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

Malak M. Tfaily; Rachel M. Wilson; Heather M. Brewer; Rosalie K. Chu; Heino M. Heyman; David W. Hoyt; Jennifer E. Kyle; Samuel O. Purvine

doi:10.3791/59035

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Article de méthode

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

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DOI :

10.3791/59035

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7 janvier 2019

Malak M. Tfaily^*¹^,² , Rachel M. Wilson^*³ , Heather M. Brewer¹ , Rosalie K. Chu¹ , Heino M. Heyman⁴ , David W. Hoyt¹ , Jennifer E. Kyle⁵ , Samuel O. Purvine¹

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

^* These authors contributed equally

Dans cet article

Résumé

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.

Résumé

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....