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Biochemistry

पौधों में लौह सामग्री को मापने के लिए एक वर्णमिति विधि

Published: September 7, 2018 doi: 10.3791/57408
Automatic Translation
1,2, 1, 1, 1,2
1Department of Life Sciences, Ben-Gurion University of the Negev, 2National Institute for Biotechnology in the Negev (NIBN)

Summary

हम वर्णमिति प्रशिया ब्लू विधि का उपयोग संयंत्र के ऊतकों में लौह सामग्री को मापने के लिए एक सरल और विश्वसनीय प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं ।

Abstract

आयरन, जीवित जीवों में सबसे महत्वपूर्ण माइक्रोंयूट्रेंट्स में से एक, बुनियादी प्रक्रियाओं में शामिल है, जैसे श्वसन और प्रकाश संश्लेषण । लौह सामग्री के बजाय सभी जीवों में कम है, शुष्क वजन के बारे में ०.००९% करने के लिए पौधों में राशि । तिथि करने के लिए, संयंत्र के ऊतकों में लौह एकाग्रता को मापने के लिए सबसे सटीक तरीकों में से एक लौ अवशोषण परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी है । हालांकि, इस दृष्टिकोण समय लेने वाली और महंगा है और विशिष्ट उपकरणों की आवश्यकता नहीं आमतौर पर संयंत्र प्रयोगशालाओं में पाया । इसलिए, एक सरल, अभी तक सही तरीका है कि नियमित रूप से इस्तेमाल किया जा सकता है की जरूरत है । वर्णमिति प्रशिया ब्लू विधि नियमित रूप से पशु और संयंत्र ऊतकवैज्ञानिक वर्गों में गुणात्मक लोहे के दाग के लिए प्रयोग किया जाता है । इस अध्ययन में, हम तंबाकू के पत्तों में लौह की मात्रात्मक माप के लिए प्रशिया नीले विधि अनुकूलित । हम दोनों परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी और प्रशिया नीले दाग एक ही नमूने में लौह सामग्री को मापने के लिए और दो प्रक्रियाओं के बीच एक रैखिक प्रतिगमन (आर2 = ०.९८८) पाया का उपयोग कर इस विधि की सटीकता की पुष्टि की । हम निष्कर्ष है कि संयंत्र के ऊतकों में मात्रात्मक लौह मापन के लिए प्रशिया नीले रंग की विधि सटीक, सरल, और सस्ती है । हालांकि, यहां प्रस्तुत रेखीय प्रतीपगमन नमूने और एजेंट के बीच संभावित इंटरैक्शन के कारण अंय प्रजातियों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है । एक प्रतिगमन वक्र की स्थापना इस प्रकार विभिंन प्रजातियों के पौधे के लिए आवश्यक है ।

Introduction

आयरन (Fe) सभी जीवित जीवों में एक महत्वपूर्ण सूक्ष्मपोषक है । पौधों में, यह एक अनिवार्य सूक्ष्मपोषक1 है क्योंकि बुनियादी प्रक्रियाओं में अपनी भागीदारी की, जैसे श्वसन, प्रकाश संश्लेषण और क्लोरोफिल के रूप में, संश्लेषण । मुक्त लौह आयनों के उच्च संचय ऑक्सीडेटिव तनाव के कारण मुक्त कण की रिहाई के लिए अग्रणी प्रतिक्रियाओं के कारण संयंत्र कोशिकाओं के लिए हानिकारक है । संयंत्र सेल के भीतर लोहे homeostasis बनाए रखने के लिए, आयनों रिक्तिकाएं में जमा हो जाती है और ferritins के भीतर तनहा, प्रोटीन पिंजरों सीधे लौह homeostasis2 में शामिल और सभी जीवित जीवों में लोहे की प्रमुख भंडारण संरचना । एक ही समय में, आयरन की कमी से एनीमिया मानव आबादी का एक महत्वपूर्ण अनुपात को प्रभावित करता है, संयंत्र Fe के लिए एक बढ़ती हुई जरूरत के परिणामस्वरूप । संयंत्र ferritin, ferritin-आयरन के साथ खाद्य संवर्धन के अद्वितीय गुणों के कारण कुपोषण की इस समस्या से लड़ने के लिए एक आशाजनक रणनीति प्रदान करता है3.

लौह आयनों मुख्य रूप से दो ऑक्सीकरण राज्यों में पाए जाते हैं, अर्थात् लौह (divalent fe2 + या आयरन (द्वितीय)) और घाट (त्रिसंयोजक fe3 + या आयरन (III)) रूपों । आयरन के कई अन्य रूपों, जैसे आयरन क्लस्टर4, कोशिकाओं में भी पाए जाते हैं । Fe कोशिका के भीतर आयरन ऑक्साइड के रूप में जमा है और स्वाभाविक रूप से hematites (fe2o3) और ferryhidrites ((fe3 +)2हे3• 0.5 एच2ओ) शारीरिक शर्तों के तहत5। इन प्रतिक्रियाओं में गठित hydroxides, विशेष रूप से घाट फार्म, बहुत कम घुलनशीलता है । लौह प्रतिधारण के फलस्वरूप समाधान के पीएच से प्रभावित है और काफी हद तक पीएच 56ऊपर एक ठोस राज्य में है ।

गरीब घुलनशीलता और Fe के उच्च जेट को ध्यान में रखते हुए, संयंत्र के ऊतकों और अंगों के बीच अपने हस्तांतरण उपयुक्त chelating अणुओं के साथ जुड़ा होना चाहिए । इसके अलावा, लौह और घाट1 रूपों के बीच अपने redox राज्यों को नियंत्रित किया जाना चाहिए । पत्तियों के भीतर, लौह के बारे में ८०% संश्लेषक कोशिकाओं में पाया जाता है, इलेक्ट्रॉन परिवहन प्रणाली में अपनी आवश्यक भूमिकाओं के कारण, cytochromes, क्लोरोफिल और अंय षयवस्तु अणुओं के संश्लेषण में, और Fe के गठन-एस क्लस्टर7में । कोशिका के भीतर लौह अतिरिक्त के मामले में, अधिशेष vacuole में translocated है, जहां धातु ferritin अणुओं8में संग्रहित है ।

लौह संयंत्र के ऊतकों में लौ परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी9 (FAAS) या वर्णमिति10परख सहित कई तरीकों से मापा जा सकता है, पूर्व के बाद से कहीं अधिक सटीक जा रहा है । FAAS एक बहुत ही सटीक तकनीक है कि एक को व्यक्तिगत तत्वों के विद्युत चुंबकीय उत्सर्जन के आधार पर एक नमूना के मौलिक संरचना का निर्धारण करने के लिए सक्षम बनाता है । FAAS नमूना की लौ ताप द्वारा परमाणु राज्यों के लिए धातु आयनों धर्मांतरित, आयन उत्तेजना और एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य के उत्सर्जन के लिए अग्रणी जब अपनी जमीन राज्य के लिए दिया आयन देता है । विभिंन आयनों से उत्सर्जन एक monochromator द्वारा अलग कर रहे है और एक अवशोषण11संवेदक द्वारा पता लगाया । FAAS इस प्रकार सीधे लौह सांद्रता को बढ़ाता है के लिए कार्य करता है । जैविक ऊतकों में आयरन visualizing के लिए अंय तकनीकों, तथापि, उपलब्ध हैं । Inductively-युग्मित प्लाज्मा-मास स्पेक्ट्रोस्कोपी (आईसीपी-ms)12 आयरन और अन्य ट्रेस तत्वों को मापने के लिए एक बहुत ही सटीक तकनीक है, लेकिन उपकरणों की कमी, दोनों FAAS और आईसीपी-MS के लिए, एक आम समस्या है । दूसरी ओर, thiocyanate वर्णमिति13 द्वारा लौह मापन परिशुद्धता का अभाव है और नमूनों के बीच छोटी भिन्नता का पता लगाने में विफल रहता है. प्रशिया नीले दाग14,15, 16,17 पोटेशियम घाट ferrocyanide (K4fe (CN)6) Fe cations के साथ की प्रतिक्रिया पर आधारित एक अप्रत्यक्ष विधि है, एक उत्पादन मजबूत नीले रंग, और पशु और पौधों के ऊतकों के ऊतकवैज्ञानिक वर्गों में गुणात्मक आयरन का पता लगाने के लिए प्रयोग किया जाता है ।

धातु (zero-valent) आयरन स्थलमंडल में दुर्लभ है । पर्यावरण में लौह के प्रमुख गैर जटिल ईओण फार्म ज्यादातर वातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा से तय होता है, लौह लौह के साथ अपेक्षाकृत अधिक प्रचुर मात्रा में anoxic वातावरण में किया जा रहा है और घाट लोहे एरोबिक साइटों में हावी । यह उत्तरार्द्ध फार्म भी अत्यंत अंलीय वातावरण में प्रभावी है, हालांकि लौह लौह ऑक्सीकरण की प्रेरणा एजेंटों अक्सर anoxic और अंलीय परिवेश में अलग18। जब लौह एक एरोबिक वातावरण में 4% एचसीएल (पीएच 0) में solubilized है, पतला लोहे का प्रमुख हिस्सा घाट फार्म (Fe3 +)19,20के रूप में मौजूद है ।

fe आयनों और K4fe (CN)6 के बीच प्रतिक्रियाओं निंनानुसार हैं:

Fe3 +: FeCl3 + K4fe (cn)6 = KFe (III) fe (II) (cn)6¯ + 3KCl

Fe2 +: 4 FeCl2 + 2 K4fe (cn)6 = fe4(Fe (cn)6)2 + 8 KCl

वर्तमान अध्ययन में, हमने पूछा कि क्या प्रशिया ब्लू धुंधला समाधान में आयरन के स्तर को मापने के लिए उपयोगी हो सकता है ।

शुरू में, हम जलीय समाधान और प्रशिया नीले दाग में Fe की एकाग्रता के बीच संबंध सत्यापित । Fe (2FeCl के रूप में, FeCl3 या दो का एक 1:1 मिश्रण) जलीय समाधान में एकाग्रता दोनों परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा और अवशोषण (आयुध डिपो) द्वारा प्रशिया नीले रंग के अलावा के बाद मापा गया था । आकृति 1 प्रत्येक विधि द्वारा प्राप्त माप के लिए रेखीय प्रतीपगमन घटता दिखाता है । हमने निष्कर्ष निकाला है कि प्रशिया ब्लू विधि समाधान में लौह एकाग्रता के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है ।

Figure 1
चित्रा 1: Fe एकाग्रता के बीच रैखिक प्रतिगमन FAAS और प्रकाश अवशोषक द्वारा मापा (आयुध डिपो, ७१५ एनएम) प्रशिया ब्लू विधि द्वारा प्राप्त की । नीले वर्गों और लाइन fe2 + समाधान प्रतिनिधित्व करते हैं, लाल चौकों और रेखा fe3 + समाधान और काले वर्गों और रेखा का प्रतिनिधित्व 2 fe के बीच एक 1:1 मिश्रण+ और fe3 +प्रतिनिधित्व करते हैं । निंन प्रतीपगमन प्राप्त किए गए थे: [Fe2 +] = 3 + १२३ x आयुध डिपो, r = ०.९९६, r2 = ०.९८९; [Fe3 +] = 1 + २९२ x आयुध डिपो, आर = ०.९९९, आर2 = ०.९९७; और [Fe2 +/3 +] = 11 + १४६ x आयुध डिपो, आर = ०.९८३, आर2 = ०.९५६ । fe2 + दाता FeCl2 था और fe3 + दाता3FeCl था । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

संयंत्र के ऊतकों के मात्रात्मक लौह विश्लेषण के लिए वर्णमिति प्रशिया blue विधि को अनुकूल बनाने के लिए, तंबाकू पत्ता राख की लौह सामग्री को ज्वाला अवशोषण परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी और प्रशिया नीला धुंधलान द्वारा मापा गया था । वहां दो तकनीकों से परिणामों के बीच अच्छा संबंध था ।

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Protocol

1. संयंत्र सामग्री और विकास की स्थिति

  1. बीज एक तंबाकू (फसल समशुन) बीज प्रति 5 सेमी x 5 cm पॉट मानक पॉट से भरा । बर्तनों को ट्रे पर रखें । 23 डिग्री सेल्सियस के एक निरंतर तापमान पर लंबे दिन की स्थिति (16/8 ज लाइट/अंधेरे) के तहत एक विकास कक्ष में पौधों को विकसित करना । बर्तन से पानी नालियों तक नल के पानी से सिंचाई करें ।
  2. 50 ± 5 दिनों के बाद, सिंचाई में Fe उपचार शुरू, प्रयोग के लिए उपयुक्त सांद्रता के अनुसार । उदाहरण के लिए, हम 0 से 6 मिमी, एक घुलनशील fe chelator (fe EDDHA) द्वारा पूरक से लौह सांद्रता की एक श्रृंखला का इस्तेमाल किया । हर दो दिन उचित समाधान के साथ पौधों की सिंचाई करें (निर्जलीकरण से बचने के लिए) 6-8 दिनों के लिए ।

2. लौह मापन के लिए पत्तियां तैयार करना

नोट: आयरन-मुक्त होना चाहिए ताकि लौह संदूषण के जोखिम को कम करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली सभी सामग्रियां। साफ मोर्टार और मूसल दो बार 4% एचसीएल समाधान के साथ और फिल्टर कागज के साथ सूखी उपयोग करने से पहले हर बार । किसी भी सामग्री का उपयोग किया जाता है, तो यह 4% एचसीएल समाधान के साथ दो बार साफ और फिल्टर कागज के साथ सूखी ।

  1. हाथ से स्टेम से पत्तियों को अलग करें, दस्ताने का उपयोग (किसी भी धातु उपकरण का उपयोग नहीं करते हैं) । प्रत्येक नमूने के लिए पत्तियों के 10 ग्राम (ताजा वजन) का उपयोग करें । एक स्प्रे बोतल का उपयोग कर डबल आसुत जल (DDW) के साथ प्रत्येक पत्ती साफ । यह कदम Fe संदूषण से बचने के लिए महत्वपूर्ण है ।
  2. एक कागज तौलिया पर पत्तियों सूखी और उंहें एक कागज बैग में डाल दिया । 2-3 दिनों के लिए ८० ° c के एक स्थिर तापमान पर एक ओवन के लिए कागज बैग स्थानांतरण ।
  3. जब सूखी, एक मोर्टार और मूसल का उपयोग कर पाउडर के लिए पत्तियों को कुचलने और 15 मिलीलीटर प्लास्टिक ट्यूबों बाँझ करने के लिए स्थानांतरण ।

3. ऐश करने के लिए पत्तियों को जलाएं

नोट: कम पीएच का उपयोग (0 के करीब) एचसीएल का सॉल्यूशन आयरन घुलनशीलता बढ़ाने के लिए होता है । रॉक ऊन जलने के दौरान शीशी से बचने के लिए गैसों को रोकने के लिए प्रयोग किया जाता है ।

  1. एक नया तौलना, इसके ढक्कन के बिना 20 मिलीलीटर जुटाना शीशी सील । मान को नोट करें या मान को धड़ा बटन का उपयोग कर शूंय पर सेट । इस शीशी को कुचल सूखे पत्ते (नमूना) जोड़ें ।
  2. नमूना और कंटेनर तौलना और मान नोट करें । रॉक ऊन के साथ शीशी बंद करो ।
  3. नमूनों को जोड़ने और उनके मूल्यों पर ध्यान दिए बिना 3 अतिरिक्त शीशियों तौलना । इन शीशियों नियंत्रण के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा रॉक ऊन की राशि है कि नमूना वजन में किसी भी वृद्धि के लिए नेतृत्व कर सकते है मूल्यांकन ।
  4. एक भट्ठी में नमूना और नियंत्रण शीशियों प्लेस और निम्न तापमान चरणों का उपयोग जल शुरू: कमरे के तापमान, तेजी से वृद्धि करने के लिए ४२५ ° c, और, अंत में, 425 ° c 4 घंटे के लिए. इस समय तक, सूखे पत्ते राख करने के लिए बदल गया होगा ।
  5. नमूने के बारे में १०० डिग्री सेल्सियस के लिए नीचे शांत लेकिन नमी से बचने के लिए निम्नलिखित दो चरणों के लिए इस तापमान से नीचे नहीं है, जो नमूना के अंतिम वजन को प्रभावित कर सकता है. भारी दस्ताने का उपयोग कर, चिमटी के साथ भट्ठी से नमूनों को हटाने, शीशी को बाहरी रूप से पकड़े ।
  6. एक सपाट सतह पर शीशियों प्लेस, रॉक ऊन को हटाने और उनके मूल ढक्कन के साथ शीशियों बंद ।
  7. वजन 3 नियंत्रण शीशियों (३.३ देखें) और उनके औसत वजन लाभ की गणना । यदि वजन के बराबर है या ऊपर 1% करने के लिए राख वजन (४.२ चरण देखें), माप त्रुटि का एक अनुमान के रूप में इस मान का उपयोग करें ।

4. लौह मापन के लिए राख की तैयारी

नोट: प्रारंभिक नमूने में अंतिम लौह एकाग्रता एचसीएल के जोड़े गए खंड द्वारा विभाजित राख के वजन के रूप में गणना की जाती है ।

  1. 1 एम एचसीएल सॉल्यूशन (4% hcl) को ३७% एचसीएल स्टॉक सॉल्यूशन की ८७.५ मिलीलीटर की DDW (प्लास्टिक या कांच की कुप्पी में) जोड़कर तैयार करें ।
  2. एक 15 मिलीलीटर प्लास्टिक ट्यूब वजन और नोट मूल्य या शूंय के लिए मूल्य सेट धड़ा बटन का उपयोग कर । राख को ट्यूब, बकरों पर ट्रांसफर करें और वैल्यू नोट करें । यह ऐश का वजन है ।
  3. राख के लिए 1 मीटर एचसीएल के 5 एमएल जोड़ें । एक 22 µm फिल्टर के माध्यम से राख फ़िल्टर और एक ही फिल्टर के माध्यम से 1 मीटर एचसीएल के एक अतिरिक्त 5 मिलीलीटर जोड़ें ।
  4. अंतिम मात्रा 10 मिलीलीटर होनी चाहिए । ध्यान दें कि समाधान का वह भाग फ़िल्टर में खो जाएगा ।
    नोट: नमूने अब Fe माप के लिए या तो FAAS द्वारा या प्रशिया नीले विधि द्वारा तैयार कर रहे हैं ।
  5. Fe परमाणु स्पेक्ट्रोमेट्री द्वारा मापा एकाग्रता के साथ एक अंशांकन वक्र बनाओ और प्रशिया ब्लू विधि द्वारा ( चित्रा 4देखें) प्रत्येक संयंत्र प्रजातियों के लिए । इसके बाद, Fe एकाग्रता प्रशिया नीले अकेले विधि द्वारा मापा जा सकता है ।

5. FAAS द्वारा Fe एकाग्रता को मापने

  1. FAAS द्वारा माप के लिए प्रत्येक नमूने से 4 मिलीलीटर निकालें ।
  2. राख के वजन से FAAS माप से प्राप्त परिणामों को विभाजित । ०.०१ के परिणामस्वरूप मूल्य विभाजित (क्योंकि राख 10 मिलीलीटर में solubilized थे) । परिणामस्वरूप मूल्य ग्राम राख (पीपीएम) प्रति लौह एकाग्रता है ।

6. प्रशिया ब्लू धुंधला समाधान की तैयारी

  1. 4 K 4 Fe (CN)6 से १०० मिलीलीटर DDW औरभंवर (अन्य संस्करणों और/या सांद्रता विभिन्न मांगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है) को जोड़कर एक 4% प्रशिया ब्लू समाधान तैयार करें । यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस अध्ययन में, एक कम ध्यान केंद्रित प्रशिया नीले समाधान से पहले की रिपोर्ट (20%)14 इस्तेमाल किया गया था ।
  2. उपयोग करने तक 4 डिग्री सेल्सियस पर अंधेरे में समाधान रखें । समाधान 6 महीने के लिए स्थिर है जब ऐसी स्थितियों में संग्रहीत ।

7. प्रशिया नीले FAAS परिणामों का उपयोग कर विधि के लिए एक अंशांकन वक्र पैदा

नोट: राख में लौह एकाग्रता की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करते हुए
Equationसमीकरण 1
सी: एकाग्रता, वी: नमूना मात्रा, डब्ल्यू: ऐश वजन (जी) ।

  1. 1 एम एचसीएल के प्रशिया ब्लू सॉल्यूशन और ०.५० एमएल के ०.५० एमएल को मिक्स करें । यह रिक्त समाधान के रूप में कार्य करेगा ।
  2. मिश्रण ०.५ मिलीलीटर (4% एचसीएल में राख, 3 में वर्णित के रूप में) और प्रशिया ब्लू समाधान के ०.५ मिलीलीटर (चरण ६.१) pipetting द्वारा । 5 मिनट से अधिक नहीं बल्कि कम से 1 मिनट प्रतीक्षा करें । 5 मिनट के बाद, नमूनों में अवसादन हो जाएगा ।
  3. एक cuvette करने के लिए मिश्रण स्थानांतरण और एक spectrophotometer का उपयोग कर ७१५ एनएम पर आयुध डिपो को मापने । मान नोट करें ।
  4. (चरण ७.३) के लिए नमूना के ऐश वजन (चरण ३.२) द्वारा आयुध डिपो विभाजित है । परिणाम प्रति ग्राम राख ओडी का प्रतिनिधित्व करता है ।
  5. FAAS माप (Y अक्ष) और आयुध डिपो (X अक्ष) से प्राप्त लौह सांद्रता के बीच रेखीय प्रतीपगमन प्लॉट करें । ५.२ और ७.४ चरणों में प्राप्त परिणामों का उपयोग करें । प्रतीपगमन सूत्र की गणना, y = a + bX, जहां y लौह एकाग्रता का प्रतिनिधित्व करता है, एक अवशोषक एक साथ काटना, b का प्रतिनिधित्व करता है अवशोषक ढलान और X का प्रतिनिधित्व करता है आयुध डिपो ।

8. एक ही पौधे के प्रकार से अन्य नमूनों में आयरन के स्तर का निर्धारण करने के लिए प्रशिया ब्लू पद्धति का प्रयोग

नोट: के बाद से एक अंशांकन वक्र पहले से ही संयंत्र के इस प्रकार के लिए स्थापित किया गया है, एक ही पौधे प्रकार से किसी भी नए नमूनों में लौह एकाग्रता सीधे रैखिक प्रतीपगमन सूत्र का उपयोग कर परिकलित किया जा सकता है ।

  1. चरण 3 और 4, चरण ७.१ करने के लिए ७.४ के बाद में निष्पादित करें ।
  2. गणना रैखिक प्रतीपगमन से प्राप्त सूत्र का उपयोग कर समाधान में लौह एकाग्रता (चरण ७.५) ।

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Representative Results

जब इस प्रोटोकॉल को सही ढंग से किया जाता है, एक प्रशिया नीले और परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी तरीकों से प्राप्त परिणामों के बीच उत्कृष्ट सहसंबंध मिलना चाहिए । इसलिए, प्रशिया ब्लू विधि आसानी से संयंत्र के नमूनों में लौह एकाग्रता का एक सटीक माप प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जा सकता, के रूप में निम्न प्रयोग में प्रतिबिंबित.

तंबाकू संयंत्रों के रूप में प्रोटोकॉल में वर्णित हो गए थे और विभिंन लौह सांद्रता (0, 1, 2, 3, 4, 5, या 6 मिमी) से अधिक 7 दिनों से युक्त पानी के साथ सिंचित । पौधों को फिर काटा गया, साफ और ८० डिग्री सेल्सियस पर 3 दिनों के लिए सूख गया । अगले कदम (यानी, प्रोटोकॉल के २.३ कदम से) वर्णित के रूप में पालन किया गया । के बाद से नियंत्रण शीशियों राख वजन से कम 1% की एक भिंनता दिखाया, यह मूल्य आगे की गणना करने के लिए नहीं जोड़ा गया था ।

लौह एकाग्रता FAAS द्वारा मापा गया था । तालिका 1 इन माप के प्रतिनिधि परिणामों से पता चलता है । 21 नमूनों से प्राप्त डेटा (3 में 7 सांद्रता प्रतिकृति) एक अंशांकन वक्र उत्पंन करने के लिए इस्तेमाल किया गया ।

उपचार (मिमी आयरन सिंचाई में) संयंत्र एचसीएल सॉल्यूशन में आयरन एकाग्रता (पीपीएम)
0 ए ७.१
1 बी १६.६
2 सी २३.४
3 डी ३१.२
4 एफ ४७.४
5 जी ५०.७
6 एच ४१.६

तालिका 1: राख के समाधान में लौह एकाग्रता पौधों से अलग लौह स्तर युक्त पानी के साथ सिंचित से तंबाकू के पत्ते ।

उपर्युक्त 21 नमूनों की राख में लौह एकाग्रता FAAS द्वारा प्राप्त मूल्यों का उपयोग करते हुए गणना की गई (चरण 7 में नोट देखें) । परिणामों से पता चला कि सिंचाई के पानी में लोहे की एकाग्रता बहुत प्रभावित पत्ती लौह सामग्री (चित्रा 2).

Figure 2
चित्रा 2: तंबाकू के पत्तों में लौह एकाग्रता पर सिंचाई में आयरन की आपूर्ति का प्रभाव । पट्टियां मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करती है (n = 3) । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

एक प्रारंभिक प्रयोग में (नहीं दिखाया गया है), समाधान के अवशोषक स्पेक्ट्रा 2 fe के विभिंन सांद्रता से युक्त+ और fe3 + मापा और सबसे अच्छा चोटी ७१५ एनएम में प्राप्त किया गया था । 21 नमूनों की सभी स्पेक्ट्रा भी प्रशिया ब्लू विधि के साथ परीक्षण किया गया । यह स्पष्ट है कि ७१५ एनएम में अवशोषक भी इष्टतम तरंग दैर्ध्य था यहां के रूप में अच्छी तरह से (चित्रा 3) । तदनुसार, इस तरंग दैर्ध्य का प्रयोग सभी प्रयोगों में किया गया.

FAAS द्वारा प्राप्त लौह एकाग्रता मानों के बीच एक रेखीय प्रतीपगमन वक्र प्लॉट किया गया था और (चित्रा4) चित्रा 3 में प्रतिनिधित्व नमूनों के लिए प्रशिया ब्लू पद्धति का उपयोग करके प्राप्त किए गए अवशोषण (आयुध डिपो) मान । निंन प्रतीपगमन प्राप्त किया गया था: [Fe] = ०.३२ + २५.३ x आयुध डिपो, r = ०.९९४ और r2= ०.९८८ ।

Figure 3
चित्रा 3: अवशोषण तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रा तंबाकू राख प्रशिया नीले समाधान के साथ मिश्रित के रूप में प्रोटोकॉल में वर्णित है । तरंग दैर्ध्य स्पेक्ट्रा राख की एकाग्रता से विभाजित किया गया । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

Figure 4
चित्रा 4: प्रशिया ब्लू विधि द्वारा प्राप्त FAAS और प्रकाश अवशोषक (आयुध डिपो, ७१५ एनएम) द्वारा मापा तंबाकू राख में Fe एकाग्रता की रैखिक प्रतिगमन । निंन प्रतीपगमन प्राप्त किया गया था: [Fe] = ०.३२ + २५.३ x आयुध डिपो, r = ०.९९४, r2= ०.९८८ । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।

प्राप्त रैखिक प्रतिगमन अब एक ही संयंत्र प्रकार से नए नमूनों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जैसा कि चरण 8 में कहा गया है ।

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Discussion

संयंत्र के ऊतकों में लौह मापन सिंचाई या अन्य पर्यावरणीय स्थितियों के प्रभावों के मूल्यांकन के लिए बहुत महत्वपूर्ण है । यहां, हम तंबाकू के पत्तों में Fe सामग्री मापन के लिए एक आसान और सटीक वर्णमिति विधि वर्णित है, जो आसानी से अंय प्रजातियों के पौधों और ऊतकों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है ।

वर्णमिति विधि के लिए स्थितियों के अनुकूलन में, हमने आयरन घुलनशीलता की अनुमति देने के लिए एक कम ph मीडियम (ph < १.०) का उपयोग किया । जल प्रक्रिया के लिए लोहे के सभी रूपों को जारी करने और सुनिश्चित करें कि कोई भी नमूने में मौजूद दूषित परिणामों को संशोधित करने के लिए किया गया था । लौह संदूषण के बारे में, एक को ध्यान में रखना चाहिए कि पृथ्वी की पपड़ी का ६.७% लौह ऑक्साइड प्रजातियों (FeOn)21 शामिल है और है कि उनकी सांद्रता संयंत्र शुष्क वजन22के ०.००९% तक पहुंच सकते हैं । इसलिए, एक संक्रमण के जोखिम पर विचार करना चाहिए, धूल के बाद से, जो के रूप में ज्यादा के रूप में शामिल कर सकते है 3-7% लोहा (क्षेत्र पर निर्भर करता है)23, बहुत परिणाम को प्रभावित कर सकते हैं । यह भी सावधानी से प्रयोग में प्रयुक्त सभी उपकरणों की लौह सामग्री की जांच करने के लिए और संक्रमण से बचने के लिए सभी आवश्यक सावधानियों लेने के लिए जरूरी है । यह सभी उपकरण है जो हवा के साथ संपर्क में था या जो 4% एचसीएल समाधान के साथ प्रयोग में किया जा रहा है साफ करने के लिए सिफारिश की है । इस तरह के कैंची या चंमच के रूप में किसी भी धातु उपकरण का उपयोग, पूरी तरह से बचा जाना चाहिए, बजाय कांच या प्लास्टिक के संस्करणों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है । महत्वपूर्ण कदम लौह संदूषण से बचने के लिए कदम ३.१ और ४.१, उदाहरण के लिए में डाला गया ।

एक नमूना से एक संकेत प्राप्त करने में विफल प्रोटोकॉल में विभिन्न चरणों में उत्पन्न होने वाली समस्याओं के कारण हो सकता है । इस उदाहरण में, यह एक ज्ञात लौह एकाग्रता के साथ समाधान के खिलाफ एजेंट की जांच करने के लिए सिफारिश की है । यदि समस्या बनी रहती है, ताजा प्रशिया नीले एजेंट तैयार किया जाना चाहिए । मानक चाहिए, तथापि, एक संकेत दिखाने के लिए, यह इंगित करता है कि नमूने में लोहे की एकाग्रता का पता लगाने दहलीज के नीचे था और नमूना अधिक ध्यान केंद्रित किया जाना चाहिए कि. दोहराने के बीच बड़े बदलाव लौह संदूषण से स्टेम सकता है और नए नमूनों के उपयोग की आवश्यकता होगी ।

अंशांकन curves हर छह महीने या हर बार प्रशिया नीले एजेंट का एक नया बैच का उपयोग किया जाता है उत्पन्न किया जा करने की आवश्यकता है । प्रारंभिक अंशांकन वक्र लौह सामग्री को मापने में कम से 6 नमूनों द्वारा फिर से मांय किया जाना चाहिए और पुष्टि की है कि रैखिक प्रतिगमन अभी भी सही है । अंशांकन curves में, यह करने के लिए बंद मान प्राप्त करने के लिए आवश्यक है + 1 या-1 r (सहसंबंध गुणांक) के लिए और 1 के लिए करीब r2 (निर्धारण के गुणांक)24,25,26। जबकि एक परिपूर्ण रेखा 1 के एक आर2 मूल्य होगा, सबसे आर2 ०.९५ से अधिक मूल्यों अंशांकन curves के लिए स्वीकार्य हैं ।

प्रोटोकॉल की सीमाएं तथ्य यह है कि विभिंन पौधों के ऊतकों और प्रजातियों के विभिंन सहसंबंध दिखा सकता है लौह एकाग्रता निर्धारण के लिए वर्णित प्रक्रियाओं का उपयोग कर घटता शामिल हैं । इसलिए, यह सुनिश्चित करें कि सहसंबंध वक्र किसी दिए गए प्रयोग के लिए सटीक है करने के लिए एक प्रायोगिक परीक्षण करने के लिए अनुशंसित है । प्राप्त परिणामों के लिए वक्र का उपयोग करने के लिए, नई मापी गई आयुध डिपो का मान सूत्र Y = a + bX में प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए । वर्तमान स्थिति में, निंन सूत्र का उपयोग किया गया था: [Fe] = ०.३२ + २५.३ x आयुध डिपो ।

एक और सीमा संयंत्र ऊतक की एक जगह बड़ी राशि की जरूरत से उठता है । इस राख को भंग करने के लिए इस्तेमाल किया एचसीएल मात्रा ढलने से कुछ हद तक दरकिनार किया जा सकता है (चरण ५.३ देखें) ताकि एक उचित संकेत प्राप्त करने के लिए. बहरहाल, यहां वर्णित विधि एक अच्छा विकल्प है यदि महंगा उपकरण, जैसे कि आईसीपी के लिए इस्तेमाल किया-MS, या FAAS के लिए तैयार उपयोग उपलब्ध नहीं है और एक ही संयंत्र प्रजातियों के कई नमूने है विश्लेषण किया जा करने के लिए ।

एक लोहे का पता लगाने प्रणाली के रूप में प्रशिया ब्लू विधि के संभावित अतिरिक्त आवेदन किसी भी कार्बनिक पदार्थ है कि ऐश के लिए लाया जा सकता है में मात्रात्मक आयरन का पता लगाने, साथ ही साथ अकार्बनिक पदार्थ, जैसे मिट्टी के रूप में शामिल हैं ।

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

यह काम इजरायल के कृषि मंत्रालय के प्रमुख वैज्ञानिक (#16-16-0003) से अनुदान द्वारा विज्ञान, प्रौद्योगिकी और Spaceand के इसराइल मंत्रालय ने समर्थन किया था ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Potassium Hexacyanoferrate(II) Fisher Chemical 14459-95-1 Reagent for the Pussian Blue
Millex Syringe Filter Unit, Vial Vent 0.22 μm Millec SLGP033RS Filter used to filter the ashes + 4% HCl Solution
Scintillation Vials Fisherbrand 03-337-4 Used to keep the dry powdered plant material during the burning procedure.
Disposable Syringe 10 ml Medi-Plus 1931 Syringe used during the filtration
Hydrochloric acid Sigma-Aldrich 231-595-7 Used in the 4% HCl solution to dilute the ashes and clean the materials
Tobacco, Nicotiana tabacum cv. Samsun NN Obtained from Prof. Simon Barak and routinely used in the Zaccai Lab Barak S, Nejidat A, Heimer Y, Volokita M. Transcriptional and posttranscriptional regulation of the glycolate oxidase gene in tobacco seedlings. Plant Molecular Biology. 2001 Mar 1;45(4):399-407. Tobacco cultivar used in this protocol
Glass Wool (Rock Wool) Sigma-Aldrich 659997-17-3 Used in the procedure of burning samples in the furnace.

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जैव रसायन अंक १३९ वर्णमिति आयरन मास स्पेक्ट्रोस्कोपी पादप प्रशिया नीला तंबाकू
पौधों में लौह सामग्री को मापने के लिए एक वर्णमिति विधि
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Gitz, J. C., Sadot, N., Zaccai, M., Zarivach, R. A Colorimetric Method for Measuring Iron Content in Plants. J. Vis. Exp. (139), e57408, doi:10.3791/57408 (2018).

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