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Chemical pretreatment of Thuja occidentalis tree rings: implications for dendroisotopic studies

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Abstract:

Whether or not extractives, lignin, and (or) hemicelluloses, all of which have specific isotopic signatures, should be removed prior to dendroisotopic analysis is still debated. This study reports the range of modern tree-ring 13C values of cellulose from Thuja occidentalis L., a species that has been under-utilized in dendroisotopic research despite its broad distribution and great longevity in North America. The main objective of the study was to recommend a wood component from T.occidentalis to isolate for future 13C dendroisotopic analyses. Annually resolved tree-ring decadal segments common to eight T.occidentalis trees were excised from cross sections and homogenized. The tree-ring decadal segment from each tree was then chemically processed from untreated whole wood to extractive-free wood, to holocellulose, and to α-cellulose. Subsamples were analyzed for 13C, percent carbon, and percent yield after each stage of chemical treatment. We recommend that holocellulose be extracted for T. occidentalis, as the α-cellulose yield may be too low when tree-ring samples are very small. The 13C values for T. occidentalis tree rings were found to be enriched with respect to those for needle-leaved conifers but in close agreement with those reported in the literature for other scale-leaved evergreens.

Un débat est actuellement en cours à savoir si les produits d’extraction, soit la lignine et les hémicelluloses, qui ont tous une signature isotopique spécifique, devraient être éliminés avant de procéder à l’analyse dendroisotopique. Cette étude rapporte l’étendue des valeurs de 13C de la cellulose dans les cernes récents du Thuja occidentalis L., une espèce sous-utilisée en recherche dendroisotopique malgré sa vaste distribution et sa grande longévité en Amérique du Nord. L’objectif principal de cette étude était de recommander une composante du bois de T. occidentalis à isoler pour les futures analyses dendroisotopiques de 13C. Les cernes annuels correspondant aux mêmes 10 années ont été prélevés sur des sections radiales de huit T. occidentalis. Les tissus de chaque groupe de 10 cernes ont été homogénéisés et traités chimiquement pour obtenir du bois exempt de produits d’extraction, de l’holocellulose et de l’alpha-cellulose. Des sous-échantillonsont été analysés pour déterminer la valeur de 13C, le pourcentage de C et le pourcentage de rendement après chaque étape du traitement chimique. Nous recommandons l’extraction de l’holocellulose dans le cas de T. occidentalis étant donné que le rendement de l’alpha-cellulose pourrait être trop faible dans les cas où le volume des échantillons de cernes annuels est très faible. Nous avons trouvé que les valeurs de 13C des cernes de T. occidentalis sont plus élevées comparativement aux conifères qui ont des feuilles aciculaires mais très près des valeurs rapportées dans la littérature pour les autres conifères qui ont des feuilles squamiformes.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2009

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