공촛점 래맨 현미경에 따라 방법은 레이블이없는 식물 세포 벽에 리그닌의 시각화 및 다른 조직, 표본 또는 수종의 lignification의 비교를 내실수 것을 제공됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
회의 성장 에너지를 안전하게 요구하고 효율적으로 눌러 글로벌 도전입니다. 따라서, 비용 효과적이고 지속 가능한 해결책을 찾기 위해 추구하고 바이오 연료 생산에 대한 연구는 시사하고 중요한 작업이되고있다. 리그노셀룰로오스성 바이오 매스는 액체 바이오 연료 1-6로 변환을 위해 바이오 매스의 주요 원천이 될 태세이다. 그러나, 비용 효과적이고 효율 저하 이러한 식물 세포 벽 재료의 말을 안들음는 바이오 연료와 화학 물질 4의 생산에서 사용하기위한 주요 장애를 제공합니다. 특히, 리그닌, 복잡하고 불규칙적인 쓰임새 phenylpropanoid heteropolymer는 리그노셀룰로오스성 바이오 매스의 postharvest 해체에 문제가된다. 바이오 연료를위한 바이오 매스 전환 예를 들어, 발효 7 간단한 설탕 생산하기위한 프로세스에서 당화을 억제. 산업 목적으로 식물 바이오 매스의 효과적인 사용은 식물 세포 벽이 lignified되는 범위에 크게 의존 사실이다. 리그닌의 제거 비용과 제한 요인 8 리그닌 따라서 세포 벽 변환을 개선하기 위해 주요 식물 육종 및 유전 공학의 대상이 될 가지고있다.
식물 세포 벽의 lignification의 정확한 빠른 특성을 허용 분석 도구는 사육 인구의 다수를 평가하기위한 점점 중요한된다. 같은 리그닌과 같은 기본 구성 요소의 분리를위한 추출 절차는 크게 화학 및 구조 변경에 대해 9-11 데리고, 불가피하게 파괴하고 있습니다. 원위치 방법으로 분석 화학 따라서 리그노셀룰로오스성 물질의 구성 및 구조 특성에 대한 소중한 도구입니다. 래맨 현미경은 레이저 광자의 에너지에 변화가 분자 진동과 관련되는 레이저에서 그런식으로, 단색 광의 탄력이나 래맨 산란에 의존하고 시료의 고유 라벨 무료 분자 "지문"을 제시하는 기술입니다 . 래맨 현미경 원래 상태로 가까이에있는 화학 성분과 분자 구조에 대한 통찰력을주는 최소한의 샘플 준비 비 파괴적이고 비교적 저렴한 측정을 여유가 있습니다. 공촛점 래맨 현미경으로 화학 이미징는 이전에 다음 ID로 셀룰로오스와 나무 세포 벽 12-14에서 리그닌의 공간적 분포의 시각화에 사용되고 있습니다. 이러한 이전 결과를 바탕으로, 우리는 최근 야생 유형 및 리그닌 - 결함 유전자 변형 포풀러스 trichocarpa (블랙 커튼 우드) 줄기 나무 15 lignification을 비교하는이 방법을 채택했습니다. 1600 및 1,700cm -1, 리그닌 신호 강도와 현지화 사이의 스펙트럼 영역에서 리그닌 래맨 밴드에게 16,17 분석은 현장에 매핑되었습니다. 우리의 접근 방식은 리그닌 함량의 차이, 지역화, 그리고 화학 성분을 시각. 최근, 우리는 18 하위 μm의 해상도는 가로 Arabidopsis thaliana의 세포 벽 고분자의 래맨 이미지를 보여주었다. 여기,이 방법은 얼룩이나 조직의 상표없이 식물 세포 벽에 리그닌의 시각화 및 다른 조직, 표본 또는 수종의 lignification의 비교를 affording 제공됩니다.
프로토콜
1. 샘플 준비
- 마이크로톰에 수산화 식물 표본, 예를 들어 포플러 나무의 줄기 또는 Arabidopsis thaliana의 줄기를 탑재합니다.
- 기본 조직의 얇은 부분을 (일반적으로 20 μm의 두께) 그만둬.
- 유리 현미경 슬라이드에 공장 섹션을 전송합니다.
- D 2 O의 공장 섹션을 만끽하고 D 2 O.의 증발을 방지하기 위해 현미경 슬라이드에 밀폐되어 유리 커버 슬립과 커버 공장 부분은 이제 이미지 준비 또는 그것은 나중에 사용하기 위해 저장할 수 있습니다.
2. 샘플 측정
- 현미경 목표 및 / 또는 커버 슬립에 침지 기름을 적용합니다.
- 장소 및 현미경 목표가 직면하고있는 커버 슬립과 현미경의 압전 스캔 단계에서 현미경 슬라이드를 확보.
- 높은 수치 조리개 침지 현미경 목표를 사용하여 커버 슬립 (100x, NA = 1.40)를 통해 샘플을보고 관심 샘플 영역을 찾습니다.
- 다른 모든 실험실과 현미경 광원을 전환 후, 위치 - 해결 microspectroscopic 측정이 10-30 MW의 전형적인 전원 (과 샘플에 CW - 레이저에서....
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토론
리그노셀룰로오스성 자료는 계층적 구조 및 구성 모두에 관한 이기종입니다. 화학 감도, 공간 해상도, 그것을 깊이 특성 분석 도구에 대한 기본 컨텍스트에서 해당 콘텐츠를 통찰력 바람직한된다주세요. 설명한 방법은 리그닌, 자연 상태로 가까이에 얼룩이나 샘플의 라벨없이 하위 μm의 공간입니다 해상도 리그노셀룰로오스성 식물 바이오 매스의 lignification 비교의 시각을 내실수가 있었죠. 그것은 최소한의 샘플 준비가 필요하며 측정이 아닌 파괴와 비교적 저렴합니다. 방법은 사육 인구의 다수와 관련된 lignification을 평가에 유용할 수 있습니다. 리그닌 이외에 래맨 스펙트럼은 또한 포괄적인 분석에 포함될 수있는 스펙트럼 셀룰로오스의 지문과 hemicelluloses을 포함합니다.
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공개 사항
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
감사의 글
우리는 결실 협력하고 도움 토론 앤드류 캐롤, 밝은 Chaibang, Purbasha 사카르 (에너지 Biosciences 연구소, 버클리), 바람 파빈 (로렌스 버클리 국립 연구소)와 빈센트 L. 치앙 (노스캐롤라이나 주립 대학)을 주셔서 감사합니다. 이 작품은 에너지 Biosciences 연구소에 의해 지원되었다. 분자 파운드리에서 근무가 계약 번호 DE - AC02 - 05CH1123에 따라 에너지의 미국학과의 과학 오피스, 기본 에너지 과학 사무소에 의해 지원되었다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 현미경 슬라이드 | |||
| 커버 슬립 | |||
| D2O | |||
| 매니큐어 | |||
| 침유 | |||
| 핀셋 | |||
| 끝이 뾰족한 붓 | |||
| 마이크로톰 | |||
| 공초점 라만 현미경 |
참고문헌
- Herrera, S. Bonkers about biofuels. Nat Biotechnol. 24, 755-760 (2006).
- Himmel, M. E. Biomass recalcitrance: Engineering plants and enzymes for biofuels production. Science. 315, 804-807 (2007).
- Pauly, M., Keegstra, K.
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재인쇄 및 허가
