Yöntem makalesi

Yaprak Yaralanması Volatillerinin ve Gaz Değişiminin Gerçek Zamanlı Kantifikasyonu için Oda İçi Kesme Yöntemi

31 görüntülenme

⸱

11 Eylül 2026

 ,  ,  , 
1Institute of Agricultural and Environmental Sciences, Estonian University of Life Sciences, 2Estonian Academy of Sciences

Bu makalede

Özet

Bu protokol, yara kaynaklı uçucu emisyonların başlangıcını, zirve zamanlamasını ve kinetiğini, eş zamanlı gaz değişim ölçümleriyle birlikte çözümlemek için standartlaştırılmış bir oda içi kesme yaklaşımı sunmaktadır.

Özet

Bitki yaprakları tarafından salınan uçucu organik bileşikler (VOC'lar), stres sinyalizasyonunda, bitki-atmosfer etkileşimlerinde ve bitki savunmasında kilit roller oynamaktadır. Bunlar arasında, yaralanma kaynaklı VOC'lar (wVOC'lar), mekanik hasar, herbivori veya çevresel rahatsızlıklardan saniyeler sonra salınır. Salınım dinamikleri; doku bozulmasının zamanlamasına, şiddetine ve yöntemine güçlü bir şekilde bağlıdır. Ancak, mekanik artefaktlar, değişken maruziyet koşulları ve yaralanma ile ölçüm arasındaki gecikmeler nedeniyle doğru kantifikasyon zorluğunu korumaktadır. Bu çalışma, wVOC'ların ve gaz alışverişinin gerçek zamanlı izlenmesi için standardize edilmiş bir hazne içi yaprak eksizyon protokolü sunmaktadır. Kararlı ışık, nem, CO2 ve sıcaklık koşulları altında, sızdırmaz bir hazne içerisinde temiz ve kontrollü kesimler yapabilmek için taşınabilir bir gaz değişim haznesine cerrahi sınıfta bir kesici entegre edilmiştir. Bir proton-transfer-reaksiyonu uçuş süresi kütle spektrometresi (PTR-TOF-MS), gecikmeyi ve sinyal bozulmasını minimize ederek hazne çıkışındaki uçucu emisyonları sürekli olarak ölçmüştür. Bu kurulum; emisyon başlangıcını, pik zamanlamasını, maksimum artış hızını ve toplam salınımı yüksek zamansal sadakatle çözümlemektedir. Yöntemin Quercus rubra, Acer platanoides ve Gossypium hirsutum

Giriş

Bitkiler, hızlı bir kimyasal sinyal salgılayarak yaralanmaya tepki verirler, ancak bu sinyalin doğru bir şekilde yakalanması teknik olarak zor olmaya devam etmektedir. Herbivori, rüzgar hasarı veya mekanik bozulmalardan sonraki saniyeler içinde bitkiler, dahili savunmaları aktive eden ve komşu bitkileri hazırlayan geçici uçucu organik bileşik (VOC) patlamaları salgılarlar1,2,3,4. Yaralanma kaynaklı bu VOC'lar (wVOC'lar); yeşil yaprak uçucularını (GLV'ler), metanolü, kısa zincirli alkolleri ve aldehitleri, terpenoidleri ve oksilipin türevlerini içerir. Bunlar ya mezofil hücrelerinde de novo sentez yoluyla ya da reçine kanalları ve trikomlar gibi depolama yapılarının yırtılmasıyla ortaya çıkarlar. Anlık stres sinyalleri olarak wVOC'lar, fizyolojik savunmaları koordine eder, bitki-bitki iletişimini aracılarla sağlar ve atmosferik kimya ile etkileşime girer1,5,6,7.

Doğal otçulluk, mekanik hasarı tükürük ve mikrobiyal elisitörlerle birleştirdiğinden, deneysel çalışmalar fiziksel yaralanmaya verilen yanıtları tek başına izole etmek için simüle edilmiş yaralama yöntemlerini kullanır8. Ancak, wVOC'ların geçici doğası, onları yakalamayı doğası gereği zorlaştırır. Gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi (GC-MS) ile eşleştirilmiş statik tepe boşluğu örneklemesi gibi geleneksel yöntemler, genellikle ilk emisyon patlamasını kaçırır ve kinetik profilini bozar9,10. Dengeleme gecikmeleri, yükseltilmiş inkübasyon sıcaklıkları ve uzatılmış örnekleme hatları, kalış süresini artırır ve özellikle seskiterpenler gibi reaktif bileşikler için kaydedilen sinyali bozar9,11,12. Tüm bunlar birlikte, sinyal büyüklüğünü azaltır ve yaralanma kaynaklı uçucu emisyonların zamansal dinamiklerini gölgeleyerek bitki stres yanıtlarının yorumlanmasını zorlaştırır.

Birçok çalışma, yaprakları hazne dışında yaralamak için ölçümü kesintiye uğratmaktadır. Bu kesinti gaz akışını dengesizleştirmekte, yaralama zamanlamasını değiştirmekte ve kesim hassasiyeti üzerindeki kontrolü azaltmaktadır13,14,15. Sonuç olarak, emisyon oranlarının zirveye ulaştığı ve karakteristik kinetik modellerin ortaya çıktığı tam o anlarda3,6,16,17, yaralanmadan sonraki ilk dakikalar genellikle kaybolmakta veya bozulmaktadır13. Bazı yaklaşımlar, Teflon bıçaklar veya mekanik delgeçler kullanarak yaprak eksizyonunu büyük hacimli haznelerin içine taşımıştır12,18,19. Ancak bu düzenekler, kesicinin kayması veya yaprak sertliğindeki farklılıklar nedeniyle sıklıkla sızdırmazlık kararsızlığına, tutarsız kesim uzunluklarına ve düzensiz kesiklere yol açmıştır. Büyük hazne hacmi ise hava değişimini daha da geciktirmiş ve uçucu sinyali genişletmiştir16. Tüm bunlar, stabil fizyolojik koşullar altında yaralanma kaynaklı emisyonların zamansal dinamiklerinin doğru şekilde karakterize edilmesini engelleyen deneysel sınırlamalardır.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için bu çalışma, cerrahi düzeyde bir kesiciyi, proton-transfer-reaksiyonu uçuş süreli kütle spektrometrisine (PTR-TOF-MS) bağlı bir gaz değişim sistemine entegre eden, oda içi gerçek zamanlı bir yaralama protokolü sunmaktadır. Protokol, kontrollü çevresel koşullar altında eş zamanlı olarak uçucu madde akılarını ve gaz değişimini yüksek zamansal çözünürlükte ölçerken, yaprak yaralaması ve uçucu madde tespitinin senkronize bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlar. Yaprak eksizyonunun ölçüm odası içinde yapılmasıyla protokol, geleneksel yaklaşımlarla ilişkili örnekleme gecikmelerini minimize eder, hızla yayılan yaralanma kaynaklı uçucu maddelerin zamansal dinamiklerini korur ve farklı mekanik özelliklere sahip yapraklarda standartlaştırılmış bir kesme prosedürünü örneklendirir. Bu zamansal çözünürlük; yaralanma kaynaklı uçucu emisyonların başlangıcının, pik zamanlamasının ve türe özgü kinetiğinin doğrudan karakterize edilmesine olanak tanır.

Protokol, farklı yaprak tipleri genelindeki uygulanabilirliğini göstermek amacıyla, karşıt anatomik ve fizyolojik özelliklere sahip üç tür (Quercus rubra, Acer platanoides ve Gossypium hirsutum) kullanılarak değerlendirilmiştir. Tüm türlerde özdeş ölçüm koşullarının uygulanması, protokolün deneysel değişkenliği minimize ederken, geniş bir emisyon paternleri yelpazesinde yaralanma kaynaklı VOC dinamiklerini çözümleyebildiğini kanıtlamaktadır. Bu yaklaşım, kontrollü çevresel koşullar altında yaralanma kaynaklı VOC'ların yüksek zamansal çözünürlüklü ölçümlerini gerektiren çalışmalarda yaygın olarak uygulanabilir. Tüm bu özellikler, hızlı bitki stres tepkilerinin araştırılması için standartlaştırılmış bir çerçeve sunmakta; protokolün farklı türler ve deneysel sistemler genelinde uygulanmasını kolaylaştırmaktadır.

Protokol

Tüm bitkiler, büyüme odalarında kontrollü çevre koşulları altında yetiştirilmiştir. Kullanılan reaktifler ve ekipmanlar Materyaller Tablosunda listelenmiştir.

1. Hazne içi yaprak kesicinin yapımı ve kurulumu

  1. Standart ölçüm başlığının iç boyutlarına (4 cm × 2 cm) uygun olarak tasarlanmış döner bir yaprak kesici imal edin.
  2. Mekanik stabiliteyi sağlamak için gümüş lehim kullanarak bir jiletle paslanmaz çelik bir çubuğu (1 mm çapında) birleştirin.
    DİKKAT: Jiletler son derece keskindir. Taşıma sırasında kesilmeye dayanıklı eldivenler giyin. Kullanımdan sonra jiletleri, kesici nesneler için geçerli olan kurumsal laboratuvar güvenlik prosedürlerine uygun olarak bertaraf edin. Gümüş lehimleme işlemini uygun havalandırma altında gerçekleştirin ve koruyucu gözlük takın.
  3. Serbest eksenel rotasyona izin vermek için bıçağı tutan çubuğu, paslanmaz çelik bir şırınga iğnesinin (dış çap 1.6 mm) içine yerleştirin.
  4. Rotasyonu korurken hava sızdırmaz koşullarını sürdürmek için iğnenin her iki ucunu düşük emisyonlu bir politetrafloroetilen (PTFE) tıpa ile kapatın.
  5. İç kesicinin kontrollü rotasyonunu sağlamak için çubuğun proksimal ucuna manuel bir çevirme düğmesi monte edin.
  6. Kesiciyi alt hazne yarısına sabitlemek için iğnenin dış yüzeyine yay çeliği pirinç levhadan (0.2 mm kalınlıkta) yapılmış iki esnek destek takın.
  7. Bıçağın yaprak yüzeyine temas etmeden yerleştirilebilmesi için alt hazne contasında üçgen bir kesik oluşturun.
  8. Gaz sızıntısını önlemek için giriş noktasını düşük emisyonlu bir sızdırmazlık macunu ile kapatın.
    NOT: Devam etmeden önce, kesici kurulumunun hazne sızdırmazlığını bozmadığını doğrulayın. Haznenin tamamen kapandığını, termokuplun yaprak yüzeyiyle temas halinde olduğunu ve gaz değişim sisteminin sızıntı belirtisi olmaksızın stabil hava akışı gösterdiğini teyit edin. Yalnızca stabil hazne koşulları onaylandıktan sonra ilerleyin. Yaklaşık 10 mm'lik bir kesik oluşturacak şekilde bıçak uzunluğunu seçin. Entegre kesme mekanizması ve yaprak haznesi içindeki konumu Şekil 1B'de gösterilmiştir.

Kimyasal analiz için gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi (GC-MS) örnekleme düzeneği; PTR-TOF-MS portu.
Şekil 1: Entegre oda içi yaprak kesiciye ve uçucu madde örnekleme hatlarına sahip modifiye edilmiş gaz değişim sistemi.​  (A) PTR-TOF-MS örnekleme portunu ve uçucu maddelerin toplanması için oda çıkışına yakın konumlandırılmış GC–MS örnekleme hattını gösteren modifiye edilmiş gaz değişim sisteminin genel görünümü. (B) Entegre kesme mekanizmasını ve yaralama sırasında yaprağın konumlandırıldığı bölgeyi gösteren açık oda görünümü. Kesici, oda ile hermetik olarak entegre edilmiştir ve ölçüm sırasında muhafaza açılmadan yaprağın yaralanmasına olanak tanır. Bu konfigürasyon, kontrollü çevresel koşullar altında uçucu madde emisyonlarının ve gaz değişiminin gerçek zamanlı izlenmesini sağlar. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Uçucu örnekleme yollarının konfigürasyonu

  1. Hücre ile uçucu madde analizörü arasındaki hortum uzunluğunu minimize etmek için hücre çıkışına komşu bir Teflon T-parçası (1/16″ veya 1/8″ ID) takın (Şekil 1A).
  2. Çıkışı, inert hortumlar (örneğin FEP veya PTFE; 1,6 mm iç çap) kullanarak VOC toplama sistemine bağlayın. Dahili hacmi, kalış süresini ve adsorpsiyon kayıplarını minimize etmek amacıyla, hücre ile uçucu madde analizörü arasındaki hortumu mümkün olduğunca kısa tutmak için T-parçasını hemen hücre çıkışına takın.
  3. Hücre hava akışını 750 µmol s-1 seviyesinde tutun.
    NOT: Kısa inert hortumlar, reaktif bileşikler için adsorpsiyonu ve kalış süresini azaltır.

3. Bitki materyalinin hazırlanması

  1. Quercus rubra, Acer platanoides ve Gossypium hirsutum bitkilerini; 25 °C gündüz / 20 °C gece sıcaklık, %60 bağıl nem, 1000 µmol m-2 s-1 ışık şiddeti ve 16 sa/ 8 sa fotoperiyot koşullarına sahip kontrollü ortam odasında 4 ay boyunca yetiştirin.
  2. Deney boyunca bitkileri ortam atmosferik CO2 konsantrasyonunda (~430 ppm) tutun.
  3. Tüm bitkileri, toprak tarla kapasitesine ulaşana kadar iki günde bir sulayın.
  4. Deneyler için benzer gelişim evresinde olan, tam gelişmiş ve yaşlanmamış yapraklar seçin.

4. Yaprak yaralama ve VOC toplama deneyleri

  1. Yaprağı kapatın ve çevresel koşulları ayarlayın
    1. Tam genişlemiş ekli bir yaprağı, dahili kesici ile donatılmış küvete yerleştirin.
    2. Blok sıcaklığını şu değere ayarlayın: 25 °C, bağıl hava nemi %60'a, aktinik ışık yoğunluğu ise 1000 µmol m-2 s-1 (%90 kırmızı, %10 mavi) ve hava akışı şuraya 750 µmol s-1.
    3. Yaprağın, net CO2 değerleri kararlı duruma ulaşana kadar seçilen çevresel koşullar altında aklimatize olmasına izin verin2 asimilasyon, stomatal iletkenlik ve bazal VOC sinyalleri, genellikle yaprak kapatıldıktan 20–30 dakika sonra dengelenmiş olur.
  2. Gaz değişimi, floresan ve VOC izlemesi gerçekleştirin
    1. Gaz değişimi ve VOC'ların eş zamanlı ölçümlerine 1 Hz çözünürlük kullanarak başlayın.
    2. Gaz değişim ölçümleri tamamlandıktan sonra, kararlı durum floresan verimini (Fs) ve ardından doyurucu bir puls uygulayın (8000 µmol m-2 s-1, 0,6 s) aracılığıyla maksimum floresans verimini belirlemek için oda florimetresi (3055-FL) (Fmışığa adapte olmuş yapraklarda ′).
    3. Aktinik ışığı kapatın ve yaprağı 20 dakika boyunca karanlığa adapte edin.
    4. Yaprak karanlık solunumunu kaydedin.
    5. Başlangıç floresansını ölçün (F₀) zayıf modüle edilmiş ölçüm ışığı kullanılarak (0.03 µmol m-2 s-1), ardından karanlığa adapte edilmiş yapraklarda maksimum floresansı elde etmek için bir doyurucu darbe uygulanır (Fm).
    6. Aktinik ışığı tekrar açın.
    7. Yaralama öncesi bazal değerler stabilize olana kadar, aynı çevresel koşullar altında VOC ve gaz değişim ölçümlerine devam edin.
      NOT: Yaralama işleminden önce, seçilen çevresel koşulların stabil kaldığını ve net CO₂ asimilasyonunun, terlemenin ve bazal VOC sinyallerinin kararlı durum değerlerine ulaştığını doğrulayın. İşleme ancak bu koşullar seçilen ölçüm ayarları altında korunduktan sonra devam edin.
  3. Yaprak yaralama ve Uçucu Organik Bileşiklerin (VOC) toplanması
    1. İlk VOC kartuşunu çıkış hattına yerleştirin ve taşınabilir sabit akışlı bir hava örnekleme pompasına bağlayın. Oda havasını, 200 mL dk⁻¹ sabit akış hızında kartuştan geçirin.-1C3–C17 uçucuların yakalanmasına uygun, örnekleme yönünde en zayıf adsorbentten en güçlüye doğru düzenlenmiş Carbotrap C 20/40 mesh (0,2 g), Carbopack B 40/60 mesh (0,1 g) ve Carbotrap X 20/40 mesh (0,1 g) ile doldurulmuş çok yataklı paslanmaz çelik bir adsorbent kartuş (10,5 cm uzunluk, 3 mm iç çap) kullanın.
      NOT: Örnekleme işleminden önce, kartuşlardan dakikada 200 mL yüksek saflıkta helyum geçirerek kartuşları koşullandırın.-1 3 saat boyunca ...'de/da 250 °CKartuş örneklemesi, deneysel amaçların gerektirdiği durumlarda bileşenlerin tanımlanması için sonrasında çevrimdışı GC-MS analizine olanak tanır. Kartuşla toplama işlemi burada açıklanan iş akışının bir parçası olsa da, bu çalışmada sunulan temsili sonuçlar sürekli PTR-TOF-MS ölçümlerinden elde edilmiştir. Adsorbent seçimini, hedef UÇOS'ların uçuculuk aralığına ve polaritesine, ayrıca örnekleme koşullarına uygun şekilde yapınız.
    2. 200 mL/dak akış hızında, yaralama öncesi VOC'ları 15 dakika boyunca toplayın.-1.
    3. Kartuşu değiştirin ve 2 dakika boyunca VOC'leri toplayın.
    4. İç kesiciyi döndürün 360° hazneyi açmadan yaprağı kesmek ve bıçağı başlangıç konumuna geri getirmek için.
      NOT: Yaprağı, oda sızdırmazlığı tamamen korunurken, kesi kapalı lamina bölgesine gelecek şekilde oda içerisine yerleştirin. Yaprak boyutu ve morfolojisinin izin verdiği her durumda, ana damarın kesilmesinden kaçının ve kesi konumunu numuneler arasında mümkün olduğunca tutarlı tutun. Ana damar hasarı, yaralanma kaynaklı uçucu bileşik emisyonlarını önemli ölçüde artırabileceğinden, yaralanma bölgesinin tutarlı olması deneysel tekrarlanabilirliği artırır.5.
      DİKKAT: Kesme işlemine başlamadan önce haznenin tamamen sızdırmaz olduğundan emin olun.
    5. VOC toplamaya aynı kartuşla 13 dakika boyunca devam edin.
    6. Üçüncü bir kartuş yerleştirin ve 15 dakika boyunca uçucu organik bileşikleri (VOC) toplayın.
    7. Gerçek zamanlı tespit için tüm süreler boyunca PTR-TOF-MS cihazını sürekli çalıştırın.
      NOT: Her bir bitki ölçümünden önce ve sonra, aynı çevresel koşullar altında boş hazne arka plan örneği toplayın. Veri analizi sırasında VOC emisyon verilerinin temel çizgi düzeltmesi (baseline correction) için bu arka plan ölçümlerini kullanın.

5. Uçucu maddelerin tespiti ve cihaz çalıştırılması

  1. PTR-TOF-MS giriş ve drift tüpü sıcaklıklarını 80 °C, giriş akış hızını 100 mL min-1, su buharı akışını 4.0 mL min-1, iyon akımını 4.0 mA, drift odası basıncını 2.1 mbar, drift tüpü alan yoğunluğu oranını 115 Td ve TOF-MS modül basıncını 1.2 × 10-7 mbar olarak ayarlayın.
  2. Uçucu sinyalleri, 400 ps örnekleme aralığı ile 1 Hz zamansal çözünürlükte kaydedin.
  3. Her deneyden önce PTR-TOF-MS'yi, ana bitki uçucusu sınıflarından temsilci VOC'ler içeren sertifikalı bir gaz standart karışımı kullanarak kalibre edin. Kalibrasyon verilerini işleyin ve tanımlanan prosedürleri13,16 takip ederek PTR-MS Viewer yazılımı ile VOC konsantrasyonlarını hesaplayın.

6. Kartuş örneklerinin çevrimdışı (offline) GC-MS analizi

NOT: Aşağıdaki prosedür, yukarıdaki iş akışı sırasında toplanan kartuş örneklerinin çevrimdışı analizini açıklamaktadır. GC-MS analizi tamamlayıcı bileşik tanımlaması sağlarken, bu çalışmada sunulan temsili sonuçlar sürekli PTR-TOF-MS ölçümlerine dayanmaktadır.

  1. Kännaste ve ark. tarafından açıklanan prosedürü izleyerek, bir GC-MS sistemine bağlı otomatik bir termal desorpsiyon ünitesi kullanarak kartuşları termal olarak desorbe edin.20
  2. Bileşikleri, otantik standartlar ve NIST kütle spektral kütüphanesi ile karşılaştırarak tanımlayın. Elektron çarpmalı iyonizasyon (70 eV) kullanarak kütle spektrometrik tespit gerçekleştirin ve mevcut olduğunda hem alıkonma sürelerini hem de kütle spektrumlarını otantik standartlarla eşleştirerek bileşik kimliklerini doğrulayın.
    NOT: Kartuş örneklemesi, C3–C17 uçucuların yakalanması için Kännaste ve ark. tarafından geliştirilen modifiye protokole uygundur.20

7. Veri analizi

  1. Analizden önce tüm emisyon izlerinden boş oda arka planını çıkarın. İzlenen her kütle için yaralama öncesi baz hattını, kesimden hemen önceki sabit bir aralıktaki ortalama sinyal olarak tanımlayın.
  2. Tüm izlenen kütleler için ortak referans noktası olarak kesim zamanını kullanın. Emisyon başlangıcını, yaprak kesimini takiben baz hattı düzeltmeli VOC sinyalindeki ilk tespit edilebilir artış olarak belirleyin.
    NOT: Emisyon başlangıcı, enstrümantal gürültüye bağlanabilecek izole dalgalanmaları dışlamak amacıyla, yaralama öncesi baz hattının üzerindeki ve emisyon patlamasının yükselme fazına kadar devam eden ilk ardışık artış olarak tanımlanmıştır.
  3. Pik süresini, kesim zamanı ile maksimum emisyon sinyali arasındaki aralık olarak hesaplayın. Emisyon patlamasının maksimum eğimini, bitişik veri noktaları arasındaki ileri ve geri eğimlerin ortalamasını kullanarak, baz hattı düzeltmeli sinyalin birinci türevinden hesaplayın13. Pik büyüklüğünü, patlama sırasında gözlemlenen maksimum emisyon değeri olarak tanımlayın.

Sonuçlar

Uçucu bileşik örnekleme konumunun sinyal tespitini etkileyip etkilemediğini değerlendirmek için, yaprak haznesine kontrollü gaz enjeksiyonları kullanarak iki konfigürasyonu karşılaştırdık. Bir düzenekte, uçucu bileşikler modifiye edilmiş gaz değişim haznesinin hazne çıkışından doğrudan örneklenmiştir (Şekil 1). Buna karşılık diğer düzenekte hava, dedektöre ulaşmadan önce gaz değişim analizör borularından geçmiştir. Her iki sinyalin eş zamanlı olarak kaydedilmesi, zamansal dinamiklerinin doğrudan karşılaştırılmasına olanak sağlamıştır.

Saf uçucu bileşiklerin enjeksiyonu, belirgin emisyon pikleri ile hızlı dedektör yanıtları oluşturmuştur (Şekil 2). Oda çıkışından doğrudan örnekleme yapıldığında, sinyaller enjeksiyondan hemen sonra yükselmiş, keskin maksimum noktalara ulaşmış ve hızla azalmıştır. Analizör tüpünden sonra örnekleme yapıldığında, aynı bileşikler gecikmiş ve sönümlenmiş yanıtlar üretmiştir.

İzopren (m/z 69) için örnekleme konumları arasındaki zamansal gecikme minimum düzeydeydi ve pik büyüklükleri benzer kaldı (Şekil 2A). Z-3-hekzen-1-ol (m/z 83) için boru hattından geçiş, doğrudan örneklemeye kıyasla pik yüksekliğini azaltmış ve sönümlenme eğrisini genişletmiştir (Şekil 2B). Bu etki en çok α-pinen (m/z 137) için görülmüş olup, boru hattından geçiş, oda çıkışında doğrudan ölçülen sinyale kıyasla piki güçlü bir şekilde zayıflatmıştır (Şekil 2C).

Kütle spektrometrisi yanıt eğrileri; m/z 69, 83, 137; gaz enjeksiyonu; dedektör yanıtı vs. zaman.
Şekil 2: Örnekleme konumunun uçucu maddelerin tespitinin zamansal yanıtı üzerindeki etkisi. Saf (A) izopren (m/z 69), (B) esas olarak m/z 83 fragman iyonu olarak tespit edilen Z-3-heksen-1-ol ve (C) α-pinen (m/z 137) enjeksiyonlarına verilen yanıtlar iki farklı örnekleme konumunda kaydedilmiştir. Düz çizgiler, oda çıkışının hemen ardından yapılan örneklemeyi; kesikli çizgiler ise gaz değişim sistemi borularından geçişin ardından CO₂/H₂O analizörlerinden önceki standart örnekleme konumunu temsil etmektedir. Oklar gaz enjeksiyonunu göstermektedir. Yanıtlar, PTR-QMS'in oda yanındaki örneklemede tespit ettiği maksimum sinyale göre normalize edilmiştir. Yanıt şeklindeki farklılıkların görselleştirilmesi için standart örnekleme zaman seyirleri, doğrudan örneklemeye göre 0.9 s kaydırılmıştır. Bu şekil Rasulov ve ark..16 çalışmasından modifiye edilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Yaprak kesimi, tüm türlerde (Quercus rubra, Acer platanoides ve Gossypium hirsutum) hızlı ve bileşiğe özgü uçucu emisyonları tetiklemiş ve sistem bu emisyonları saniyeler içinde tespit etmiştir. Hazne içi düzenek, hem emisyon başlangıcını hem de pik zamanlamasını doğrudan çözümlediği için, ölçümü kesintiye uğratmadan bileşiğe özgü kinetiklerin miktar tayinine olanak sağlamıştır.

Tüm türlerde, yaralanma kaynaklı baskın PTR-TOF-MS sinyali m/z 99'da tespit edildi ve önceki PTR-TOF-MS çalışmalarına dayanarak geçici olarak LOX türevli heksenal tipi bileşiklere atandı (Şekil 3, Şekil 4 ve Şekil 5). Pik emisyonlar üç türde 24–300 nmol m-2 s-1 arasında değişerek, protokolün geniş bir emisyon gücü aralığında yaralanma kaynaklı VOC dinamiklerini çözümleme yeteneğini göstermiştir (Şekil 3, Şekil 4 ve Şekil 5). Tüm durumlarda, m/z 99 kesimden sonra saniyeler içinde artmış, ~39–57 s içinde zirveye ulaşmış ve izlenen kütleler arasında en dik yükselişi göstermiştir (Tablo 1); bu durum onu yaralanma patlamasının baskın akut bileşeni olarak tanımlamaktadır.

Kütle 69, devreye girmeden önce ihmal edilebilir düzeyde kaldı. A. platanoides (Şekil 4B) ve G. hirsutum (Şekil 5B) ve yaralanmadan sonra yalnızca hafifçe artmıştır. Buna karşılık, Q. rubra kesme işleminden önce önemli düzeyde bazal emisyonlar sergilemiş, ardından geçici ve hafif bir artış ve sonrasında stabilizasyon görülmüştür; bu durum, yara tepkisi üzerine eklenen konstitütif izopren salınımı ile tutarlıdır (Şekil 3B).

İzlenen diğer kütleler, kesim sonrası net bir zamansal sıra ortaya koydu. Türler genelinde m/z 43, 57, 69 ve 99 patlamanın erken evresini tanımlarken, m/z 45 ve 83 daha geç pik yaptı (Şekil 3, Şekil 4 ve Şekil 5; Tablo 1). Bu örüntü, m/z 45'in kesimden hemen sonra yükselmeye başladığı ancak ancak ~155 s sonra pik yaptığı A. platanoides türünde en belirgindi ve bu durum, erken LOX ile ilişkili fragmanlara göre daha yavaş ve daha uzun süreli bir yanıta işaret ediyordu (Şekil 4A; Tablo 1). Benzer şekilde, m/z 83 tüm türlerde erken fragmanlardan daha geç pik yaptı ve özellikle G. hirsutum türünde gecikerek maksimumuna ancak ~223 s sonra ulaştı (Şekil 5A; Tablo 1).

Geçici absorbsiyon spektroskopisi grafiği; M43+, M45+, M83+ kinetiği; zaman ile konsantrasyon.
Şekil 3: Quercus rubra'nın temsili bir yaprağında zamanla çözünürlüklü yaralanma kaynaklı uçucu emisyonlar. (A) m/z 43, 45 ve 83. (B) m/z 57, 69 ve 99. t = 0 anında yaprak, Şekil 1'de gösterilen oda içi yaprak kesici kullanılarak kesilmiş ve 10 mm'lik bir insizyon oluşturulmuştur. Uçucu emisyonlar bir proton transfer reaksiyonu uçuş süresi kütle spektrometresi (PTR-TOF-MS) ile sürekli olarak izlenmiş ve gaz değişim oranları bir Walz GFS-3000 sistemi ile ölçülmüştür. Sinyaller, protokol ile elde edilebilen zamansal çözünürlüğü gösteren temsili taban çizgisi düzeltmeli emisyon profilleri olarak sunulmuştur. Bu emisyon profillerinden elde edilen temsili kinetik tanımlayıcılar için Tablo 1'e bakınız. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Bu ortak özelliklere rağmen, temsilci ölçümler emisyon yörüngelerinin türler arasında farklılık gösterebileceğini ortaya koymaktadır. Q. rubra türünde, m/z 43 ve 57 hızla yükselmiş ancak azalma fazında farklılaşmış olup, m/z 57'nin m/z 43'ten daha yavaş azaldığı görülmüştür (Şekil 3A,B). A. platanoides türünde bu durum tersine dönmüş ve geç faz azalmasının daha yavaş olduğu m/z 43 tarafından sergilenmiştir (Şekil 4A). G. hirsutum türünde tüm sinyaller daha düşük büyüklüktedir ve emisyon profilleri, hızlı başlangıç piklerini daha kademeli bir azalma ile birleştirmiştir. Özellikle, m/z 45 azalma fazı sırasında küçük bir ikincil artış göstermiştir (Şekil 5A).

M43, M45, M83 piklerini ve M57, M69, M99 dinamik değişimlerini gösteren kromatografi sonuçları grafiği.
Şekil 4: Acer platanoides'in temsilci bir yaprağında zaman çözünürlüklü yaralanma kaynaklı uçucu emisyonlar. (A) m/z 43, 45 ve 83. (B) m/z 57, 69 ve 99. Yaprak, t = 0 anında oda içi bir kesici kullanılarak kesilmiştir (Şekil 1; 10 mm kesik). Uçucu emisyonlar, bir proton transfer reaksiyonu uçuş süreli kütle spektrometresi (PTR-TOF-MS) ile sürekli olarak ölçülmüş ve gaz değişimi bir Walz GFS-3000 sistemi ile ölçülmüştür. Sinyaller, protokol ile elde edilebilen zamansal çözünürlüğü gösteren temsilci taban çizgisi düzeltmeli emisyon profilleri olarak sunulmuştur. Bu emisyon profillerinden elde edilen temsilci kinetik tanımlayıcılar için Tablo 1'e bakınız. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Bu kalıplar birlikte, yaralanma kaynaklı emisyonların tek bir senkronize patlamadan ziyade, erken dönemdeki keskin bileşenleri takip eden daha geniş ve gecikmeli yanıtların olduğu, bileşiğe özgü bir kaskadı izlediğini göstermektedir.

M-serisi iyonların (M_43, M_45, M_83; M_57, M_69, M_99) zamana bağlı iki kinetik grafiği.
Şekil 5: Temsili bir Gossypium hirsutum yaprağında yaralanma kaynaklı zamana bağlı uçucu emisyonlar. (A) m/z 43, 45 ve 83. (B) m/z 57, 69 ve 99. Yaprak, t = 0 anında hazne içi bir kesici kullanılarak kesilmiştir (Şekil 1; 10 mm kesi). Uçucu emisyonlar, proton transfer reaksiyonu uçuş süreli kütle spektrometresi (PTR-TOF-MS) ile sürekli olarak ölçülmüş ve gaz değişimi Walz GFS-3000 sistemi ile ölçülmüştür. Sinyaller, protokol ile elde edilebilen zamansal çözünürlüğü gösteren temsili baz çizgisi düzeltilmiş emisyon profilleri olarak sunulmuştur. Bu emisyon profillerinden elde edilen temsili kinetik tanımlayıcılar için Tablo 1'e bakınız. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.

Tartışma

Burada sunulan protokol, kontrollü deney koşulları altında yara kaynaklı uçucu emisyonların yüksek zamansal çözünürlüklü analizini sağlar. Kesme işlemini doğrudan yaprak haznesine entegre ederek ve uçucu sinyalleri sürekli izleyerek (Şekil 1), sistem; gecikmiş örnekleme, hazne açılması veya ölçüm düzeneği dışındaki yaprak manipülasyonlarının neden olduğu bozulmalar olmadan emisyon yanıtını yakalar. Bu tür rahatsızlıklar, kapalı sistem ölçümlerinde hem emisyon piklerinin görünür zamanlamasını hem de büyüklüğünü kaydırabilir3,6,13,17. Yaralama ve ölçümü aynı hazne içinde tutarak, protokol emisyon zaman çizelgesini korur ve strese bağlı uçucu yanıtların güvenilir, zamana bağlı nicelleştirilmesine olanak tanır.

TürlerProtonlanmış moleküler kütlePik büyüklüğü (nmol m-2 s-1)Kesim sonrası başlangıç (s)Pik süresi (s)Maksimum Eğim (nmol m-2 s-2)
Quercus rubra4321.91~0.055.61.49
4510.527111.40.29
5721.272055.61.37 
69145.625611.44
8324.132171.81.39
99243.162157.418.17
Acer platanoides4320.265.4541.59
4518.061.8154.80.55
5718.6510.841.41.55
6915.1510.841.41.13
838.787.257.60.76
99292.8610.843.223.62
Gossypium hirsutum433.55.448.60.19
454.98995.40.29
572.4810.8360.18
692.4212.637.80.17
834.8314.4223.20.3
9923.4712.639.61.95

Tablo 1: Yaprak yaralamasını takip eden sürekli PTR-TOF-MS ölçümlerinden elde edilen pik büyüklüğü, emisyon başlangıcı, pik süresi ve maksimum eğimin temsilci değerleri. Değerler arasında pik büyüklüğü, emisyon başlangıcı, pik süresi ve maksimum eğim yer almaktadır. Bu değerler, protokol tarafından oluşturulan kinetik tanımlayıcıların türünü örneklendirmekte olup, türler arası istatistiksel karşılaştırmalardan ziyade kavram kanıtlama örnekleri olarak sunulmuştur. Emisyon başlangıcı, kesme işleminden sonra ön-yaralama baz çizgisinin üzerinde tespit edilen ilk artış; pik süresi, kesme ile maksimum sinyal arasındaki süre ve maksimum eğim, baz çizgisi düzeltmeli sinyalin maksimum birinci türevi olarak tanımlanmıştır.

Örnekleme konumlarının karşılaştırılması, örnekleme konfigürasyonunun kaydedilen sinyali belirgin şekilde etkilediğini göstermiştir (Şekil 2). Oda çıkışındaki doğrudan örnekleme hızlı pik oluşumunu korurken, analizör borusu sonrası örnekleme pik oluşumunu geciktirmiş ve sinyal şiddetini zayıflatmıştır. Bu etki isopren (m/z 69) için ihmal edilebilir, m/z 83 için orta düzeyde ve α-pinene (m/z 137) için en güçlü seviyede gerçekleşmiş olup, bu durum daha ağır veya daha reaktif bileşikler için artan taşınım kaynaklı bozulmalarla tutarlıdır10,21. Tüp yüzeylerine adsorpsiyon, örnekleme hattı boyunca gecikmiş taşınım ve taşınım sırasındaki kimyasal etkileşimler, emisyon piklerini genişletebilir veya zayıflatabilir ve böylece uçucu kinetiğin yorumlanmasını değiştirebilir9,12,21.

Mevcut protokolün temel bir avantajı, yaralanma kaynaklı uçucu emisyonların en erken evresini ayrıştırabilme yeteneğidir. Tüm türlerde bu erken evre, kesimden sonra saniyeler içinde ortaya çıkmış ve hem en yüksek pik büyüklüğünü hem de en dik maksimum eğimi gösteren m/z 99'daki bir patlama ile domine edilmiştir (Şekil 3, Şekil 4 ve Şekil 5; Tablo 1). Pik maksimumları, kesimden sonra ~40–57 s içinde gerçekleşmiş olup, bu süre önceki çalışmalarda tipik olarak rapor edilen 100–280 s süresinden önemli ölçüde daha erkendir13,19,22. Bu kayma, muhtemelen hazne içindeki yaralamanın ve deteksiyonun senkronizasyonunu yansıtmakta, böylece yaprak taşıma ve numune hattı transferinden kaynaklanan gecikmeleri minimize etmektedir.

Yaralama ve deteksiyon işlemlerinin aynı kapalı sistem içinde senkronize edilmesiyle protokol, m/z 43 ve 57'nin kesimden hemen sonra yükseldiği, m/z 45'in ise daha geç pik yaptığı ve daha geniş bir bozunma dinamiği sergilediği fragman düzeyinde bir kaskadı çözümlemiştir (Şekil 3, Şekil 4 ve Şekil 5; Tablo 1). GC-MS ile karşılaştırıldığında bileşik düzeyinde ayrımın olmamasına rağmen bu sıralama, erken emisyonların lipoksigenaz türevli C6 aldehitleri tarafından domine edildiği, ardından alt akış alkollerinin ve ilgili ürünlerin geldiği önceki PTR tabanlı çalışmalarla tutarlıdır19,22. Önceki PTR-TOF-MS çalışmalarıyla uyumlu olarak, baskın m/z 99 sinyali heksenal tipi bileşiklerle örtüşmekte; m/z 81'deki dehidrasyon fragmanının ana bir erken sinyal olduğu belirlenirken, m/z 83 ise heksenoller ve heksanaldan gelen katkıları yansıtmaktadır22. Bu dizilim, daha küçük ve hızla oluşan oksijenli bileşiklerin, daha büyük veya daha karmaşık moleküllerden daha önce salındığı, boyut ve yolak bağımlı bir hiyerarşiyi daha da desteklemektedir13,23.

Lipoksijenaz kaynaklı fragmanların ötesinde, geçici olarak izopren olarak tanımlanan m/z 69'daki sinyal, temsili örnekler arasında belirgin emisyon yörüngeleri sergilemiştir (Şekil 3, Şekil 4ve Şekil 5). Q. rubra önemli düzeyde bazal emisyonlar göstermişken, A. platanoides ve G. hirsutum bilinen emisyon özellikleri ile uyumlu şekilde, yalnızca eser miktarlarda üretilmiştir24,25Türler genelinde izopren, yaralanmaya yalnızca zayıf bir yanıt vermiştir ve bu durum onunla tutarlıdır de novo Sentez aracılığıyla fotosentetik metabolizmaya bağlı olan ve bu nedenle mekanik yaralanmadan yalnızca dolaylı olarak etkilenen MEP yolu15.

Bu hızlı dinamikler, yaprakların mekanik hasara karşı gösterdiği iyi tanımlanmış biyokimyasal yanıtları yansıtmaktadır. Mekanik yaralanma, membran lipid oksidasyonundan geçici C6 uçucuları ve ilgili oksijenlenmiş bileşik darbeleri üreten lipoksigenaz yolunu hızla aktive eder5,7,17,22,23. Bu emisyonlar, doku yıkımından sonra hızlı bir artış ve ardından gelen daha yavaş bir azalma fazı ile güçlü bir şekilde asimetrik dinamikler sergiler16. Mevcut sistemdeki bu asimetrik örüntü, Tablo 1'de özetlenen temsili kinetik tanımlayıcıların gösterdiği gibi saniyeler ila dakikalar düzeyindeki bir zaman ölçeğinde gerçekleşirken, yaprakları oda dışında yaralayan çalışmalar gecikmiş zirveler rapor etmektedir13. Bu daha erken çözünürlük, sinyali başlangıcından itibaren yakalar, zamansal yayılmayı azaltır ve hem artış hem de azalma fazlarının doğrudan kantifikasyonuna olanak tanır. Bu kinetik özellikler birlikte, ayrık veya gecikmeli örnekleme yaklaşımlarının sıklıkla olduğundan düşük tahmin ettiği tüm emisyon yörüngesini tanımlar5,15.

Hazne içindeki kesme işleminin standartlaştırılması, hem insizyon uzunluğu tarafından belirlenen hem de VOC emisyon büyüklüğünü doğrudan etkileyen yara geometrisi ve şiddetinin tutarlılığını sağlayarak deneysel tekrarlanabilirliği daha da artırır5,18,22. Bununla birlikte, kesme bıçağı hazne içinde sabit bir konumda yer aldığından, insizyonun konumu yaprak boyutundan, morfolojisinden ve hava sızdırmaz mühürlemenin korunması gerekliliğinden etkilenir. Mümkün olduğunca, insizyon orta damar ve diğer ana damarlardan kaçınılarak damarlar arası lamin içinde konumlandırılmalıdır. Ancak, özellikle dar veya küçük yapraklar için ana damarlardan tamamen kaçınılabileceği her zaman garanti edilemez. Ana damarların zarar görmesi, yaralanma kaynaklı VOC emisyonlarını önemli ölçüde değiştirebileceği için5, insizyon konumu aynı deneydeki örnekler arasında mümkün olduğunca tutarlı tutulmalıdır.

Yaralanma kaynaklı VOC ölçümlerinde tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için stabil çevresel koşulların sürdürülmesi aynı derecede önemlidir. VOC üretimi, salınımı ve taşınımı çevresel koşullardan etkilendiği için; oda sıcaklığı, nem, ışınım, CO2 konsantrasyonu ve hava akışı tüm ölçümler boyunca sabit tutulmuştur. Bu değişkenlerin standardize edilmesi, deneysel değişkenliği daha da minimize eder ve yaralanma kaynaklı VOC kinetiğinin tekrarlanabilirliğini artırır. Ayrıca, protokol eş zamanlı gaz değişim ölçümleriyle tam uyumlu olduğundan, gelecekteki uygulamalar VOC emisyon dinamiklerini aynı deneysel koşullar altındaki fotosentez ve terleme değişiklikleriyle doğrudan ilişkilendirebilir26. Bu tür ölçümler, VOC üretiminin biyokimyasal düzenlenmesini, yaralı dokudan suda çözünen oksijenli bileşiklerin artan buharlaşması da dahil olmak üzere uçucu salınımını etkileyen fiziksel süreçlerden ayırt etmeye yardımcı olabilir16. Buna göre, işlemler veya türler arasındaki farklar; yalnızca çevresel koşullar, yara geometrisi ve yaprak gelişim aşaması dahil olmak üzere bitki materyali deney boyunca standardize edildiğinde yorumlanmalıdır12.

Önceki hazne içi yaklaşımlar, gerçek zamanlı yara kaynaklı VOC ölçümlerinin fizibilitesini kanıtlamış olsa da önemli teknik sınırlamaları da ortaya koymuştur. Düzensiz kesikler, tutarsız yara boyutları ve hazne sızdırmazlığına yönelik müdahaleler, ölçümler arasında değişkenliğe yol açmıştır18,19. Ayrıca, bu yaklaşımlar genellikle hava değişimini yavaşlatan, pik oluşumunu geciktiren ve uçucu sinyal profillerini genişleten nispeten büyük hazne hacimlerine dayanmaktaydı22,27. Bu etkiler, uçuculuğu daha düşük olan bileşikler için daha belirgin hale gelir ve sıcaklığa bağlı olarak değişebilir21. Buna karşılık, mevcut protokolde kullanılan daha küçük hazne (~8 mL iç hacim), havanın kalış süresini azaltarak ölçümlerimizde gözlemlenen daha keskin başlangıca katkıda bulunur (Şekil 1).

Protokol, orman ekosistemlerinin doğrudan in situ izlenmesinden ziyade, kontrollü fizyolojik deneyler için geliştirilmiştir. Ölçümler, iyi tanımlanmış çevresel koşullar altında bitkiye bağlı yapraklar üzerinde gerçekleştirilmekte, böylece deneysel değişkenlik minimize edilmekte ve yaralanma kaynaklı VOC kinetiğinin hassas bir şekilde karakterize edilmesi sağlanmaktadır. Saha uygulamaları, taşınabilir gaz değişim ve VOC tespit sistemlerinin mevcudiyetine bağlı olacaktır. Bununla birlikte, entegre kesme mekanizması yalnızca küçük modifikasyonlarla farklı oda konfigürasyonlarına uyarlanabildiği için, bu yaklaşım, söz konusu teknolojiler erişilebilir hale geldikçe taşınabilir gaz değişim platformlarına ve diğer deneysel platformlara kolayca aktarılabilecektir. Bu esneklik, VOC emisyon dinamiklerinin doğru karakterizasyonu için gereken zamansal çözünürlüğü korurken hızlı bitki stres tepkilerinin araştırılmasına yönelik fırsatları genişletmekte ve böylece yaprak hasarına karşı verilen en erken fizyolojik ve biyokimyasal yanıtların mekanistik çalışmalarını kolaylaştırmaktadır.

Açıklamalar

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.

Teşekkürler

Estonya Araştırma Konseyi (PRG2207) ve Estonya Eğitim ve Araştırma Bakanlığı'ndan (Center of Excellence Agro-CropFuture, “Agroecology and new crops in future climates”, TK200U1) alınan fonlar için teşekkür ederiz.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
TD-20 termal desorberli GC-MS sistemiShimadzuGCMS-QP2010 Plus; TD-20TD-20 termal desorberli GC-MS sistemi. www.shimadzu.com
GFS-3000 Gaz Değişim SistemiWalz GmbHGFS-3000Yaprak gaz değişim ölçümleri. www.walz.com
Yüksek saflıkta helyum (99.999%)Yerel tedarikçiN/AAdsorban kartuş şartlandırması ve GC-MS termal desorpsiyonu için kullanılır. www.airliquide.com (veya eşdeğer tedarikçi).
İzopren kalibrasyon standardıSigma-Aldrich Chemie GmbHCustomÖzel izopren kalibrasyon standardı (3.43 ppm). www.sigmaaldrich.com
Düşük emisyonlu sızdırmazlık macunuYerel tedarikçiN/AKamberdeki kesici giriş noktasını sızdırmaz hale getirmek için kullanılır.
Çok katmanlı paslanmaz çelik adsorban kartuşSupelcoCustom10.5 cm uzunluk × 3 mm iç çap; Carbotrap C (0.2 g, 20–40 mesh), Carbopack B (0.1 g, 40–60 mesh) ve Carbotrap X (0.1 g, 20–40 mesh) ile doldurulmuş. VOC'lerin isteğe bağlı çevrimdışı GC-MS tanımlaması için kullanılır. www.sigmaaldrich.com
Taşınabilir sabit akışlı hava örnekleme pompasıSKC Inc.210-1003MTXTaşınabilir sabit akışlı hava örnekleme pompası.
PTR-TOF 8000 kütle spektrometresiIonicon Analytik GmbHPTR-TOF 8000VOC tespiti. www.ionicon.com
Gümüş lehim teliYerel tedarikçiN/ABir jiletle paslanmaz çelik çubuğu birbirine tutturmak için kullanılır.
Yay çeliği pirinç levha (0.2 mm kalınlık)Yerel tedarikçiN/AKesiciyi sabitlemek için kullanılan esnek destekler.
Paslanmaz çelik çubuk (1 mm çap)Yerel tedarikçiN/AKesici destek çubuğu.
Paslanmaz çelik şırınga iğnesi (1.6 mm dış çap)Yerel tedarikçiN/ADönen kesici bıçak için yuva.
Teflon tıkaçlarYerel tedarikçiN/ARotasyona izin verirken kesici yuvasını sızdırmaz hale getirmek için kullanılır.
Teflon T-parçası konnektörüYerel tedarikçiN/ATüp uzunluğunu azaltmak için kamber çıkışının yakınına kurulmuştur.
Teflon tüp (FEP veya PTFE)Yerel tedarikçiN/AKamber ile dedektörler arasındaki VOC örnekleme hattı.
VOC kalibrasyon gaz karışımıIonimed GmbHCustomN2 içinde her bir bileşikten 1 ppm; PTR-TOF-MS kalibrasyonu için kullanılır. www.ionimed.com

Kaynaklar

  1. Bergman ME, Huang XQ, Baudino S, Caissard JC, Dudareva N. Plant volatile organic compounds: emission and perception in a changing world. Curr Opin Plant Biol. 2025;85:102706.
  2. Luo R, Lun X, Gao R, Wang L, Yang Y, Su X, et al. A review of biogenic volatile organic compounds from plants: research progress and future prospects. Toxics. 2025;13(5):1-35.
  3. Molleman F, Mandal M, Sokół-Łętowska A, Walczak U, Volf M, Mallick S, et al. Simulated herbivory affects the volatile emissions of oak saplings, while neighbourhood affects flavan-3-ols content of their leaves. J Chem Ecol. 2024;50(5-6):250-261.
  4. Huang PC, Berg-Falloure KM, Gao X, Meeley R, Kolomiets MV. Pentyl leaf volatiles promote insect and pathogen resistance via enhancing ketol-mediated defense responses. Plant Physiol. 2025;197(2):1-18.
  5. Portillo-Estrada M, Niinemets Ü. Massive release of volatile organic compounds due to leaf midrib wounding in Populus tremula. Plant Ecol. 2018;219(9):1021-1028.
  6. Engelberth M, Engelberth J. Leaf developmental stages strongly modulate indole emissions in response to simulated insect herbivory. Plants (Basel). 2025;14:3761.
  7. Matsui K. How and why plants came to smell green: the origins, biosynthesis, and roles of green leaf volatiles. J Exp Bot. 2025;76:1-14.
  8. Waterman JM, Cazzonelli CI, Hartley SE, Johnson SN. Simulated herbivory: the key to disentangling plant defence responses. Trends Ecol Evol. 2019;34(5):447-458.
  9. Tholl D, Boland W, Hansel A, Loreto F, Röse USR, Schnitzler JP. Practical approaches to plant volatile analysis. Plant J. 2006;45(4):540-560.
  10. Ormeño E, Goldstein A, Niinemets Ü. Extracting and trapping biogenic volatile organic compounds stored in plant species. TrAC Trends Anal Chem. 2011;30(7):978-989.
  11. Chang YY, Huang YM, Chang HT. Using headspace gas chromatography-mass spectrometry to investigate the volatile terpenoids released from the Liquidambar formosana leaf and its essential oil. Forests. 2024;15(9):1-12.
  12. Niinemets Ü, Kuhn U, Harley PC, Staudt M, Arneth A, Cescatti A, et al. Estimations of isoprenoid emission capacity from enclosure studies: measurements, data processing, quality and standardized measurement protocols. Biogeosciences. 2011;8(8):2209-2246.
  13. Portillo-Estrada M, Kazantsev T, Talts E, Tosens T, Niinemets Ü. Emission timetable and quantitative patterns of wound-induced volatiles across different leaf damage treatments in aspen (Populus tremula). J Chem Ecol. 2015;41(12):1105-1117.
  14. Waterman JM, Cofer TM, Von Laue OM, Mateo P, Wang L, Erb M. Leaf size determines damage- and herbivore-induced volatile emissions in maize. Plant Cell Environ. 2025;48(5):3766-3777.
  15. Yuan Y, Mao Y, Yuan H, Guo M, Zhou G, Niinemets Ü, et al. Impacts of mechanical injury on volatile emission rate and composition in 45 subtropical woody broad-leaved storage and non-storage emitters. Plants (Basel). 2025;14(5):1-40.
  16. Rasulov B, Talts E, Niinemets Ü. A novel approach for real-time monitoring of leaf wounding responses demonstrates unprecedentedly fast and high emissions of volatiles from cut leaves. Plant Sci. 2019;283:256-265.
  17. Portillo-Estrada M, Okereke CN, Jiang Y, Talts E, Kaurilind E, Niinemets Ü. Wounding-induced VOC emissions in five tropical agricultural species. Molecules. 2021;26(9):1-20.
  18. Mithöfer A, Wanner G, Boland W. Effects of feeding Spodoptera littoralis on lima bean leaves. II. Continuous mechanical wounding resembling insect feeding is sufficient to elicit herbivory-related volatile emission. Plant Physiol. 2005;137(3):1160-1168.
  19. Brilli F, Ruuskanen TM, Schnitzhofer R, Müller M, Breitenlechner M, Bittner V, et al. Detection of plant volatiles after leaf wounding and darkening by proton transfer reaction time-of-flight mass spectrometry (PTR-TOF). PLoS One. 2011;6(5):e20419.
  20. Kännaste A, Copolovici L, Niinemets Ü. Gas chromatography-mass spectrometry method for determination of biogenic volatile organic compounds emitted by plants. In: Rodríguez-Concepción M, editor. Plant Isoprenoids Methods and Protocols. New York (NY): Humana Press; 2014. p. 161-169.
  21. Schaub A, Blande JD, Graus M, Oksanen E, Holopainen JK. Real-time monitoring of herbivore-induced volatile emissions in the field. Physiol Plant. 2010;138(2):123-133.
  22. Fall R, Karl T, Hansel A, Jordan A, Lindinger W. Volatile organic compounds emitted after leaf wounding: on-line analysis by proton-transfer-reaction mass spectrometry. J Geophys Res Atmos. 1999;104(D13):15963-15974.
  23. Kaur D, Schedl A, Lafleur C, Martinez Henao J, van Dam NM, Rivoal J, et al. Arabidopsis transcriptomics reveals the role of Lipoxygenase2 (AtLOX2) in wound-induced responses. Int J Mol Sci. 2024;25(11):5898.
  24. Gentner DR, Ormeño E, Fares S, Ford TB, Weber R, Park JH, et al. Emissions of terpenoids, benzenoids, and other biogenic gas-phase organic compounds from agricultural crops and their potential implications for air quality. Atmos Chem Phys. 2014;14(11):5393-5413.
  25. Harley P, Deem G, Flint S, Caldwell M. Effects of growth under elevated UV-B on photosynthesis and isoprene emission in Quercus gambelii and Mucuna pruriens. Glob Chang Biol. 1996;2(2):149-154.
  26. Lobo-do-Vale R, Schenk HJ, Kübert A, Lintunen A. Gas phase in plants: integrating physiology, ecology and environmental sciences. Tree Physiol. 2026;46(13):1-4.
  27. Niinemets Ü. Whole plant photosynthesis. In: Flexas J, Loreto F, Medrano H, editors. Terrestrial Photosynthesis in a Changing Environment A Molecular Physiological and Ecological Approach. Cambridge: Cambridge University Press; 2012. p. 399-423.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

U ucu Organik Bile iklerYaralanma Kaynakl VOC lerGer ek Zamanl zlemeBitki Stres SinyalizasyonuPTR TOF MSBitki SavunmasBitki Atmosfer Etkile imleri

Bu makale yayımlandı

Video yakında

Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.