解析松木腐朽机制:热解气质联用技术助力探寻木材真菌侵染标记物

【字体: 时间:2025年03月04日 来源:European Journal of Forest Research 2.6

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  研究人员利用热解气相色谱 - 质谱法(Py - GC/MS)研究松木腐朽,发现含氮热解产物或可作真菌侵染标记物。

  木材是地球上分布最为广泛的生物质来源,其生物降解过程在森林生态系统中起着至关重要的作用,对森林生态服务功能有着深远影响。因此,开发新型快速且可靠的早期木材微生物侵染识别方法,对于预防大规模森林林分死亡意义重大。棕色腐朽(brown rot)的机制主要基于分解剂的作用,这些分解剂能够降解纤维素(cellulose)和半纤维素(hemicelluloses),而木质素(lignin)几乎不会受到攻击。在棕色腐朽初期,就能观察到纤维素链的强烈断裂。到了腐朽后期,纤维素和半纤维素几乎完全被降解。然而,纤维素链在初期的断裂就会导致木材强度显著下降。与棕色腐朽不同,白色腐朽(white rot)能够彻底降解木材结构,因为它还可以分解木质素。此外,由于细胞壁成分的分解机制不同,白色腐朽中纤维素的降解速度相对较慢。
研究人员采用热解气相色谱 - 质谱法(Py - GC/MS),对生长在西伯利亚东部克拉斯诺亚尔斯克地区北部的受腐朽感染的西伯利亚松树和健康松树生长轮细胞壁中的全纤维素(holocellulose)和木质素进行热解后成分变化分析。通过对健康树木和受抑制树木热解产物的对比分析,发现受抑制树木木材中的木质素含量减少。Py - GC/MS 技术还在受抑制木材中鉴定出了含氮热解产物,且这些产物的组成似乎与全纤维素热解产物相关。有趣的是,并非所有的木质素基团都会被真菌破坏。被破坏的主要是苯类和酚类物质,而在发现含氮热解产物的树木年轮中,紫丁香基和愈创木基类型的木质素相对含量有所增加。这很可能是由于真菌攻击导致木质素 - 碳水化合物复合物中半纤维素与木质素之间的化学键断裂。研究人员认为,所鉴定出的含氮热解产物或许可以作为标记物,用于发现木材上肉眼难以察觉的真菌来源。
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