Snabb insamling av blommig doft flyktiga ämnen med hjälp av en headspace flyktiga insamling teknik för GC-MS termisk desorption provtagning
Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att samla in blommiga doft flyktiga ämnen från blommande blommor, med hjälp av en icke-förstörande provtagning förfarande.
Abstract
Dofter av många blomma familjer har provtagits och flyktiga ämnen analyseras. Att känna till de föreningar som utgör dofter kan vara ett viktigt steg till bevarandet av blommor som hotas eller äventyras. Eftersom blommig doft är avgörande för att locka pollinatörer, denna metod kan användas för att bättre förstå eller till och med förbättra pollinering. Vi presenterar ett protokoll med hjälp av en bärbar kol luftfilter och vakuum för att samla blommig doft flyktiga ämnen, som sedan analyseras av en GC-MS. Genom att använda denna metod kan doft flyktiga ämnen samplas med en icke-förstörande metod med en maskin som är lätt transporteras. Denna metod använder en snabb provtagning förfarande, skära provtagning tid ner från 2-3 timmar till cirka 10 minuter. Med GC-MS kan doft föreningarna identifieras individuellt, baserat på autentiska standarder. De steg som används för att samla in doft-och kontrolldata presenteras, från material inställning till insamling av data utdata.
Introduction
Blommor producerar vanligtvis en doft som används för att locka pollinatörer. Dessa dofter består av många kemiska föreningar alla agerar tillsammans som en blommig blandning1,2,3. Utan dessa dofter, skulle blommor vara mindre benägna att vidarebefordra sin genetiska information med hjälp av pollinatörer. Blommig doft har dokumenterats i många blommande växtfamiljer, med Orchidaceae är en av de vanligare familjerna studerade4. För att förstå den roll som blommig doft i pollinering, är det viktigt att nondestruktivt samla in och analysera de kemiska föreningar som släpps ut från blommorna vid olika tidpunkter på dagen och under de flera dagar till veckor Blom blomningarna är öppna, som doft kan variera över tid5.
Ett tidigt protokoll för denna typ av provtagning utvecklades av Heath och Manukian6. Målet med deras provtagningsmetoder var att minska påfrestning på preparatet (t. ex. växter, insekter) som studerades. Tidigare uppsatser dokumenterade att destruktiva procedurer till anläggningen krävdes, såsom att ta bort blommande blommor för att samla in doften. Nyare blommiga dofter publikationer av Cancino och Damon7,8 används liknande metoder. Denna studie satte blommorna i glas kammare och passerade renad luft över dem; sedan absorberades doft föreningarna från kammaren på porösa polymeradsorbenter i klara Pasteur-pipetter. Dofterna samlades in i minst två timmar under denna studie. Sadler et al.9 genomförde blommiga doft studier på en epifytisk orkidé i södra Florida, likt den ursprungliga studien10. Återigen, denna studie krävde blommorna som ska provtas i över två timmar för att samla in doften flyktiga, med doft samlas på den porösa polymer adsorbent. Papperet här presenterar en oförstörande metod som möjliggör mycket snabbare provtagning, som varar bara 10 minuter. Också, istället för att använda en glas kammare ugn bakning påsar används, vilket möjliggör mer flexibel förflyttning av kammaren och minska risken för skador på blommorna. Dessa påsar finns i flera storlekar som gör det möjligt att välja storleken på påsen som lätt kan passa enskilda prover utan att skada provet eller det omgivande materialet. Den adsorbent som används i denna studie var tenax porösa polymer adsorbent. Detta skiljer sig från Porapak, eftersom provet kan termiskt desorberats på GC-MS kolumn för analys, vilket eliminerar användningen av ett kemiskt lösningsmedel.
Metoderna i denna studie ger ett sätt att snabbt prov doft flyktiga ämnen som produceras av blommor och kan användas för att prova flyktiga ämnen från andra prover samt, såsom insekt feromoner, eller svamp flyktiga ämnen. Reducerad tid för provtagning innebär mindre stress på provet och förmågan att samla många prover på kort tid. Till exempel, i Sadler et al.9, blomman var bara doftande på natten, så bara två eller tre prover kunde samlas varje natt. Med metoden här, prover kan tas hela natten på 15-20-minuters mellanrum från samma blomma. Dessutom, genom att använda påsar i stället för glas kammare, kan headspace skjutas upp lättare för provtagning i fältet för in situ insamling på utrotningshotade eller hotade växtarter. Med hjälp av den metod som presenteras här, kunde vi prova blommor 1,5 till 2 meter ovan jord. Dessa metoder är oerhört användbara för doft insamling i laboratoriet och fältet, och ger forskarna en provtagningsteknik som är snabb och icke-förstörande till provet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Även om denna teknik är oerhört värdefullt för dess provtagning hastighet och bärbarhet, en begränsning använder den för epifytiska arter, eller de som växer på träd och inte från marken. I den ursprungliga studien10var en av de utvalda blommorna epifytisk. Eftersom maskinen är för tung för att hänga fritt, måste en stabil, förhöjd bas göras för provtagning. Dessutom kan maskinen antingen anslutas till ett eluttag eller batteridriven, så om det finns förlängd fältsampling…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
USDA-ARS forskningsprojekt nummer 6036-22000-028-00D. Användningen av handels-, firma-eller företagsnamn i denna publikation är för information och bekvämlighet för läsaren. Sådan användning utgör inte ett officiellt stöd eller godkännande från Förenta staternas jordbruksdepartement eller jordbruks forsknings tjänsten av någon produkt eller tjänst, utan att utesluta andra som kan vara lämpliga. Dessutom, University of Florida biologi Department-Lewis och Varina Vaughn Fellowship i Orchid Biology (2017), och en University of Florida Graduate Research Fellowship (2014-2018) gav finansiering också. Vi tackar också Cindy Bennington från Stetson University för orkidén anläggningen som används under inspelningen av denna video.
Materials
| Bulkhead Union | Cole-Palmer | UX-06390-10 | |
| FEP tubing | Cole-Palmer | UX-06407-60 | |
| Gas Chromatography | Hewlett Packard | 6890 | |
| Glass Wool, Silanized | Sigma-Aldrich | 20411 | |
| Inlet liner | Agilent | 5062-3587 | |
| Mass Spectrometer | Hewlett Packard | 5973 | |
| Reynolds oven bag | Reynolds Consumer Products | Turkey size | |
| Tenax Porous Polymer Adsorbent | Sigma-Aldrich | 11982 |
References
- Knudsen, J. T., Tollsten, L., Bergstrom, L. G. Floral scents- A checklist of volatile compounds isolated by head-space techniques. Phytochemistry. 33, 253-280 (1993).
- Dudareva, N. A., Pichersky, E. . Biology of floral scent. , (2006).
- Altenburger, R., Matile, P. Rhythms of fragrance emission in flowers. Planta. 174, 242-247 (1988).
- Dodson, C. H., Dressler, R. L., Hills, H. G., Adams, R. M., Williams, N. H. Biologically active compounds in orchid fragrances. Science. 164, 1243-1249 (1969).
- Theis, N., Raguso, R. A. The effect of pollination on floral fragrance in thistles. Journal of Chemical Ecology. 31 (11), 2581-2600 (2005).
- Heath, R. R., Manukian, A. Development and evaluation of systems to collect volatile semiochemicals from insects and plants using a charcoal-infused medium for air purification. Journal of Chemical Ecology. 18, 1209-1226 (1992).
- Cancino, A., Damon, A. Comparison of floral fragrance components of species of Encyclia and Prosthechea (Orchidaceae) from Soconusco, southeast Mexico. Lankesteriana. 6, 83-139 (2006).
- Cancino, A., Damon, A. Fragrance analysis of euglossine bee pollinated orchids from Soconusco, south-east Mexico. Plant Species Biology. 22, 129-134 (2007).
- Sadler, J. J., Smith, J. M., Zettler, L. W., Alborn, H. T., Richardson, L. W. Fragrance composition of Dendrophylax lindenii (Orchidaceae) using a novel technique applied in situ. European Journal of Environmental Science. 1, 137-141 (2011).
- Ray, H. A., Stuhl, C. J., Gillett-Kaufman, J. L. Floral fragrance analysis of Prosthechea cochleata (Orchidaceae), an endangered native, epiphytic orchid, in Florida. Plant Signaling and Behavior. , (2018).
- . National Institute of Standards and Technology. U.S. Department of Commerce Available from: https://www.nist.gov/ (2019)
