Method Article

واحد الإنتاجية التكميلية التقنيات التحليلية عالية الدقة لوصف خليط معقد من المواد العضوية الطبيعية

DOI:

10.3791/59035

⸱

January 7th, 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Environmental Molecular Sciences Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory, 2Department of Soil, Water and Environmental Science, University of Arizona, 3Department of Earth Ocean and Atmospheric Sciences, Florida State University, 4Bruker Daltonics Inc., 5Biological Sciences Division, Pacific Northwest National Laboratory

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويصف هذا البروتوكول سرعة نقل واحد للتقنيات التحليلية واوميكس تكميلية بلغت ذروتها في توصيف إقران تماما من المواد العضوية الطبيعية والبروتينات الميكروبية في النظم الإيكولوجية المختلفة. ويسمح هذا النهج مقارنات قوية لتحديد المسارات الأيضية والتحولات الهامة لوصف إنتاج غازات الدفيئة والتنبؤ بالاستجابات للتغير البيئي.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المواد العضوية الطبيعية (حركيا) يتكون من خليط معقد جداً الآلاف من المركبات العضوية فيها، تاريخيا، ثبت أن من الصعب على تميز. ومع ذلك، فهم عناصر التحكم الديناميكية الحرارية والحركية في إنتاج الغاز ([CO2] غاز ثاني أكسيد الكربون والميثان [CH4]) الدفيئة الناتجة عن تحلل النوم، وصف المستوى الجزيئي مقرونا الميكروبية ومن الضروري تحليل البروتين. علاوة على ذلك، المتوقع أن التشويش النظم الإيكولوجية الطبيعية، ويحتمل أن تكون مزعجة التفاعلات المعقدة التي تؤثر على الإمدادات الركازات العضوية والكائنات الحية الدقيقة تؤدي التحولات المناخ والتغيرات البيئية. سوف يكون وصف جزيئي مفصلة من المواد العضوية، الميكروبية البروتيوميات، ومسارات والتحولات التي هي تتحلل المواد العضوية اللازمة للتنبؤ باتجاه وحجم الآثار المترتبة على التغييرات البيئية. توضح هذه المقالة إنتاجية منهجية لتوصيف المستقلب شاملة في عينة واحدة من الحقن المباشر فورييه تحويل أيون سيكلوترون الرنين الكتلي (فتيكر مللي ثانية)، الفصل اللوني للغاز الطيف الكتلي (GC-MS)، مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (الرنين المغناطيسي النووي) واللوني السائل الطيف الكتلي (LC-MS) وتحليل البروتينات. ويؤدي هذا النهج dataset إقران تماما مما يحسن الثقة الإحصائية لاستنتاج مسارات تحلل المواد العضوية و أول أكسيد الكربون الناتج2 و CH4 معدلات الإنتاج واستجاباتها لاضطراب البيئة. وهنا نقدم نتائج تطبيق هذا الأسلوب للنوم عينات جمعت من الأراضي الخثية؛ ومع ذلك، البروتوكول تنطبق على أي عينة النوم (مثلاً، الخث، تربة الغابات، الرواسب البحرية، إلخ).

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

على الصعيد العالمي، تقدر الأراضي الرطبة لاحتواء Pg 529 من الكربون (C)، غالباً ما ج العضوية المدفونة في رواسب الخث1. حاليا، هذه الأراضي الخثية العمل كبالوعة صافية ج، عزل تيراغرام ج 29 ص-1 في أمريكا الشمالية وحدها1. غير أن الاضطرابات البيئية مثل تجفيف والحرائق والجفاف ودرجات الحرارة الأكثر دفئا يمكن أن يعوض هذا الحوض ج بزيادة تحلل المادة العضوية أدى إلى زيادة الخسائر ج عبر غازات الدفيئة (ثاني أكسيد الكربون [CO2] و 1،إنتاج الميثان [CH4])2. تغير المناخ قد يسهم في فقدان ج إذا كانت درجات الحرارة الأكثر دفئا أو ظروف مجفف تحفز ال....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1-متسلسلة استخراج المادة العضوية من التربة، والرواسب، أو الخث

  1. جمع التربة، والرواسب، أو الخث عبر الحفر وتقسيم النوى وفقا لفرضية يجري اختبارها (مثلاً، العمق). مغلف بحاويات تخزين العينات في تترافلوروايثيلين وتجميد في-80 درجة مئوية للتخزين قبل التحليل.
    ملاحظة: يلزم حوالي 25 ملغم ج لهذا البروتوكول. الخث (عادة 45% C)، مطلوب 50 مغ خث المجففة. قد تحتاج كميات أكبر من عينة للعينات العضوية المنخفضة مثل محتوى التربة المعدنية أو غابات المرتفعات اعتماداً ج (تصل إلى 5 غ). لأن الاستخراج بالمذيبات العضوية سوف تسحب أي البولي إثيلين غليكول (شماعة) إلى المقتطفات، مما سيؤثر سلبا على التأين أثناء الخطوة 2، 4، من المهم تجنب السماح لعينات الاتصال البلاستيك عند ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ونحن أداء البروتوكول وصف التحليل التكميلي ومقارنة الخث بعمق في مستنقع S1 في موقع شجرة التنوب والأراضي الخثية استجابة تحت تغيير البيئات (شجرة التنوب) في ولاية مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية. تتم مقارنة هذه النتائج لتلك من مستنقع دائمة التجمد والفين من شمال السويد لإظهار كيفية قد تختلف المواقع في أنشطة المستقلب والانزيم. وقد حددنا الإنزيمات 3,312 في تحليل البروتينات. ويكشف تحليل أنشطة الإنزيمات بعمق أن ينخفض عدد الإنزيمات حادا بين 15 سم و 45 سم في مستنقع الراتينجيه (الشكل 1).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الواحد-الإنتاجية، تيار تماما إلى جانب التحليل المستخدمة لتوصيف نواتج الأيض والبروتين يوفر نظرة ثاقبة المسارات التي ج ركوب الدراجات التي تحدث في النظام إيكولوجي معقد. التربة والخث مصفوفات متجانسة، وذلك، واحدة من الخطوات الحاسمة لهذا الأسلوب يحدث في الخطوات الأولى في ضمان أن الخث انطلاق أو مواد التربة غير متجانسة إلى حد كبير. فمن الأفضل لطحن العينة كذلك المجاميع يمكن أن تقلل من كفاءة الاستخراج. هذه هي مشكلة خاصة لتجميع التربة والتربة مع ج منخفضة وعالية المحتويات المعدنية التي قد تتطلب استخدام طاحونة الكرة الفولاذ المقاوم ل.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نود أن نشكر كانتون جيه بي و J.E. Kostka كولتون م. م. للمساعدة في جمع عينات الخث. أجزاء من هذا العمل أجريت في "مختبر العلوم الجزيئية البيئية"، الكيان التشغيلي المعين مكتب للعلم المستخدم منشأة برعاية مكتب البيولوجية والبحوث البيئية. وتتولى بننل Battelle للكيان التشغيلي المعين تحت العقد دي-AC05-76RL01830. وأيده هذا العمل وزارة الطاقة الأمريكية ومكتب العلوم والأبحاث مكتب البيولوجية والبيئية (المنح: دي-AC05-00OR22725، دي-SC0004632، DESC0010580، SC0012088 دي ودي-SC0014416).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ميثوكسيأمين هيدروكلوريدسيجما ألدريتش226904عامل اشتقاق
5 مم مسبار بارد يتحمل الملح بالرنين الثلاثي   ؛الشعري لأجهزةBruker
العمود HP-5MS (30 م & مرات ؛ 0.25 مم & مرات ؛ 0.25 & mu ؛ م)AgilentAG19091S-433الأجهزة
العكسية السطح المشحون عمود الهجين (3.0 مم & مرات ؛ 150 مم & مرات ؛ 1.7 & mu ؛ حجم الجسيمات م)أجهزةThermoFisher
2 مل قوارير زجاجيةVWR International46610-722قوارير عينة
قوارير أخذ العينات الأوتوماتيكيةVWR International97055-324 ؛ 9467671قوارير عينة
الكلوروفورمVWR InternationalJT9174-3مذيب
الإيثانولVWR الدوليةBDH67002.400مذيب
الميثانولVWR InternationalBDH85681.400مذيب
بيريدينVWR InternationalBDH67007.400مذيب
2،2-ثنائي ميثيل -2-سيلابنتان -5-سلفونات -د6سيجما ألدريتش178837معيار
C8-C24 أستر ميثيل الأحماض الدهنيةسيجما ألدريتشCRM18918معيار
N-methyl-N- (ثلاثي ميثيل سيليل) ثلاثي فلورو أسيتاميدSigma Aldrich24589-78-4معيار
Suwanee River Fulvic Acid المعيارالجمعية الدولية للمواد الدبالية2S101Fمعيار
ثلاثي ميثيل كلوروسيلانSigma Aldrich89595حل
الضبطالقياسي برنامج تحليل Agilent
FTICR-MSBrukerCompass DataAnalysis 4.1
Formularity SoftwarePacific NorthwestNational Laboratory Formularityمتاح للتنزيل على: https://omics.pnl.gov/software/formularity
GC-MSAgilentAgilent GC 7890A مع MSD 5975C
المواد الماصة القائمة على السيليكاPhenomenex (Torrance ، CA)Strata C18-E (PN 8E-S001-DAK) NMR
TUBE 3MM 8 150 CS5VWR InternationalKT897820-0008أنبوب NMR
مطياف الرنين النووي المغناطيسي النووي Varian Direct Drive 600 ميجاهرتز Varian InovaVarian Direct Drive 600 ميجاهرتزمطياف الرنين المغناطيسي
Chenomx جناح NMR 8.3ChenomxChenomx NMRSuite برنامج الرنين المغناطيسي
النووي فائق الأداء كروماتوجراف سائل  المياهAquity UPLC H الكروماتوجراف السائل 
مطياف الكتلة Velos-ETD Orbitrap ThermoFisherThermo Scientific LTQ Orbitrap Velosمطياف الكتلة 
عمود GC النووي

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bridgham, S. D., Megonigal, P. J., Keller, J. K., Bliss, N. B., Trettin, C. The carbon balance of North American wetlands. Wetlands. 26 (4), 889-916 (2006).
  2. Wilson, R. M., et al. Greenhouse gas balance over thaw-freeze cycles in discontinuous zone per....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Natural Organic MatterFTICR MS AnalysisGC MS AnalysisNMR SpectroscopyLC MS AnalysisProteomics AnalysisSequential ExtractionMPLEx ExtractionMetabolite CharacterizationPeatland Samples

Related Articles