Studies on compression wood—Part I: Distribution of lignin in compression wood of red spruce (Picea rubens Sarg.)

Summary

Normal and compression wood from red spruce (Picea rubens Sarg.) and, to a limited extent, balsam fir (Abies balsamea (L.) Carr.) was subjected to treatment with hydrofluoric acid and decay by the brown rot fungiLenzites trabea Persoon ex Fries andLenzites saepiaria Wulfen ex Fries. The texture and distribution of the lignin remaining after these treatments were studied in transverse and longitudinal sections by electron microscopy. In agreement with previous investigations, the lignin in the secondary wall of normal tracheids was found to form a continuous network.

The results obtained with compression wood tracheids showed that there was an isotropic layer with a high lignin concentration located immediately insideS ₁, but that this region also contained polysaccharides which were probably oriented in a transverse direction with respect to the fiber axis. The inner part ofS ₂, containing the helical cavities, had a uniform distribution of lignin in the form of a continuous network. There was no evidence for a radial distribution of lignin in compression wood tracheids nor for the absence of lignin from the inner portion ofS ₂, as had been stated by earlier investigators.

The polysaccharides in the cell wall of the compression tracheids, and especially those located in the outer part ofS ₂, were partially inaccessible to both acids and fungi. The latter penetrated the wood both through the lumens and through the intercellular spaces.Lenzites saepiaria was by far the more efficient of the two fungi used.

Zusammenfassung

Normales Holz und Druckholz von Fichte (Picea rubens Sarg.) und zu einem kleineren Teil auch von Balsamtanne (Abies balsamea (L.) Carr.) wurde einer chemischen Behandlung mit Flußsäure unterworfen sowie dem Angriff durch die BraunfäulepilzeLenzites trabea Pers. e. Fr. undLenzites saepiaria Wulf. e. Fr. ausgesetzt. In einer anschließenden elektronenmikroskopischen Untersuchung wurden an Quer- und Längsschnitten Textur und Verteilung des verbliebenen Lignins beobachtet. Übereinstimmend mit früheren Untersuchungen wurde festgestellt, daß das Lignin in den Sekundärwänden normaler Tracheiden ein zusammenhängendes Netzwerk bildet.

In den Druckholztracheiden konnte man eine isotrope Schicht mit hoher Ligninkonzentration beobachten, die unmittelbar an die Innenseite derS ₁ anschließt, ferner daß in dieser Zone ebenso Polysaccharide enthalten sind, die wahrscheinlich, im Verhältnis zur Faserlängsachse, quer orientiert liegen. Der innere, schraubenförmige, Kavitäten enthaltende Teil derS ₂ wies wiederum eine gleichmäßige Ligninverteilung in Form eines zusammenhängenden Netzwerkes auf. Es waren weder Hinweise auf eine radiale Verteilung des Lignins in den Druckholztracheiden, noch solche auf ein Nichtvorhandensein von Lignin in der Innenschicht derS ₂ vorhanden, wie dies früher von verschiedenen Autoren festgestellt worden war.

Die Polysaccharide in den Zellwänden der Druckholztracheiden, besonders jene im äußeren Teil derS ₂ blieben teilweise unangegriffen, sowohl von der Säure als auch von den Pilzen. Die Pilze durchdrangen das Holz durch die Zellumina und durch die Interzellularen.Lenzites saepiaria besaß von den beiden Pilzen die wesentlich größere Zerstörungskraft.