细胞壁作为植物重要的结构与组成部分，是生物质能源储存与开发的重要资源。在微观结构上，植物细胞壁位于原生质体外围，由相互连接的多糖、酚类聚合物和结构蛋白组成的复杂且ky开云手机版的网络结构，是植物细胞区别于动物细胞的重要特征之一。过去，对细胞壁成分的研究通常采用染料或荧光标记等方法对某一组分进行特异标记并成像，这类方法不仅耗费时间，也无法同时保留细胞壁多种成分的原位分布信息。红外光谱技术是常用的细胞壁非标记技术，可基于成分化学键红外吸收特征的差异对多种组分进行分析，但水分子的干扰使得红外光谱并不适用于活体植物研究。拉曼光谱是研究分子振动和鉴定化学结构的一类光谱研究方法，在成分检测过程中不受水的干扰，可以同时获取光谱和光学成像信息，进而对细胞壁进行非标记的无损原位成像，在植物细胞壁组分含量与沉积、组分转变检测等方面具有重要作用。

SCIENCE CHINA Life Sciences近日在线发表了ky开云手机版林金星团队题为“Single-cell characterization of major components of plant cell walls in situ by Raman spectroscopy”的研究论文。该研究以油松、水稻和麻风树等为材料，采用拉曼光谱技术包括共聚焦拉曼显微（Confocal Raman microscopy，CRM）以及受激拉曼散射（Stimulated Raman scattering，SRS）显微成像在单细胞水平上对细胞壁不同层次主要成分的含量和分布进行了原位检测。论文对一类新型木质素：C型木质素进行了实验测定以及密度泛函理论（Density-functional theory，DFT）计算，预测得到了C型木质素单体和二聚体的标准拉曼光谱并确定与苯环伸缩振动有关且具有强烈拉曼信号的1135 cm-1峰为C型木质素特征拉曼峰，同时在麻风树种皮中采用SRS确定了细胞壁不同层次中各类木质素单体的相对含量以及沉积分布规律。研究进一步采用主成分分析和聚类分析等方法对光谱数据进行优化分类，结果表明拉曼成像与聚类结果具有良好的相关性。综上所述，拉曼光谱技术可提供成分检测和原位成像，通过算法分析对光谱数据进行优化，这在大规模快速检测多种细胞壁成分方面具有显著优势。基于已建立的拉曼光谱检测与数据分析方法，对于准确提供多种成分的光谱信息，进而实现单细胞水平的原位非破坏性表征提供了新的可能性。

植物细胞壁主要成分的拉曼光谱检测和单细胞水平的原位成像

论文第一署名单位为北京林业大学，生物科学与技术ky开云（中国）硕士研究生李雨健、博士研究生沈微微为论文共同第一作者，北京林业大学林金星教授为论文通讯作者。国际竹藤中心马建锋研究员，北京林业大学材料ky开云（中国）宋国勇教授团队，北京航空航天大学王璞教授参与并协助了该项研究。该研究得到了国家自然科学基金，中央高校基本科研业务费、高等学校学科人才引进计划（111项目）等项目的资助。

作者：李雨健

审核：杜庆章