, и имеют одиночный прямой поздно ветвящийся ствол. Их красивая осенняя окраска является причиной их частого высаживания в садах, где они растут и в Польше.
Ученые из Польши и Великобритании использовали низкотемпературный электронный микроскоп, чтобы получить изображение ультраструктуры вторичных клеточных стенок, из которых состоит древесина. Исследователи проанализировали древесину 33 различных видов деревьев и кустарников, включая виды, важные для понимания эволюции растений, такие как Amborella trichopoda, избранные виды гнилых лоз и упомянутые тюльпанные деревья. Основной целью исследования было понять строение макрофибрилл — волокнистых структур диаметром 10-40 нм, из которых состоит древесина. Чтобы их измерить, им пришлось смотреть на древесину тестируемых образцов с увеличением, превышающим 50 000. раз.
По словам доктора Яна Лычаковского, первого автора исследования, работа показала, что макрофибриллы, образующие древесину единственных сохранившихся видов тюльпанного дерева – Liriodendron tulipifera и Liriodendron chinense, – отличаются от тех, которые присутствуют в хвойных и лиственных деревьях.
«Интересно, что тюльпановые деревья появились 30–50 миллионов лет назад, в то время, когда концентрация углекислого газа в атмосфере значительно падала. Мы считаем, что структура древесины тюльпанного дерева может быть адаптацией к удержанию углекислого газа, которого у растений было все меньше и меньше в ходе эволюции изучаемого нами вида”, – сказал ученый из Ягеллонского университета.
По мнению исследователей, оба вида тюльпанных деревьев очень хорошо улавливают углекислый газ из атмосферы, и обнаруженная ими структура древесины может позволить им это сделать. «Поэтому мы считаем, что лучшее понимание ультраструктуры древесины и ее биохимического состава может иметь решающее значение для понимания того, что ею движет и сколько углекислого газа может удерживаться в древесине», — отмечают они.
Образцы для исследования были получены из растений, произрастающих в «Живых коллекциях» ботанического сада Кембриджского университета при помощи куратора коллекции Маржо Эппл.
Доктор Рэймонд Вайтман, соавтор исследования из Кембриджского университета и руководитель отдела микроскопии лаборатории Сейнсбери, заявил, что помимо исследований тюльпанного дерева, работа учёных позволила им выявить множество интересных процессов в эволюции деревянной конструкции .
«Мы изучали живые ископаемые, такие как покрытосеменное растение Amborella trichopoda, что позволило нам обнаружить, что это растение, несмотря на его очевидное сходство с лиственными деревьями , все же имеет макрофибриллы, подобные тем, которые присутствуют у голосеменных растений, таких как лиственница, сосна или ель. Кроме того, мы обнаружили, что у голосеменных растений, таких как Gnetum gnemon или Gnetum edule, конвергентная эволюция привела к развитию ультраструктуры древесины, присущей лиственным деревьям. Для нас это было большой неожиданностью”, – признался ученый.
По его мнению, исследования, проводимые совместно с Ягеллонским университетом, подчеркивают важность ботанических садов и их коллекций для современной науки. «Мы не смогли бы провести эти эксперименты без легкого доступа к богатой коллекции Кембриджского ботанического сада и того факта, что высококлассный электронный микроскоп расположен в непосредственной близости от редко культивируемых видов растений, таких как амборелла, гнетум или другое живое ископаемое. который мы изучаем, Wollemia nobilis», — добавил доктор Вайтман.
Доктор Ян Лычаковски и доктор Рэймонд Вайтман анализировали образцы в лаборатории Сейнсбери Кембриджского университета, где исследователь из Ягеллонского университета находился в рамках стажировки, финансируемой программой SONATINA 3 Национального научного центра. Исследование финансировалось Национальным научным центром и Благотворительным фондом Гэтсби.
