Устройство и принцип действия непрерывного 13 С и 15 N Маркировка палата для Uniform или дифференциальный, Метаболический и структурная, завод Изотоп Маркировка

Общая цель этой процедуры заключается в получении растительного материала, который высоко обогащен углеродом-13 и азотом-15 равномерно по всему растению или дифференциально в структурных и метаболических тканях. Для этого сначала сооружается воздухонепроницаемая камера для роста растений. Вторым шагом является контроль температуры, влажности и уровня углекислого газа в камере для поддержания подходящих условий выращивания растений.

Далее растения выращивают в герметичной камере с воздухом, содержащим 13 С, углекислым газом и орошением и удобрением, содержащими азот 15. Последним шагом является прекращение маркировки путем удаления дифференциально меченых растений из камеры за несколько недель до сбора урожая, чтобы их метаболический материал стал менее обогащенным углеродом-13 и азотом-15. По сравнению со структурными растительными компонентами после сбора растительного материала, экстракции горячей водой и изотопного соотношения, масс-спектрометрия используется для измерения общей изотопной маркировки и различий в прочности мечения.

Основное преимущество непрерывного мечения по сравнению с другими методами, такими как внекорневая подкормка или повторное импульсное мечение, заключается в том, что при этом получается равномерно меченый растительный материал, который может быть дифференциально мечен по его метаболическим или структурным компонентам. Чтобы начать эту процедуру, постройте камеру маркировки, как описано в сопроводительном текстовом протоколе, установив прозрачные акриловые стены толщиной 3,18 мм и прозрачный акриловый потолок толщиной 6,35 мм на алюминиевой раме со стальным полом, окрашенным в белый цвет, размеры камеры могут быть адаптированы к конкретным потребностям роста растений. Показанная здесь камера имеет размеры 1,2 на 2,4 на 3,6 метра и вмещает 40 15-литровых кастрюль, что обеспечивает герметичность камеры, покрывая все швы соответствующим силиконовым герметиком.

Установите дверцу на крепежные винты, которые можно прикрутить и открутить с помощью съемных барашковых гаек. Закройте дверцу уплотнительной защитой, чтобы предотвратить утечку воздуха в зоне, непосредственно прилегающей к этикетировочной камере. Установите центр управления на монитор и отрегулируйте температуру, влажность и содержание углекислого газа в камере.

Убедитесь, что электрические провода и газовые трубки, которые проходят в камеру, хорошо герметизированы силиконом для предотвращения утечки воздуха. При необходимости добавьте в камеру источники света для увеличения проникновения света и контроля продолжительности дня Для регулирования температуры в камере. Установите коммерческий кондиционер сплит-типа со змеевиками испарителя, расположенными внутри камеры, и змеевиками компрессора и конденсатора, расположенными снаружи камеры, для рассеивания тепла.

Далее установите в камере небольшой комнатный осушитель воздуха. Просверлите отверстие в полу рядом с осушителем и пропустите дренажную трубку от осушителя через отверстие в банку, заправленную водой. Это создает герметичное уплотнение для дренажа и позволяет уравновешивать давление E, регулировать влажность в камере путем подключения программируемого контроллера, такого как серия Omega Eye с датчиком влажности, к огню осушителя.

Затем установите инфракрасный газоанализатор или ЭР А с мембранным насосом, который непрерывно всасывает воздух из камеры через ЭР А и обратно в камеру. Это позволяет поддерживать замкнутую систему при непрерывном контроле концентрации углекислого газа в камере. Затем подключите два баллона с чистым углекислым газом к системе контроля углекислого газа.

Один из резервуаров должен содержать 10 процентов атомов, 13 C углекислого газа или выше, а другой должен содержать естественное изобилие. 13 C углекислого газа. Установите регуляторы бака на 20 фунтов на квадратный дюйм после того, как регуляторы вставят электромагнитные клапаны в газовые магистрали для управления впрыском углекислого газа с помощью программного обеспечения Ergo.

Контролируйте открытие и закрытие электромагнитных клапанов, подключив их к ER rga через твердотельную релейную программу, низкий сигнал тревоги в программном обеспечении ergas для запуска открытия электромагнитных клапанов, когда концентрация углекислого газа в камере падает ниже определенного значения, и мертвая зона для закрытия клапанов. Как только концентрация углекислого газа достигнет верхней заданной точки. После электромагнитных клапанов прикрепите дозирующий клапан к каждой из двух линий бензобаков и тщательно отрегулируйте их до нужного уровня обогащения углерода 13 в атмосфере.

Здесь мы используем обогащение углеродом 13 на 4,4 атома. Соедините выпускные отверстия вместе и, наконец, проведите линию в центр камеры между вентиляторами, что помогает равномерно распределить маркированный углекислый газ по всей камере для настройки системы орошения. Сначала создайте одно кольцо для капельного полива на горшок и подайте трубку для полива через небольшое отверстие, сделанное в стенке камеры, наружу.

Затем загерметизируйте отверстия вокруг ирригационной трубки силиконовой герметиком, чтобы предотвратить утечку воздуха снаружи камеры. Подсоедините ирригационную трубку к перистальтической трубке насоса и поместите на нее небольшой хомут для шланга, чтобы предотвратить утечку воздуха между поливами, прорастите до посадки в горшки, чтобы обеспечить жизнеспособность, привите рассаду свежей почвенной навозной жижей. Чтобы внедрить полезные микробы, наполните горшки почвенной смесью, чтобы исключить попадание немаркированного углерода и азота из почвы.

Здесь мы используем смесь песчаного вермикулита и профильной пористой керамики. Как только семена прорастут, осторожно пересадите рассаду в горшки с минимальным количеством почвы. Затем переместите горшки в камеру и соберите каждый горшок с помощью индивидуального шланга для полива.

Наконец, закройте дверцу камеры и очистите внешний слой углекислого газа, подключив скруббер с натриевой известью к воздушному насосу, пока концентрация углекислого газа не снизится по крайней мере до 200-250 частей на миллион. Перед заполнением камеры обратно до 400 частей на миллион. Используя баковую смесь углекислого газа 13 °C, старайтесь держать камеру закрытой в течение всего вегетационного периода, чтобы свести к минимуму естественное загрязнение углекислым газом.

Сначала пометьте раствор удобрения типа Hyland азотом 15, смешав 98 атомных процентов азота, 15 нитрата калия с природным азотом в изобилии, 15 нитрата калия, а затем добавьте его к остальному раствору крючкина. Здесь мы используем раствор азота 15 с содержанием семи атомов азота 15 для удобрения. Используйте перистальтический насос для подачи раствора удобрения с маркировкой азота 15 через ирригационные трубки.

UNC зажимает шланги для полива и распределяет различное количество удобрений по отдельным растениям в соответствии с потребностями и экспериментальным планом. Затем прокачайте воду через шланги, чтобы смыть удобрение из шлангов полива. Общее количество добавляемой жидкости не должно превышать водоудерживающую способность горшков, чтобы свести к минимуму отходы удобрений.

Переверните хомут, все шланги после внесения удобрений и полива для исключения утечки воздуха из камеры. Для дифференциальной маркировки структурных и метаболических компонентов удалите растения из камеры маркировки за одну-три недели до сбора урожая. Сохраняйте растения, которые должны быть равномерно помечены внутри камеры, до сбора урожая.

Чтобы вызвать старение. Просто прекратите полив, когда будете готовы. Собирайте урожай, предварительно обрезая надземную биомассу.

После сбора надземной биомассы высыпьте почвенную смесь и корни через шестимиллиметровый стержневой экран, чтобы отделить корни от почвенной смеси. Затем промойте корни над двухмиллиметровым экраном, чтобы удалить остатки почвенного материала. Используйте пинцет по мере необходимости, чтобы удалить любую почвенную смесь, которая может прилипнуть к корням, а затем дайте корням высохнуть на воздухе, готовясь к будущим экспериментам.

В течение трех вегетационных сезонов камера успешно поддерживала температуру от 26 до 29 градусов по Цельсию, влажность от 36 до 56% и концентрацию углекислого газа от 360 до 400 частей на миллион, как они были установлены в центре управления. Здесь представлены репрезентативные результаты вегетационного периода 2011 года сорта Andra Pogon Girard di. Накопление углекислого газа во время ночного дыхания, по-видимому, не повреждает растущие растения и быстро поглощается после восхода солнца.

Мечение азота 15 с помощью целевого раствора хоглина с 7 процентами азота 15 дает высоко меченый растительный материал с содержанием азота 15 в 6,7 атома, небольшое разбавление от целевой метки азота 15 может быть вызвано некоторым естественным содержанием азота в почвенной смеси или инокуляцией из местной почвы. Маркировка углерода-13 с использованием целевых 4,4 атомных процентов углекислого газа 13 C привела к получению 4,46 атомного процента, углерода 13. По всей подстилке с равномерно маркированным растительным материалом дифференциально маркированные растения, которые были удалены из камеры за семь, 14 или 22 дня до сбора урожая, имели значительную разницу в содержании углерода-13 и азота.

Содержание метаболических компонентов, полученных в виде экстрактов горячей воды, и структурных компонентов, полученных в виде остатков экстрактов горячей воды, указывает на дифференциальную маркировку метаболических и структурных растительных материалов. После своего развития непрерывное двойное мечение изотопов открыло исследователям в области биогеохимии путь к изучению судьбы и трансформации растительных компонентов в окружающей среде на макро- и наноуровне.