Combinación de imágenes Raman y Análisis Multivariante para visualizar Lignina, Celulosa y Hemicelulosa en el Muro de la Célula Vegetal

Resumen

Este protocolo tiene como objetivo presentar un método general para visualizar la lignina, la celulosa y la hemicelulosa en las paredes celulares de las plantas usando imágenes Raman y análisis multivariante.

Resumen

La aplicación de la imagen Raman a la biomasa vegetal está aumentando porque puede ofrecer información espacial y composicional sobre soluciones acuosas. El análisis no suele requerir una preparación extensiva de la muestra; La información estructural y química se puede obtener sin etiquetado. Sin embargo, cada imagen Raman contiene miles de espectros; Esto plantea dificultades al extraer información oculta, especialmente para componentes con estructuras químicas similares. Este trabajo introduce un análisis multivariado para abordar esta cuestión. El protocolo establece un método general para visualizar los componentes principales, incluyendo lignina, celulosa y hemicelulosa dentro de la pared celular de la planta. En este protocolo, se describen procedimientos para la preparación de muestras, adquisición espectral y procesamiento de datos. Es altamente dependiente de la habilidad del operador en la preparación de la muestra y en el análisis de los datos. Mediante el uso de este enfoque, una investigación Raman puede ser realizada por un usuario no especialista paraH-calidad de datos y resultados significativos para el análisis de la pared celular de la planta.

Introducción

La biomasa vegetal es el recurso renovable más abundante de la Tierra; está compuesta principalmente de lignina, celulosa y hemicelulosa; y se considera una fuente atractiva de bioenergía y productos químicos de base biológica¹. Desafortunadamente, puede resistir la degradación y conferir estabilidad hidrolítica o robustez estructural a la pared celular de la planta. Dicha resistencia es atribuible al área de superficie accesible, el tamaño de partícula de biomasa, el grado de polimerización, la cristalinidad de la celulosa y la lignina protectora². Por lo tanto, una comprensión completa de la naturaleza estructural y qu....

Protocolo

1. Preparación de la muestra

1. Corte un pequeño bloque de tejido (aproximadamente 3 mm x 3 mm x 5 mm) de la muestra de la planta ( por ejemplo, un tallo de álamo).
2. Sumerja el tejido en agua desionizada hirviendo durante 30 min. Se transfiere inmediatamente a agua desionizada a temperatura ambiente (RT) durante 30 min. Repita este paso hasta que el tejido se hunde en el fondo del recipiente, lo que indica que el aire en el tejido se ha eliminado y que el tejido se ha ablandado.
   Nota: Para las muestras que se hunden en el fondo antes de este paso, repita este ciclo generalmente 3-5 veces.
3. Preparar alícuotas de polietilenglic....

Resultados

La Figura 1 presenta una visión general de un sistema micro-Raman típico para la imagen Raman de una pared celular de una planta. Como ejemplo, los espectros Raman originales del álamo ( Populus nigra L.) tienen deriva y espigas de línea de base significativas ( Figura 2a ). Después de realizar el método de preprocesamiento automático para el conjunto de datos de imágenes Raman (APRI), estos dos contaminantes espectrale.......

Discusión

La pared celular de la planta es un compuesto que se organiza en varias capas, incluyendo la esquina de la celda (CC), la pared secundaria (SW, con las capas S1, S2 y S3) y la lámina central compuesta (CML, Pared), lo que hace difícil obtener una superficie plana durante la preparación de la muestra. Por lo tanto, las muestras de plantas, especialmente hierba, que tiene una estructura más complicada que la madera, a menudo necesitan solidificarse para permitir una sección fina. PEG es una matriz dura ideal para el corte.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Microtomo	Thermo Scientific	Microm HM430
Microscopio Raman Confocal	Horiba Jobin Yvon	Xplora
Horno	Shanghai ZHICHENG	ZXFD-A5040