Obecny protokół opisuje prostą i skuteczną metodę identyfikacji metabolitów 2,4-dibromofenolu w roślinach.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Obecny protokół opisuje prostą i skuteczną metodę identyfikacji metabolitów 2,4-dibromofenolu w roślinach.
Uprawy mogą być narażone na zanieczyszczenia organiczne, ponieważ gleba jest głównym pochłaniaczem zanieczyszczeń wyrzucanych do środowiska. Stwarza to potencjalne narażenie ludzi poprzez spożywanie żywności nagromadzonej w zanieczyszczeniach. Wyjaśnienie wchłaniania i metabolizmu ksenobiotyków w uprawach ma zasadnicze znaczenie dla oceny ryzyka narażenia z dietą u ludzi. Jednak w przypadku takich eksperymentów użycie nienaruszonych roślin wymaga długotrwałych eksperymentów i złożonych protokołów przygotowania próbek, na które mogą mieć wpływ różne czynniki. Kultury kalusa roślinnego w połączeniu ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości (HRMS) mogą stanowić rozwiązanie do dokładnej i oszczędzającej czas identyfikacji metabolitów ksenobiotyków w roślinach, ponieważ mogą uniknąć zakłóceń ze strony mikrośrodowiska mikrobiologicznego lub grzybowego, skrócić czas trwania zabiegu i uprościć efekt matrycy nienaruszonych roślin. 2,4-dibromofenol, typowy środek zmniejszający palność i zaburzający funkcjonowanie układu hormonalnego, został wybrany jako substancja modelowa ze względu na jego powszechne występowanie w glebie i zdolność pobierania przez rośliny. W tym przypadku kalus roślinny został wygenerowany z nasion aseptyki i wystawiony na działanie sterylnej pożywki hodowlanej zawierającej 2,4-dibromofenol. Wyniki wykazały, że po 120 godzinach inkubacji w tkankach kalusa roślinnego zidentyfikowano osiem metabolitów 2,4-dibromofenolu. Wskazuje to, że 2,4-dibromofenol był szybko metabolizowany w tkankach kalusa roślinnego. Tak więc platforma do hodowli kalusa roślinnego jest skuteczną metodą oceny pobierania i metabolizmu ksenobiotyków w roślinach.
Coraz więcej zanieczyszczeń organicznych jest wyrzucanych do środowiska z powodu działalności antropogenicznej1,2, a gleba jest uważana za główny pochłaniacz tych zanieczyszczeń3,4. Zanieczyszczenia w glebie mogą być pobierane przez rośliny i potencjalnie przenoszone do organizmów o wyższym poziomie troficznym wzdłuż łańcuchów pokarmowych, bezpośrednio dostając się do organizmu ludzkiego poprzez spożycie plonów, co w konsekwencji prowadzi do niezamierzonego narażenia5,6. Rośliny wykorzystują różne szlaki metabolizowania ksenobiotyków w celu detoksykacji7; Wyjaśnienie metabolizmu ksenobiotyków jest ważne, ponieważ kontroluje faktyczny los zanieczyszczeń w roślinach. Ponieważ metabolity mogą być wydalane przez liście (do atmosfery) lub korzenie, określenie metabolitów w bardzo wczesnych fazach ekspozycji daje możliwość przetestowania rozszerzonej liczby metabolitów8. Jednak badania z wykorzystaniem nienaruszonych roślin wymagają długotrwałych eksperymentów i złożonych protokołów przygotowania próbek, na które mogą mieć wpływ różne czynniki.
Kultury kalusa roślinnego są zatem dobrą alternatywą do badania metabolizmu ksenobiotyków w roślinach, ponieważ mogą znacznie skrócić czas leczenia. Kultury te wykluczają ingerencję mikrobiologiczną i degradację fotochemiczną, upraszczają efekt matrycy nienaruszonych roślin, standaryzują warunki uprawy i wymagają mniej wysiłku eksperymentalnego. Kultury kalusa roślinnego zostały z powodzeniem zastosowane jako alternatywne podejście w badaniach metabolicznych triklosan9, nonylphenol10 i tebukonazol8. Badania te wykazały, że wzorce metaboliczne w kulturach kalusa były podobne do tych w nienaruszonych roślinach. W niniejszym badaniu zaproponowano metodę skutecznej i dokładnej identyfikacji metabolitów ksenobiotyków w roślinach bez skomplikowanych i czasochłonnych protokołów. W tym przypadku używamy kultur kalusa roślinnego w połączeniu ze spektrometrią mas o wysokiej rozdzielczości do analizy metabolitów z sygnałami o niskiej intensywności11,12.
W tym celu, zawiesiny kalusa marchwi (Daucus carota var. sativus) wystawiono na działanie 100 μg/L 2,4-dibromofenolu przez 120 godzin w wytrząsarce przy 130 obr./min i 26 °C. Wybrano 2,4-dibromofenol ze względu na jego destrukcyjną aktywność endokrynologiczną13 i powszechne występowanie w glebie14. Metabolity wyekstrahowano i przeanalizowano za pomocą spektrometrii mas o wysokiej rozdzielczości. Proponowany tutaj protokół może badać metabolizm in planta innych rodzajów związków organicznych, które mogą być zjonizowane.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Różnicowanie kalusa marchwi
UWAGA: Autoklaw wszystkie używane tutaj urządzenia i wykonuj wszystkie operacje na ultra czystym stole warsztatowym sterylizowanym promieniami UV.
2. Leczenie 2,4-dibromofenolem
3. Przygotowanie próbki
4. Analiza instrumentalna
UWAGA: Analizy 2,4-dibromofenolu i jego metabolitów przeprowadzono na ultra-sprawnym chromatografie cieczowym (UPLC) w połączeniu ze spektrometrem masowym micrOTOF-QII wyposażonym w jonizację elektronrozpylającą (ESI), działającym w trybie jonów dodatnich i ujemnych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Kroki protokołu przedstawiono na Rysunku 1. Zgodnie z protokołem porównaliśmy chromatogram ekstraktu z kalusa marchwi po traktowaniu 2,4-dibromofenolem z grupami kontrolnymi i zidentyfikowaliśmy osiem wyraźnych pików, które występują w próbce traktowanej 2,4-dibromofenolem, a nie występują w kontrolach (Rysunek 2). Wskazuje to, że w kalusie marchwi traktowanym 2,4-dibromofenolem pomyślnie wykryto łącznie osiem metabolitów 2,4-dibromofenolu (M562, M545, M661, M4...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół ten został opracowany w celu skutecznej identyfikacji biotransformacji ksenobiotyków w roślinach. Krytycznym etapem tego protokołu jest hodowla kalusa roślinnego. Najtrudniejszą częścią jest różnicowanie i utrzymanie kalusa roślinnego, ponieważ kalus roślinny łatwo ulega zakażeniu i rozwija się w tkankach roślinnych. Dlatego ważne jest, aby upewnić się, że cały używany sprzęt jest autoklawowany, a wszystkie operacje są wykonywane w warunkach aseptycznych. Różnicowanie i utrzymanie kalusa rośliny powinno odbywać ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie było wspierane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (21976160) oraz Zhejiang Province Public Welfare Technology Application Research Project (LGF21B070006).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Kwas 2,4-dichlorofenoksyoctowy | WAKO | 1 mg/L | |
| 20% H2O2 | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 10011218-500ML | |
| 4-n-NP, >99% | Dr. Ehrenstorfer GmbH | ||
| 4-n-NP-d4 | Pointe-Claire | ||
| 6-benzyloaminopuryna | WAKO | 0,5 mg/L | |
| 75% etanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd. | 1269101-500ML | |
| 7890A-5975 chromatografia gazowa | Agilent | ||
| ACQULTY ultra-performance chromatografia cieczowa | Waters | ||
| Fiolki ze szkła bursztynowego | Waters | ||
| Inkubator sztucznego klimatu | Ningbo DongNan Lab Equipment Co., LTD | RDN-1000A-4 | |
| Autoklawy | STIK | MJ-Series | |
| C18 | kolumna ACQUITY UPLC BEH | ||
| Wirówka | Thermo Fisher | ||
| DB-5MS kolumna kapilarna | Agilent | ||
| Dichlorometan | Sigma-Aldrich | 40071190-4L | |
| Liofilizator | SCIENTZ | ||
| Wysokowydajna rozdrabniacz do tkanek | SCIENTZ | ||
| Metanol | Sigma-Aldrich | ||
| MicrOTOF-QII spektrometr masowy | Bruker Daltonics | ||
| Milli-Q system Millipore | MS1922801-4L | ||
| Murashige & Skoog medium | HOPEBIO | HB8469-7 | |
| N-heksan | Sigma-Aldrich | H109658-4L | |
| Przyrząd do wdmuchiwania azotu | AOSHENG | MD200-2 | |
| Izomery NP, >99% | Dr. Ehrenstorfer GmbH | ||
| Oasis Wkłady HLB | Wody | 60 mg/3 mL | |
| Research plus | Eppendorf | 100-1000 &mikro; L | |
| Nasiona marchwi drobnopalczastej (Daucus carota var. sativus) | Shouguang Seed Industry Co., Ltd | ||
| Potrząsanie Inkubatory | Shanghai bluepard instruments Co., Ltd. | THZ-98AB | |
| Ekstraktor do faz stałych | AUTO SCIENCE | ||
| Ultrasonograf | ZKI | UC-6 | |
| ultra czysty stół warsztatowy sterylizowany promieniami UV | AIRTECH |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.