为了更好地将植物转化为生物燃料，美国能源部劳伦斯·利弗莫尔实验室、劳伦斯·伯克利国家实验室以及国家可再生能源实验室的研究人员合作，采用多种显微技术，深入观察百日草叶片细胞的纳米尺度结构，揭示了这种常见花园植物的化学成分和细胞壁结构。该研究发表在《植物生理学》（Plant Physiology）杂志上。

百日草是一种常见的一年生草本植物，茎直立粗壮，表面粗糙。其幼苗叶片深绿色，富含叶绿体和单细胞，可在培养液中生长数天。在培养过程中，细胞形状改变，形成管状细胞，负责将水和矿物质从根部运输到叶片。其木质部含有大量纤维素和木质素，是生物燃料研究的重要对象。

纤维素是一种多糖，在酶的作用下可分解为醇类等化学成分，可替代传统燃料。要提高反应效率，需要在多个空间尺度上理解反应过程。同时，要获取糖分，必须克服细胞壁中木质素和纤维素结晶提供的疏水保护。植物中的两种重要聚合物——木质纤维素，难以溶解，耐化学试剂和机械损伤，是植物的结构组织。细胞壁中的木质素极难分解，因此科学家需要透彻了解细胞壁组织，以确定最佳分解方法。

过去，人们对植物细胞壁的详细三维分子结构知之甚少。此次，研究人员利用原子力显微镜、荧光显微镜和傅里叶变换红外光谱分析仪等不同显微技术，详细研究了百日草的细胞、细胞亚结构以及细胞壁的精细结构，甚至可以对单细胞进行化学成分分析。这对评估植物的各种化学反应和酶处理具有重要意义。

科学家表示，拥有在纳米尺度观察植物细胞表面的能力，并结合化学成分分析，可以大大提高人们对细胞壁分子结构的理解。同时，高分辨率的结构模型对于将生物质转化为液体燃料至关重要，可以加快人类利用木质纤维素生产生物燃料的进程。