Method Article

Сингл-пропускная способность взаимодополняющих разрешением аналитические методы характеризующие сложных природных органических веществ смеси

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

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

Этот протокол описывает один пропускной способности для дополнительных аналитических и омику методов, кульминацией которых полностью паре характеристика природных органических веществ и микроорганизмов протеомики в различных экосистемах. Этот подход позволяет надежного сравнения для выявления метаболических и преобразований важно для описания парниковых газов производства и прогнозирования реакции на изменения окружающей среды.

Abstract

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

Природные органические вещества (NOM) состоит из очень сложной смеси тысяч органических соединений, которые, исторически, трудно характеризовать. Однако чтобы понять термодинамические и кинетические элементы управления производства парниковых газов (диоксид углерода [CO2] и метана [CH4]) в результате разложения NOM, характеристика молекулярном уровне в сочетании с микробной необходим анализ протеома. Кроме того ожидается, что климатических и экологических изменений, возмущают природных экосистем, потенциально нарушить сложных взаимодействий, которые влияют на поставку субстраты органического вещества и микроорганизмы, выполнение преобразований. Необходимо предсказать направление и масштабы последствий экологических изменений будет подробный молекулярная характеристика органических веществ, микробной протеомики, пути и преобразований, которые разлагаются органического вещества. Эта статья описывает методологических пропускную способность для характеризации всеобъемлющей метаболит в одном образце путем прямого впрыска Фурье преобразование Ион циклотронный резонанс масс-спектрометрия (FTICR-MS), газовой хроматографии с масс-спектрометрии (ГХ-МС), спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), жидкостной хроматографии с масс-спектрометрия (LC-MS) и анализ протеомики. Этот подход приводит к полностью в паре dataset, которая улучшает статистические уверенность для выведения тропы разложения органического вещества, результате CO2 и CH4 темпы производства, и их ответы на экологические возмущений. Здесь мы представляем результаты применения этого метода для NOM пробах из торфяников; Однако протокол применяется к любой NOM выборки (например, торф, лесных почвах, морских отложений и т.д.).

Introduction

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

Глобально водно-болотных угодий оценкам содержат 529 Pg углерода (C), главным образом органического углерода, похоронен в торфяных месторождений1. В настоящее время такие торфяники действовать как чистая раковина C, улавливание 29 Tg C y-1 в Северной Америке только1. Однако экологические нарушения таких слив, пожары, засухи и повышение температуры может компенсировать это раковина C путем увеличения разложение органических веществ, что приводит к увеличению потерь через C парниковых газов (диоксид углерода [CO2] и 1,производство метана [CH4])

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

Protocol

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

1. последовательное извлечение органического вещества из почвы, отложений или торфа

  1. Собирать почвы, отложений или торфа через керна и деление ядер согласно гипотезе проходит проверку (например, глубина). Хранить образцы в политетрафторэтилена покрытием контейнеров и заморозить при температуре-80 ° C для хранения до анализа.
    Примечание: Примерно 25 мг C необходима для этого протокола. Торф (как правило, 45% C) 50 мг торфа сушеный не требуется. Большие объемы выборки могут быть необходимы для низкой органических образцов, как минеральные или лесом возвышенностей почвы в зависимости от C содержание (до 5 g). Потому что экстракции органическ....

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

Results

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

Мы выступали описывается дополнительный анализ протокола и сравнении торфа с глубиной в болоте S1 в узле ель и торфяников ответ под изменения среды (ель) в штате Миннесота, США. Эти результаты сравниваются с теми из вечной мерзлоты трясин и низинных болот от Северной Швеции, чтобы показать, как сайты могут отличаться в деятельности метаболита и фермента. Мы определили 3312 ферментов в анализе протеомики. Анализ деятельности ферментов с глубиной показывает, что количество ферментов резко снижается от 15 до 45 см в ЕЛОВЫХ .......

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

Discussion

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

Сингл-пропускная способность, полностью сочетании анализ поток, используемый для характеристики метаболитов и протеом обеспечивает понимание путей, на которых C Велоспорт происходит в сложных экосистем. Почвы и торфа гетерогенной матрицы, и таким образом, одним из важнейших шагов данного метода происходит в первых шагов в обеспечении, что начальный торф или почвы материала является весьма однородной. Желательно измельчить образец хорошо, как агрегатов может снизить эффективность добычи. Это является особой проблемой для .......

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

Disclosures

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

Авторы не имеют ничего сообщать.

Acknowledgements

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

Мы хотели бы поблагодарить Chanton Ю.П., ю.е. Костки и м.м. Kolton за помощь в сборе образцов торфа. Часть этой работы были проведены на экологические лаборатории молекулярной наук, Доу из науки пользователя офис под эгидой Бюро биологических и экологических исследований. PNNL эксплуатируется Battelle для Доу под контракт де-AC05-76RL01830. Эта работа была поддержана министерства энергетики США, Отделение науки и управления биологических и экологических исследований (гранты: DE-AC05-00OR22725, де-SC0004632, DESC0010580, де-SC0012088 и де-SC0014416).

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
метоксиамина гидрохлоридSigma Aldrich226904деривационный агент
5 мм тройной резонансный солеустойчивый холодный зонд АппаратураBruker
капиллярная GC колонка HP-5MS (30 м & раз; 0,25 мм & раз; 0,25 / мкм; m)Контрольно-измерительные приборыAgilentAG19091S-433
обратной фазой заряженной поверхности гибридной колонки (3,0 мм & 150 мм & 1,7 мкм; m размер частиц)ThermoFisherприборы 2
мл стеклянные флаконыVWR International46610-722пробирки для образцов
автопробоотборник VWRInternational97055-324; 9467671пробирки
для проб хлороформаVWR InternationalJT9174-3растворитель
этанолVWR InternationalBDH67002.400растворитель
метанолVWR InternationalBDH85681.400растворитель
пиридинVWR InternationalBDH67007.400растворитель
2,2-диметил-2-силапентан-5-сульфонат-d6Sigma Aldrich178837стандартный
метиловый эфир жирной кислоты C8-C24Sigma AldrichCRM18918стандартный
N-метил-N- (триметилсилил)трифторацетамидSigma Aldrich24589-78-4стандарт
Suwanee River Fulvic Acid стандартМеждународное общество гуминовых веществ2S101Fстандарт
триметилхлорсиланаSigma Aldrich89595стандартный
Tuning SolutionAgilent
FTICR-MS программное обеспечение для анализаBrukerCompass DataAnalysis 4.1
Формулярное программное обеспечениеТихоокеанской северо-западной национальной лабораторииFormularityдоступно для загрузки по адресу: https://omics.pnl.gov/software/formularity
GC-MSAgilentAgilent GC 7890A с
Phenomenex (Torrance, CA)Strata C18-E (PN 8E-S001-DAK)
ЯМР ТРУБКА 3MM 8 150 CS5VWR InternationalKT897820-0008ЯМР трубка
ЯМР-спектрометр Varian Direct Drive 600 МГц Varian InovaVarian Direct Drive 600 МГцЯМР спектрометр
Chenomx NMR Suite 8.3ChenomxChenomx NMR Suiteпрограммное обеспечение
сверхпроизводительный жидкостный хроматограф водыAquity UPLC H жидкостный хроматограф 
Масс-спектрометр Velos-ETD Orbitrap Масс-спектрометр ThermoFisherThermo Scientific LTQ Orbitrap Velos 
с сорбентом на основе диоксида кремния MSD 5975C

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