הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה פשוטה ויעילה לזיהוי מטבוליטים של 2,4-דיברומופנול בצמחים.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
הפרוטוקול הנוכחי מתאר שיטה פשוטה ויעילה לזיהוי מטבוליטים של 2,4-דיברומופנול בצמחים.
גידולים חקלאיים עלולים להיחשף באופן נרחב למזהמים אורגניים, שכן הקרקע מהווה שקע מרכזי למזהמים המושלכים לסביבה. כך נוצרת חשיפה פוטנציאלית של בני אדם באמצעות צריכת מזונות שהצטברו במזהמים. הבהרת הספיגה והמטבוליזם של קסנוביוטיקה בגידולים חיונית להערכת הסיכון לחשיפה תזונתית בבני אדם. עם זאת, עבור ניסויים כאלה, השימוש בצמחים שלמים דורש ניסויים ארוכי טווח ופרוטוקולים מורכבים להכנת דגימות שיכולים להיות מושפעים מגורמים שונים. תרביות יבלות צמחיות בשילוב עם ספקטרומטריית מסות ברזולוציה גבוהה (HRMS) עשויות לספק פתרון לזיהוי מדויק וחוסך זמן של מטבוליטים של קסנוביוטיקה בצמחים, שכן הן יכולות למנוע הפרעה מהמיקרו-סביבה המיקרוביאלית או הפטרייתית, לקצר את משך הטיפול ולפשט את אפקט המטריצה של צמחים שלמים. 2,4-dibromophenol, מעכב בעירה טיפוסי ומשבש אנדוקריני, נבחר כחומר המודל בשל הופעתו הנפוצה בקרקע ופוטנציאל ספיגתו על ידי צמחים. כאן, יבלת צמחית הופקה מזרעי אספסיס ונחשף למדיום תרבית סטרילי המכיל 2,4-דיברומופנול. התוצאות הראו כי שמונה מטבוליטים של 2,4-dibromophenol זוהו ברקמות יבלת הצמח לאחר 120 שעות של דגירה. זה מצביע על כך 2,4-dibromophenol היה מטבוליזם במהירות ברקמות יבלת הצמח. לפיכך, פלטפורמת תרבית יבלת הצמחים היא שיטה יעילה להערכת ספיגה ומטבוליזם של קסנוביוטיקה בצמחים.
מספר גדל והולך של מזהמים אורגניים הושלכו לסביבה עקב פעילות אנתרופוגנית1,2, והקרקע נחשבת לכיור עיקרי עבור מזהמים אלה 3,4. המזהמים בקרקע יכולים להיקלט על ידי צמחים ולהיות מועברים פוטנציאלית לאורגניזמים ברמה טרופית גבוהה יותר לאורך שרשראות מזון, על ידי כניסה ישירה לגוף האדם באמצעות צריכת יבולים, וכתוצאה מכך להוביל לחשיפה לא מכוונת 5,6. צמחים משתמשים במסלולים שונים כדי לעכל קסנוביוטיקה לניקוי רעלים7; הבהרת חילוף החומרים של קסנוביוטיקה חשובה, שכן היא שולטת בגורלם האמיתי של מזהמים בצמחים. מכיוון שהמטבוליטים יכולים להיות מופרשים על ידי עלים (לאטמוספירה) או שורשים, קביעת המטבוליטים בשלבים המוקדמים מאוד של החשיפה ולכן מספקת את האפשרות לבדוק מספר רב של מטבוליטים8. עם זאת, מחקרים המשתמשים בצמחים שלמים דורשים ניסויים ארוכי טווח ופרוטוקולי הכנת דגימות מורכבים שיכולים להיות מושפעים מגורמים שונים.
תרביות יבלות צמחיות, אם כן, הן חלופה טובה לחקר חילוף החומרים של קסנוביוטיקה בצמח, שכן הן יכולות לקצר מאוד את זמן הטיפול. תרביות אלה שוללות הפרעות מיקרוביאליות ופירוק פוטוכימי, מפשטות את אפקט המטריצה של צמחים שלמים, מתקננות את תנאי הגידול ודורשות פחות מאמץ ניסיוני. תרביות יבלות צמחיות יושמו בהצלחה כגישה חלופית במחקרים מטבוליים של טריקלוזן9, נונילפנול10 וטבוקונזול8. מחקרים אלה הראו כי הדפוסים המטבוליים בתרביות יבלות היו דומים לאלה שבצמחים שלמים. מחקר זה מציע שיטה לזיהוי יעיל ומדויק של מטבוליטים של קסנוביוטיקה בצמחים ללא פרוטוקולים מורכבים וגוזלי זמן. כאן, אנו משתמשים בתרביות יבלות צמחיות בשילוב עם ספקטרומטריית מסות ברזולוציה גבוהה לניתוח מטבוליטים עם אותות בעוצמה נמוכה11,12.
לשם כך, תרחיפים של יבלת גזר (Daucus carota var. sativus) נחשפו ל-100 מיקרוגרם/ליטר של 2,4-דיברומופנול במשך 120 שעות בשייקר ב-130 סל"ד וב-26 מעלות צלזיוס. 2,4-דיברומופנול נבחר בשל פעילותו האנדוקרינית המשבשת13 והופעתו הנרחבת בקרקע14. המטבוליטים חולצו ונותחו על ידי ספקטרומטריית מסות ברזולוציה גבוהה. הפרוטוקול המוצע כאן יכול לחקור את חילוף החומרים בצמח של סוגים אחרים של תרכובות אורגניות שניתן ליונן.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הבחנה של יבלת גזר
הערה: Autoclave כל הציוד המשמש כאן ולבצע את כל הפעולות בשולחן עבודה מעוקר UV אולטרה נקי.
2. טיפול 2,4-דיברומופנול
3. הכנת מדגם
4. ניתוח אינסטרומנטלי
הערה: 2,4-dibromophenol וניתוחי המטבוליטים שלהם בוצעו על כרומטוגרף נוזלי אולטרה-ביצועי (UPLC) בשילוב עם ספקטרומטר מסות micrOTOF-QII המצויד ביינון אלקטרוספריי (ESI), הפועל במצב יונים חיוביים ושליליים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שלבי הפרוטוקול מתוארים באיור 1. בעקבות הפרוטוקול, השווינו את הכרומטוגרמה של תמצית יבלת הגזר מהטיפול ב-2,4-דיברומופנול לקבוצת הביקורת, ומצאנו שמונה פסגות ברורות שנמצאות בטיפול ב-2,4-דיברומופנול אך נעדרות בקבוצת הביקורת (איור 2). זה מצביע על כך שבסך הכל שמונה מטבוליטים של 2,4-דיברומופנול (M562, M545, M661, M413, M339, M380, M424 ו-M187) זוהו בהצלחה ביבלת גזר שטופלה ב-2,4-דיברומופנול. נוסף על כך, השיא של האב 2,4-dibromophenol (זמן שמירה = 0.85 דקות) לא נמצא בכרומטו...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול זה פותח כדי לזהות ביעילות את הביוטרנספורמציה של קסנוביוטיקה בצמחים. השלב הקריטי של פרוטוקול זה הוא התרבות של יבלת הצמח. החלק הקשה ביותר הוא התמיינות ותחזוקה של יבלת הצמח, מכיוון שהיבלת הצמחית נגועה בקלות ומתפתחת לרקמות הצמח. לכן, חשוב לוודא כי כל הציוד המשמש הוא autoclaved, וכל הפעולות מבוצעות בתנאים אספטיים. ההבחנה והתחזוקה של יבלת הצמח צריכה להיעשות בחושך כדי למנוע צמיחה אוטוטרופית ופיתוח יתר. בנוסף, המינון והסוגים של פיטוהורמונים המוספים למדיום הטרשת הנפוצה הם קריטיים לדיפרנציאל של יבלת הצמח, אשר צריך לקחת בח...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (21976160) ופרויקט מחקר יישומי טכנולוגיית רווחה ציבורית במחוז ג'ג'יאנג (LGF21B070006).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2,4-דיכלורופנוקסיצטית חומצה | WAKO | 1 מ"ג/ליטר | |
| 20% H2O2 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 10011218-500 מ"ל | |
| 4-n-NP, >99% | Dr. Ehrenstorfer GmbH | ||
| 4-n-NP-d4 | Pointe-Claire | ||
| 6-benzylaminopurine | WAKO | 0.5 מ"ג/ליטר | |
| 75% אתנול | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 1269101-500 מ"ל | |
| 7890A-5975 כרומטוגרפיית גז | Agilent | ||
| ACQULTY אולטרה ביצועים כרומטוגרפיה נוזלית | מים בקבוקוני | ||
| זכוכית ענבר | מים | ||
| חממת אקלים מלאכותית | Ningbo DongNan מעבדה ציוד ושות', בע"מ | RDN-1000A-4 | |
| אוטוקלאבים | STIK | MJ-Series | |
| C18 עמודה | ACQUITY UPLC BEH | ||
| צנטריפוגה | תרמו פישר | ||
| DB-5MS עמוד נימי | Agilent | ||
| Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 40071190-4L | |
| מייבש הקפאה | SCIENTZ | ||
| מטחנת רקמות בעלת תפוקה גבוהה | SCIENTZ | ||
| מתנול | סיגמא-אולדריץ' | ||
| MicrOTOF-QII ספקטרומטר מסה | Bruker Daltonics | ||
| Milli-Q מערכת | Millipore | MS1922801-4L | |
| Murashige & Skoog בינוני | HOPEBIO | HB8469-7 | |
| N-hexane | Sigma-Aldrich | H109658-4L | |
| מכשיר ניפוח חנקן | איזומרים AOSHENG | MD200-2 | |
| NP, >99% | Dr. Ehrenstorfer GmbH | ||
| Oasis HLB מחסניות | מים | 60 מ"ג/3 מ"ל | |
| מחקר פלוס | אפנדורף | 100-1000 ומיקרו; L | |
| זרעי גזר אצבע קטנה (Daucus carota var. sativus) | Shouguang זרע תעשיה ושות', בע"מ | ||
| רעידות חממות | שנחאי bluepard מכשירים ושות', בע"מ | THZ-98AB | |
| מחלץ שלב מוצק | AUTO SCIENCE | ||
| מכונת אולטרסאונד | ZKI | UC-6 | |
| שולחן עבודה מעוקר UV נקי במיוחד | AIRTECH |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.