Method Article

Karmaşık doğal organik madde karışımları karakterize için tek işlem hacmi tamamlayıcı yüksek çözünürlüklü analitik teknikler

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

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

Bu iletişim kuralı tek bir üretim için doğal organik madde ve mikrobiyal proteomik farklı ekosistemleri içinde tam olarak eşleştirilmiş karakterizasyonu sonuçlanan tamamlayıcı analitik ve omics teknikleri açıklar. Bu yaklaşım sağlam karşılaştırmalar metabolik yollar ve sera gazı üretim tanımlamak ve çevresel değişimin yanıt tahmin için önemli dönüşümleri tanımlamak için izin verir.

Abstract

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

Doğal organik madde (NOM) organik bileşikler, tarihsel olarak karakterize etmek zor oldu binlerce son derece karmaşık bir karışımı oluşur. Ancak, NOM ayrışma kaynaklanan sera gazı (karbondioksit [CO2] ve metan [CH4]) üretim termodinamik ve kinetik denetimlere anlamak için bir düzey Moleküler Karakterizasyonu mikrobiyal birleştiğinde Proteom analizleri gereklidir. Ayrıca, iklim ve çevre değişiklikleri doğal ekosistemler, potansiyel olarak organik madde yüzeylerde temini ve dönüşümleri gerçekleştiren mikroorganizmalar etkisi karmaşık etkileşimler üzücü huzursuz bekleniyor. Organik madde, mikrobiyal proteomik ve yollar ve hangi tarafından organik madde decomposed dönüşümleri detaylı Moleküler Karakterizasyonu yönü ve büyüklüğü çevresel değişikliklerin etkisini tahmin etmek gerekli olacaktır. Tek bir örnek kapsamlı metaboliti karakterizasyonu için metodolojik çıkışını direkt enjeksiyon Fourier dönüşümü iyon cyclotron rezonans kütle spektrometresi (FTICR-MS), gaz kromatografi kütle spektrometresi (GC-MS), tarafından bu makalede nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, sıvı kromatografi kütle spektrometresi (LC-MS) ve proteomik analizi. Bu yaklaşım yolları organik madde ayrışma, ortaya çıkan CO2 ve CH4 üretim oranları ve çevre pertürbasyon yanıtlarını çıkarım için istatistiksel güven geliştirir, tam olarak eşleştirilmiş bir veri kümesi oluşturur. Burada peatlands toplanan NOM örnekleri bu yöntem uygulama sonuçları sunmak; Ancak, herhangi bir NOM örnek (Örneğin, turba, ormanlık toprak, deniz çökeller vb.)ilgili protokoldür.

Introduction

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

Genel olarak, sulak karbon (C), 529 Pg içerecek şekilde çoğunlukla organik C turba mevduat1içinde gömülü olarak tahmin edilir. Şu anda, böyle peatlands Kuzey Amerika tek başına129 Tg C y-1 iyon bir net C lavabo olarak hareket ederler. Ancak, boşaltma, yangınlar, kuraklık ve sıcak sıcaklıklar gibi çevre rahatsızlık artan C kayıp ile sera gazı içinde kaynaklanan organik madde ayrışma artırarak bu C lavabo ofset olabilir (karbon dioksit [CO2] ve metan [CH4]) üretim1,2. Daha sıcak sıcaklık ya da kurutma makinesi koşulları dah....

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

Protocol

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

1. organik madde sıralı çekme--dan toprak, çökeller veya turba

  1. Toprak, çökeller veya turba üzerinden asitleme toplamak ve test edilen hipotez (Örneğin, derinlik) göre çekirdek bölün. Mağaza örnekleri Politetrafloroetilen kapsayıcılar kaplı ve analiz önce depolama için-80 ° C'de dondurmak.
    Not: Yaklaşık 25 mg C bu iletişim kuralı için gereklidir. Turba (genellikle % 45 C) için kurutulmuş turba 50 mg gereklidir. Mineral veya ormanlık uplands topraklar bağlı olarak C (ilâ 5 g) içerik gibi örnek daha büyük miktarlarda düşük organik örnekleri için gerekli olabilir. Toplama, depolama sırasında herhangi bir noktada plastik başvurma örnekleri iz....

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

Results

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

Biz açıklanan tamamlayıcı Çözümleme Protokolü gerçekleştirilen ve turba Minnesota, ABD Ladin ve Peatlands yanıt altında değişen ortamlar (Ladin) sitedeki S1 bataklığındaki derinliği ile karşılaştırıldığında. Bu sonuçlar bu permafrost bataklık ve fen siteleri metaboliti ve enzim faaliyetlerinde nasıl değişebilir göstermek için Kuzey İsveç'ten karşılaştırılır. Biz proteomik analizde 3,312 enzimler tespit. Enzimler faaliyetleri ile derinlik analizi enzimler sayısı keskin 15 cm ve ladin bataklığındaki (Ş.......

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

Discussion

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

Tek-den geçerek hangi C tarafından karmaşık bir ekosistem içinde oluştuğunu bisiklet yolları anlayışlar metabolitleri ve Proteom karakterize etmek için kullanılan tam birleştiğinde analiz akışı sağlar. Toprak ve turba heterojen matrisler ve bu nedenle, bu yöntemin önemli adımlardan biri başlangıç turba veya toprak malzeme son derece homojen sağlanmasında ilk adımda oluşur. Toplamları ayıklama verimliliği de azaltabilir gibi örnek öğütmek için tercih edilir. Bu düşük C ve bir paslanmaz çelik topu değirmeni yeterince homoj.......

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

Disclosures

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

Yazarlar ifşa gerek yok.

Acknowledgements

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

JP Chanton, J.E. Kostka ve mm Kolton torf örnekleri toplama ile yardım için teşekkür etmek istiyorum. Bu eser bölümlerini çevre moleküler Bilimleri Laboratuvarı, bir DOE ofis, bilim Kullanıcı Office biyolojik ve çevresel araştırma tarafından desteklenen tesis yapılmıştır. PNNL için sözleşme DE-AC05-76RL01830 altında DOE Battelle tarafından işletilmektedir. Bu eser ABD Enerji Bakanlığı, Office Bilim ve Office biyolojik ve çevresel araştırma tarafından desteklenmiştir (verir: DE-AC05-00OR22725, DE-SC0004632, DESC0010580, DE-SC0012088 ve DE-SC0014416).

....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
metoksiyamin hidroklorürSigma Aldrich226904türevizasyon ajanı
5 mm üçlü rezonans tuza dayanıklı soğuk prob ve nbsp;Brukerenstrümantasyon
kılcal GC kolonu HP-5MS kolonu (30 m & kez; 0,25 mm & kez; 0,25 μ m)AgilentAG19091S-433enstrümantasyon
ters faz yüklü yüzey hibrit kolon (3.0 mm ve kez; 150 mm ve kez; 1.7 & mu; m partikül boyutu)ThermoFisherenstrümantasyonu:
2 mL cam şişelerVWR International46610-722numune şişeleri
otomatik numune alma cihazı şişeleriVWR International97055-324; 9467671numune şişeleri
KloroformVWR InternationalJT9174-3çözücü
EtanolVWR InternationalBDH67002.400çözücü
metanolVWR UluslararasıBDH85681.400çözücü
piridinVWR UluslararasıBDH67007.400çözücü
2,2-dimetil-2-silapentan-5-sülfonat-d6Sigma Aldrich178837standardı
C8-C24 yağ asidi metil esteriSigma AldrichCRM18918standardı
N-metil-N- (trimetilsilil)trifloroasetamidSigma Aldrich24589-78-4standardı
Suwanee Nehri Fulvik Asit standardıUluslararası Hümik Maddeler Derneği2S101Fstandardı
trimetilklorosilanSigma Aldrich89595standardı
Ayarlama ÇözümüAgilent
FTICR-MS analiz yazılımıBrukerCompass DataAnalysis 4.1
Formularity YazılımıPasifik Kuzeybatı Ulusal LaboratuvarıFormularityşu adresten indirilebilir: https://omics.pnl.gov/software/formularity
GC-MSAgilent AgilentGC 7890A, MSD 5975C
silika bazlı sorbentile Phenomenex (Torrance, CA)Strata C18-E (PN 8E-S001-DAK)
NMR TÜPÜ 3MM 8 150 CS5VWR InternationalKT897820-0008NMR tüpü
Varian Doğrudan Tahrikli 600 MHz NMR spektrometresi Varian InovaVarian Direct Drive 600 MHzNMR spektrometresi
Chenomx NMR Suite 8.3ChenomxChenomx NMR SuiteNMR yazılımı
ultra performanslı sıvı kromatografı sularAquity UPLC H sıvı kromatografı 
Velos-ETD Orbitrap kütle spektrometresi ThermoFisherThermo Scientific LTQ Orbitrap Velos kütlespektrometresi 
,

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