Interactions between callose and cellulose revealed through the analysis of biopolymer mixtures.
Interactions between callose and cellulose revealed through the analysis of biopolymer mixtures.
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DOI：
10.1038/s41467-018-06820-y
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发表时间：
2018-10-31
影响因子：
16.6
通讯作者：
Benitez-Alfonso Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Abou-Saleh RH;Hernandez-Gomez MC;Amsbury S;Paniagua C;Bourdon M;Miyashima S;Helariutta Y;Fuller M;Budtova T;Connell SD;Ries ME;Benitez-Alfonso Y
（1，3）-β-葡聚糖的性质（即，胼胝质）尽管在植物发育和防御中很重要，但在很大程度上仍不为人所知。在这里，我们使用（1，3）-β-葡聚糖和纤维素的混合物，在离子液体溶液和水凝胶中，作为代理来了解胼胝质的物理机械性质。我们表明，在胼胝质添加后，纤维素水凝胶的刚度降低的程度比理想混合规则（即，单个组分的性质的加权平均值）。与此相反，屈服行为后的弹性极限是更具延展性的纤维素-胼胝质水凝胶相比，在100%的纤维素水凝胶的突然故障。混合离子液体溶液中的离子的粘弹性行为和扩散强烈表明聚合物之间的相互作用。傅立叶变换红外分析表明，这些相互作用影响水凝胶和细胞壁中的纤维素组织。我们的结论是，聚合物的相互作用改变胼胝质纤维素混合物的性质超出了理想的混合。尽管（1，3）-β-葡聚糖在植物发育和防御中具有重要作用，但其性质仍不清楚。在这里，作者发现添加（1，3）-β-葡聚糖增加了纤维素的柔韧性及其对高应变的弹性，这是一种源于分子水平相互作用的效应。
The properties of (1,3)-β-glucans (i.e., callose) remain largely unknown despite their importance in plant development and defence. Here we use mixtures of (1,3)-β-glucan and cellulose, in ionic liquid solution and hydrogels, as proxies to understand the physico-mechanical properties of callose. We show that after callose addition the stiffness of cellulose hydrogels is reduced at a greater extent than predicted from the ideal mixing rule (i.e., the weighted average of the individual components’ properties). In contrast, yield behaviour after the elastic limit is more ductile in cellulose-callose hydrogels compared with sudden failure in 100% cellulose hydrogels. The viscoelastic behaviour and the diffusion of the ions in mixed ionic liquid solutions strongly indicate interactions between the polymers. Fourier-transform infrared analysis suggests that these interactions impact cellulose organisation in hydrogels and cell walls. We conclude that polymer interactions alter the properties of callose-cellulose mixtures beyond what it is expected by ideal mixing. Despite their importance in plant development and defence the properties of (1,3)-β-glucan remain largely unknown. Here, the authors find that addition of (1,3)-β-glucans increases the flexibility of cellulose and its resilience to high strain, an effect originating in molecular level interactions.
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