Single-débit haute résolution analytique des Techniques complémentaires pour caractériser les mélanges complexes de matière organique naturelle

Summary

Ce protocole décrit un débit unique pour les techniques analytiques et omiques complémentaires aboutissant à une caractérisation entièrement appariés de la matière organique naturelle et de la protéomique microbienne dans les écosystèmes différents. Cette approche permet des comparaisons robustes pour l’identification des voies métaboliques et les transformations importantes pour décrire la production de gaz à effet de serre et de prédire les réponses aux changements environnementaux.

Abstract

Matière organique naturelle (mon) est composée d’un mélange très complexe de milliers de composés organiques qui, historiquement, s’est révélée difficiles à caractériser. Toutefois, pour comprendre les contrôles thermodynamiques et cinétiques de la production de gaz (dioxyde de carbone [CO₂] et de méthane [CH₄]) à effet de serre résultant de la décomposition du NOM, une caractérisation moléculaire couplé avec microbienne proteome analyses est nécessaire. En outre, changements climatiques et environnementaux sont censés perturbent les écosystèmes naturels, potentiellement perturber les interactions complexes qui influent sur la livraison des substrats de la matière organique et les microorganismes, effectuer des transformations des. Une caractérisation moléculaire détaillée de la matière organique, protéomique microbienne et les voies et les transformations par lequel la matière organique est décomposée sera nécessaire de prévoir la direction et l’ampleur des effets des changements environnementaux. Cet article décrit un débit méthodologique pour la caractérisation de métabolites complète dans un seul échantillon par injection directe Fourier transform ion cyclotron resonance spectrométrie de masse (FTICR-MS), chromatographie en phase gazeuse (GC-MS), la spectrométrie de masse spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN), chromatographie en phase liquide spectrométrie de masse (LC-MS) et d’analyse protéomique. Cette approche se traduit par un ensemble de données totalement appariés qui améliore la confiance statistique pour inférer les voies de la décomposition des matières organiques, la résultante de CO₂ et les taux de production de₄ CH et leurs réactions aux perturbations environnementales. Ci-après nous présentons les résultats de l’application de cette méthode au NOM des échantillons prélevés dans les tourbières ; Toutefois, le protocole s’applique à n’importe quel échantillon NOM (par exemple, de tourbe, les sols forestiers, les sédiments marins, etc.).

Introduction

Dans le monde, zones humides contiennent environ 529 Pg de carbone (C), principalement en tant que C organique enfouie dans les gisements de tourbe¹. Actuellement, ces tourbières agissent comme un puits net de C, séquestrant 29 Tg C y^-1 en Amérique du Nord seulement¹. Cependant, les perturbations environnementales telles que la vidange, les incendies, la sécheresse et des températures plus chaudes peuvent compenser ce puits de carbone en augmentant la décomposition des matières organiques résultant en une augmentation C pertes par effet de serre (dioxyde de carbone [CO₂] et la production de....

Protocol

1. sequential Extraction de matière organique du sol, de sédiments ou de tourbe

1. Recueillir les sols, les sédiments ou tourbe par carottage et diviser les cœurs selon l’hypothèse testée (p. ex., profondeur). Échantillons de magasin en polytétrafluoroéthylène enduit contenants et congeler à-80 ° C pour le stockage avant l’analyse.
   NOTE : Environ 25 mg C est nécessaire pour ce protocole. Pour la tourbe (en général 45 % C), 50 mg de tourbe séchée est nécessaire. Plus grandes quantités d’échantillon peuvent être nécessaire pour des échantillons organiques faibles comme les sols des hautes terres minières ou forestières selon le C content (jus....

Results

Nous avons effectué le protocole d’analyse complémentaires décrites et comparées de tourbe avec la profondeur dans la tourbière de S1 dans le site épinettes et tourbières réponse sous changer environnements () dans le Minnesota, USA. Ces résultats sont comparés à ceux d’une tourbière du pergélisol et de la fen, du Nord de la Suède pour montrer comment les sites peuvent varier en métabolite et les activités enzymatiques. Nous avons identifié 3 312 enzymes dans l’analyse protéomique. L’analyse de l’activité d’enzymes avec .......

Discussion

Le single-débit, flux de plein-accouplées analyse utilisé pour caractériser les métabolites et le protéome permet de mieux comprendre les voies par lesquelles C cyclisme se produit dans un écosystème complex. Sol et la tourbe sont des matrices hétérogènes, et par conséquent, une des étapes essentielles de cette méthode se produit dans les premières étapes en veillant à ce que le départ de tourbe ou les matériaux du sol est très homogène. Il est préférable de broyer l’échantillon ainsi que les agrégats peuvent réduire l’e.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
méthoxyamine	Sigma Aldrich	226904	agent de dérivitation
sonde à froid tolérante au sel à triple résonance de 5 mm.	d’instrumentation	Bruker
Colonne HP-5MS (30 m & times ; 0,25 mm & times ; 0,25 & mu ; m)	Instrumentation Agilent	AG19091S-433
colonne hybride de surface chargée en phase inverse (3,0 mm & times ; 150 mm & times ; 1,7 &mu ; m taille des particules)	Instrumentation ThermoFisher
Flacons en verre de 2 mL	VWR International	46610-722	Flacons d’échantillons
Flacons d’échantillonneur automatique	VWR International	97055-324 ; 9467671	flacons d’échantillons
Chloroforme	VWR International	JT9174-3	solvant
Éthanol	VWR International	BDH67002.400	solvant
méthanol	VWR International	BDH85681.400	solvant
pyridine	VWR International	BDH67007.400	solvant
2,2-diméthyl-2-silapentane-5-sulfonate-d6	Sigma Aldrich	178837	étalon
C8-C24 ester méthylique d’acide gras	Sigma Aldrich	CRM18918	étalon
N-méthyl-N- (triméthylsilyl)trifluoroacétamide	Sigma Aldrich	24589-78-4	norme
Suwanee Rivière Suwanee Norme sur l’acide fulvique	Humic Substances Society	2S101F	norme
triméthylchlorosilane	Sigma Aldrich	89595
norme Solution de réglage	Agilent
Logiciel d’analyse FTICR-MS	Bruker	Compass DataAnalysis 4.1
Formularity Software	Pacific Northwest National Laboratory	Formularity	disponible en téléchargement à l’adresse : https://omics.pnl.gov/software/formularity
GC-MS		Agilent Agilent GC 7890A avec MSD 5975C
Sorbant à base de silice	Phenomenex (Torrance, CA)	Strata C18-E (PN 8E-S001-DAK)
TUBE RMN 3MM 8 150 CS5	VWR International	KT897820-0008	Tube RMN
Spectromètre RMN Varian Direct Drive 600 MHz	Varian Inova	Varian Direct Drive 600 MHz	Spectromètre RMN
Chenomx Suite 8.3	Chenomx Chenomx	Suite RMN Logiciel
Chromatographe liquide ultra-performant  ;	eaux	Aquity UPLC H  ;	chromatographe liquide  ;
Spectromètre de masse Velos-ETD Orbitrap  ;	ThermoFisher	Thermo Scientific LTQ Orbitrap Velos	spectromètre de masse  ;