芦笋和香草兰有什么共同点?如果您只看这两种植物的外观，那就没什么了不起。然而，当你观察内部时，它们的叶子比你想象的更相似——正如它们细胞壁的组成所揭示的那样。

通过研究植物细胞壁(植物细胞壁对于植物来说就像骨骼对于人类一样)，我们可以揭示植物的叶子和茎的实际构成方式。这正是哥本哈根大学研究小组在一项大型综合研究中所做的事情。通过这样做，他们创造了一些真正新颖的东西：来自 287 个物种的植物细胞壁成分的大型“参考目录”，广泛代表了整个植物界。

“开花植物成功地适应了世界上最不受欢迎和最恶劣的环境，部分原因在于它们的细胞壁的结构。它们为植物提供了机械结构，并确保了水分的内部运输。植物细胞壁由由许多不同的碳水化合物组成，每种碳水化合物都有独特的结构和功能——你可以把它们想象成玩具积木。” 丹麦自然历史博物馆的植物学家路易丝·伊萨格·阿尔 (Louise Isager Ahl) 说道，并继续说道：

“尽管人类严重依赖植物及其碳水化合物作为食物、建筑材料、衣服和药物，但我们对其精细结构的了解仍然相当有限。我们知道碳水化合物是自然界中最复杂的化学结构之一，但它们是如何产生的?它们如何组装，如何工作以及在过去几百万年中如何进化仍然很大程度上未知。”

通过分析 287 种不同植物物种的叶和茎组织，研究人员研究了超复杂的植物碳水化合物与其进化历史、生长形式和栖息地之间的联系。研究中包含的物种代表了植物生命树最重要的进化分支，从藻类到维管植物。

基因遗传比环境影响更大

研究人员的假设是，生长形式和栖息地也会影响植物细胞壁结构。例如，他们期望在遗传上相距遥远但生活在相同环境中的物种之间发现细胞壁组成的相似性。事实证明并非如此：

“举个例子，在典型的丹麦山毛榉森林中，你会发现山毛榉树、海葵、各种草和其他植物。由于它们共享相同的栖息地，所以很容易认为它们的结构也相似。但是，我们的分析表明，它们细胞壁的碳水化合物组成有很大不同。当我们将碳水化合物组成与植物的家族史、栖息地和生长形式进行比较时，我们可以看到，主要是它们的家族史决定了它们的个体结构。”路易丝·伊萨格·阿尔。

植物系的 Peter Ulvskov 教授补充道：“因此，植物的碳水化合物组成与其在族谱中的位置关系比与其栖息地和生长形式的关系更为密切。在这里，遗产比环境发挥着更重要的作用。”和环境科学。

相反，这也意味着形态上彼此相似或生活在相同类型栖息地的物种可以以非常不同的方式构建。一个很好的例子与科学家研究的一对多肉植物有关。

“其中，我们研究了两种多肉植物，即玉树(Crassula ovata)和玉项链(Peperomia rotundifolia)，它们都是常见的客厅植物，叶子彼此相似。然而，它们属于两个不同的科，当我们看看它们的碳水化合物，结果发现这两种植物的结构也非常不同，”路易丝·伊萨格·阿尔说。

定向植物育种

科学家们希望其他人能够利用他们免费提供的大型数据集以及他们最近在《植物、细胞与环境》杂志上发表的文章。 例如，细胞壁成分的目录可以用作农作物定向育种的起点。

“尽管植物的细胞壁是我们的食品、动物饲料、纺织品和其他材料的重要组成部分，但我们尚未以培育栽培植物为目标，以改善其细胞壁特性。例如，细胞壁决定了很大程度上“提高植物材料的消化率。细胞壁的定向育种可以提高动物饲料的质量和可持续性。现在有一个目录可以开始，”Peter Ulvskov 说。

此外，研究人员认为，该数据集对于研究气候适应植物来说是理想的。

“例如，当研究人员想要计划对他们以前从未研究过的植物群进行研究时，我们的数据可以用作百科全书或 参考数据库。例如，如果您想研究雨林中的植物物种如何、沙漠或荒原对干旱、高 CO 2水平或洪水等环境影响做出反应——该数据集可以用作基准，”Louise Isager Ahl 说。

此类知识很重要，因为气候变化可能会改变植物栖息地：

“我们现在面临的所有气候和环境变化都在挑战地球上的植物，从而也挑战着人类。因为我们深深依赖于植物的运作方式。如果我们要开发更有弹性的植物，重要的是我们了解它们生存或死亡的机制。在这里，了解它们的组成部分(细胞壁和碳水化合物的形式)起着关键作用，”Peter Ulvskov 总结道。