We thank Wendy Zhang, Austin Tom, Jacquie Janney, Erin Lemley, and Brittany Janney for assistance with plant growth and extractions, Dr. Anatoli Lygin for assistance with chromatographic analyses, and Syngenta Crop Protection for funding.

1. Pflanzenmaterial, Wachstumsbedingungen und Vegetative Cloning Hinweis: Drei waterhemp Populationen wurden in dieser Forschung untersucht: MCR (von McLean County, IL), ACR (von Adams County, IL) und WCS (von Wayne County, IL) (Tabelle 1). <ol><li> Sammeln und waterhemp Samen in 0,1 g L -1 Agar auszusetzen: Wasser-Lösung bei 4 ° C für mindestens 30 Tage, um die Keimung zu verbessern. Hinweis: Einige waterhemp Populationen sind ruhend, aber dieser Schritt hilft, Keimruhe zu überwinden und Samen keimen gleichmäßiger. </li><li> Samen keimen jedes waterhemp Population (wie in Tabelle 1) in 12 x 12 cm Schalen, enthaltend ein Einbettungsmedium im Gewächshaus. <ol><li> Pflegen Gewächshausbedingungen bei 28/22 ° C Tag / Nacht-Temperaturen in einem 16/8 h Photoperiode 12. </li><li> Ergänzung natürliches Licht im Gewächshaus mit Licht von Quecksilberdampflampen, ein Minimum von 500 &amp; mgr; mol m -2 liefern </sup&gt; sec -1 Photonenfluss im Pflanzenbestand Ebene. </li></ol></li><li> Transplantation hervor Sämlinge, wenn sie 2 cm hoch in 80 cm 3 Töpfe im Gewächshaus. </li><li> Sämlinge in 950 cm 3 Töpfe mit einem 3: 1: 1: 1-Mischung aus Blumenerde mischen: Boden: Torf: Sand, wenn Sämlinge sind 4 cm hoch. In 5 g Langzeitdünger Granulat zu jedem Topf und mit diesem Bodenmischung mischen. </li><li> Schneiden Sie und entfernen Sie die Sprossapikalmeristem mit den drei jüngsten Blätter von 7 cm hohen Pflanzen zu Apikaldominanz beseitigen. Hinweis: Dieser Schritt stellt sicher, dass jede Anlage wird genug 3 cm Achselsprossen zu klonen wachsen. </li><li> Verbrauch fünf Achseltriebe (3 cm Länge), wenn Sämlinge sind ca. 14 cm groß aus jeder waterhemp Bevölkerung (wie in Tabelle 1). Entfernen der Mehrzahl der Blätter auf diesen axilläre Knospen um den Wasserverlust bei der weiteren Handhabung zu verringern, behalten aber die zwei jüngsten Blätter zu weiterem Wachstum bei Transplantation ermöglichen. <br/&gt; Hinweis: Behandeln Sie sorgfältig und versuchen Sie nicht, um die Triebe beschädigen, wenn das Entfernen der Blätter. Beschriften Sie jedes Werk mit einer Beteiligung. </li><li> Transplant Achsel schießt in 80 cm 3 Töpfen (eine Keimling pro Topf) in Blumenerde Medium, das das gleiche Medium zum Keimen verwendet wird. Potting-Medium sollte zunächst gesättigt, bis Wurzeln Form in der Wachstumskammer, dann konstant zu halten Feuchtigkeit und Ort Töpfen in der Wachstumskammer für 7 Tage, um Wurzeln zu etablieren. Hinweis: Pflanzen sind an diesem Punkt sehr empfindlich und sollte nicht betont werden. <ol><li> Pflegen Wachstumskammer Bedingungen bei 28/22 ° C Tag / Nacht-Temperaturen in einem 16/8 h Photoperiode 12. </li><li> Eine Kombination von Glühlampen und Leuchtstoffröhren können verwendet werden, um Licht in die Wachstumskammer zur Verfügung zu stellen und sollte mindestens 550 &amp; mgr; mol m -2 s -1 Photonenfluss bei Pflanzendach Level 12 zu liefern. </li></ol></li><li> Transplantation wieder in 950 cm 3 Töpfen (eine Keimling pro Topf) containing einen 3: 1: 1: 1-Mischung aus Blumenerde mischen: Boden: Torf: Sand (auch 5 g Langzeitdünger Granulat) bei geklonten Pflanzen sind 4 cm groß, dann zurück in das Gewächshaus übergeben. </li><li> Klonen Sie die Pflanzen ein zweites Mal mit dem gleichen oben beschriebenen Verfahren (dh wiederholen Sie die Schritte 1,5 bis 1,8, und dann gehen Sie zu Schritt 2.1). Für einen typischen zeitlichen Verlauf Studie zu generieren Klone aus mindestens sechs unabhängige Pflanzen aus jeder waterhemp Bevölkerung und speichert sie als Linien MCR 1-6, 1-6 und ACR WCS 1-6. <ol><li> Stellen Sie mindestens sechs verschiedene &quot;Eltern&quot; klonalen Linien, um das Experiment zu wiederholen und angemessen vertreten genetische Variabilität innerhalb der einzelnen waterhemp Bevölkerung. </li><li> Je nachdem, wie viele Zeitpunkten analysiert werden, erzeugen genügend Unter Klone aus jeder &quot;Eltern&quot; klonalen Linie, um eine Zeitverlaufsstudie durchzuführen. </li></ol></li></ol> 2. Die Durchführung einer Stoffwechselstudie mit herausgeschnitten Waterhemp Leaves <ol><li> Verbrauchsteuern Das Dritt jüngsten Blätter (2 bis 3 cm in der Länge, sind 0,5 cm befestigt Blattstiel), wenn geklont waterhemp Pflanzen sind 10 bis 12 cm hoch Herbizid-Stoffwechsel und DT 50 Analyse. </li><li> Cut Blattstielen von jedem waterhemp Werk ein zweites Mal (um sicherzustellen, dass 0,3 cm des Blattstiels bleibt) unter Wasser, und legen Sie diese Schnittenden in 1,5 ml-Kunststoffröhrchen (ein Blatt pro Fläschchen) 15. Hinweis: Schneiden ein zweites Mal unter Wasser verhindert Bildung von Luftblasen und Verstopfen Xylemgefäße. <ol><li> Zum einen teilweise ausgeschnittenen Blättern mit geschnittenen Blattstiel in Vorinkubation Puffer (200 ul) von 0,1 M Tris-HCl (pH 6) eintauchen für 1 Stunde. </li><li> Zweitens bewegt jedes Blatt in ein neues 1,5-ml-Ampulle, enthaltend eine Inkubations-Puffer (200 ul) von 0,1 M Tris-HCl (pH 6) plus 150 &amp; mgr; M [URL- 14 C] Herbizid, und Inkubieren bei 28 ° C für 1 Stunde, um ermöglichen eine Herbizidabsorption in die Blätter. Hinweis: Die beiden 14 C-Mesotrion und <sbis&gt; 14 C-Primisulfuron-methyl wurden in unseren Untersuchungen bei spezifischen Aktivitäten von etwa 20 mCi mmol -1. Sowohl Diffusion und durch das Xylem Transpirationsstrom Auffassung tragen zur Herbizidmenge, die pro Blatt gemacht. Anmerkung: Die Wirkung von metabolischen Inhibitoren auf Herbizid-Metabolismus durch Modifizieren Schritten 2.2.1 und 2.2.2 ermittelt werden. Je 100 &amp; mgr; M des Inhibitors in die Pre-Inkubationspuffer und lassen Inkubation für 2 Stunden, dann auf Inkubationspuffer Transfer mit Herbizid und erneut hinzufügen 100 &amp; mgr; M Inhibitor. Zum Beispiel, Malathion und tetcyclacis hemmen bestimmten Cytochrom-P450-Aktivitäten in Pflanzen 15-17. </li><li> Waschen Sie den eingetauchten Teil des ausgeschnittenen Blättern mit VE-Wasser und übertragen geschnitten Blätter zu einem Viertel festen Murashige und Skoog (MS) Salzlösung (500 ul) für 0 h, 5 h, 11 h, 23 h oder 35 h zugeführt, in der Wachstumskammer für den Zeitverlauf Stoffwechsel Studie. </li></ol></li><li> Ernte durch Entfernen Urlaubs aus Inkubationslösung bei der geeigneten Zeitpunkt manuell schleifen jedes Blattgewebe in flüssigem Stickstoff mit einem Polypropylen-Röhrchen (15 ml) und Glaspistill. </li><li> Extrahieren radiomarkierten Herbizid und seiner Metaboliten, die jedes Blatt mit 7 ml 90% Aceton mit einem Labor Gewebehomogenisator in der gleichen Polypropylen-Röhrchen wie oben. Spülen Gewebehomogenisator mit zusätzlichen 7 ml 90% igem Aceton und weiter zu homogenisieren, bis die Gewebe wird gründlich pulverisiert (üblicherweise etwa 2 min). Anmerkung: 90% Aceton zur Extraktion der meisten Herbizide aus Pflanzengeweben verwendet werden. Wenn jedoch diese Methode nicht mehr als 90% der aufgenommenen radiomarkierten Verbindungen zu extrahieren, dann 90% Methanol oder 90% Acetonitril als Extraktionslösungsmittel ersetzt werden. </li><li> Label 90% Acetonextrakte (14 ml insgesamt) und lagern bei 4 ° C für 16 Stunden, damit für zusätzliche Extraktion auftreten. Anmerkung: Nach dieser Extraktion der behandelten Blätter, die Menge an extrahierbarem radioactivity beträgt typischerweise mindestens 98% des durch das behandelte Blatt aufgenommen radiomarkierten Verbindungen. Nichtextrahierbare Radioaktivität (gebundene Reste) in Blätter ausgeschnitten gemittelt 0,3% über alle Zeitpunkte in unserer früheren Studie 12, aber diese Menge kann entsprechend dem verwendeten Herbizids Zeitpunkt geprüft variieren. </li><li> Zentrifuge Proben bei 5000 g für 10 min und Konzentratüberstände auf 40 ° C mit einem Rotationsverdampfer bis zu einem Endvolumen von 0,5 ml erhalten wird. Übertragen Sie diese Lautstärke auf ein 2,0 ml Kunststoffröhrchen. </li><li> Hinzufügen Acetonitril: Wasser (1: 1, auf das Volumen) verstellen das Endvolumen der Pflanzenextrakte und 1,25 ml und Wiederzentrifuge bei 10.000 × g für 10 Minuten, um alle Partikel zu entfernen. </li><li> Messen Gesamtradioaktivität in einem Aliquot von jeder Probe (dpm ul -1) durch Flüssigszintillationsspektroskopie (LSS) 12 aufgenommen und zu normalisieren Mengen an [14 C-markiertem] Verbindungen, HPLC injiziert (zum Beispiel 10,000 Gesamt dpm / sample / run) so y-Achse wird zwischen den Proben einheitlich sein, wenn die grafische Ergebnisse. </li></ol> 3. HPLC-Analyse der Herbizid Metabolism in Abgeschnittene Blätter Hinweis: Resolve insgesamt extrahierbare Radioaktivität in die Mutter Herbizid und Herbizid-Metaboliten unter Verwendung der folgenden RP-HPLC-Bedingungen 12. <ol><li> Zuführen RP-HPLC mit einer C18-Säule (4,6 x 250 mm, 5 um Teilchengrße für analytische HPLC) mit einer Flussrate von 1 ml min -1 für die meisten nicht-polaren Herbizide. Anmerkung: C 4 oder C 12 RP-HPLC-Säulen kann auch verwendet werden, um die Trennung der Mutter Herbizid aus seiner Metaboliten zu optimieren. Eine Vorsäule Filter und / oder Schutzsäule können ebenfalls zum Schutz und zur Verlängerung der Lebensdauer der RP-Säule werden. <ol><li> Verwenden Sie den folgenden mobilen Phase für die RP-HPLC: Eluent A, 0,1% Ameisensäure (v / v) in Wasser und Eluent B 100% HPLC-Qualität Acetonitril. Hinweis: HPLC-grade Methanol kann auch als El verwendet werdenießend B für die Lösung mehrere polare Verbindungen und Metaboliten, aber beachten Sie, dass die Retentionszeiten können auch geändert werden. Hinweis: Das Elutionsprofil verwendet, um Mesotrion oder Primisulfuron-methyl ihrer polaren Metaboliten in unserer Forschung 12 zu lösen ist: Schritt 1, A: B (4: 1, v / v) bis A: B (3: 2, v / v ) in einem linearen Gradienten (12 min); Schritt 2, A: B (3: 2, v / v) bis A: B (3: 7, v / v) in einem linearen Gradienten (5 min); Schritt 3 A: B (3: 7, v / v) bis A: B (1: 9, v / v) in einem linearen Gradienten für 2 Minuten (insgesamt 19 Minuten). Hinweis: Farbverläufe und isokratische Schritte müssen möglicherweise auf der Grundlage der physikalischen Eigenschaften des Grundmaterials, um die Auflösung zu optimieren eingestellt werden. </li><li> Den oben genannten linearen Gradienten Stufen A: B (1: 9, v / v) bis A: B (4: 1, v / v) in einem linearen Gradienten (3 min) und A: B (4: 1, v / v) isokratisch Schritt (mindestens 2 Minuten) neu äquilibrieren die RP-Säule vor dem Einspritzen des nächsten 12-Extrakt. </li></ol></li><li> Erkennen und visualisieren radiomarkierten Verbindungen mit einer Durchfluss Scintillation Analyzer. Aufzeichnung der Menge an in jeder Probe als Prozentsatz der Gesamtradioaktivität in jeder Probe verbleibenden Mutter Herbizid (ermittelt und vom Durchfluss-Szintillations-Analysator gemäß den Anweisungen des Herstellers quantifiziert), Rate des Herbizids Stoffwechsel in jedem waterhemp Population während des Zeitverlaufs zu bestimmen. </li></ol> 4. Statistische Verfahren <ol><li> Vereinbaren Behandlungen in einer vollständig randomisierten Design (oder andere geeignete Anordnung für die statistische Analyse). </li><li> Führen zwei unabhängigen Experimenten mit jeder Behandlung drei biologischen Wiederholungen für jedes Experiment enthalten. Die zwei unabhängigen Experimenten sind sechs biologischen Replikaten in insgesamt. Wenn das Experiment Effekt ist nicht signifikant (α = 0,05), zu kombinieren und zu analysieren, Daten von jedem unabhängigen Experiment. Wenn das Experiment Effekt wesentlich ist, dann analysieren jedes Experiment gesondert. Hinweis: Fügen Sie die ersten drei biologischen Replikaten in Experiment 1 und die nächsten drei biologischen Replikaten in Experiment 2. Die biologische Replikation stellt eine andere &quot;Eltern&quot; klonalen Linie von jeder Population abgeleitet (MCR 1-6, 1-6 ACR und WCS 1-6), so daß jeder Zeit Natürlich Analyse nutzt genetisch identische Pflanzen. Die zwei unabhängigen Experimenten sind sechs biologischen Replikaten in insgesamt, die für eine angemessene Darstellung der genetischen Variabilität und Ermittlung eines Median DT 50 für jeden waterhemp Bevölkerung ermöglicht. </li><li> Analysieren Sie die Daten mit nicht-linearen Regressionsanalyse der kleinsten Quadrate und passen sie mit einer einfachen erster Ordnung Kurve, um abzuschätzen, DT 50 s. Die folgende Gleichung beschreibt das Modell: <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/53236/53236eq1.jpg" /></li><li> wobei in diesem Modell y den Prozentsatz des zum Zeitpunkt t verbleibenden Mutter Herbizid, μ i der DT 50 für jedenwaterhemp Bevölkerung i, und der Parameter C 0 ist der geschätzte Betrag der Mutter Herbizid vorhanden bei t = 0 12. </li></ol>

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The authors have nothing to disclose.

Die hier beschriebene geschnitten Blatt-Verfahren wurde bereits in der Erforschung Primisulfuron Stoffwechsel in Maisblätter 15 verwendet worden, aber unsere Ergebnisse zeigen, dass dieses Protokoll ist auch wirkungsvoll, präzise und reproduzierbar zu messen Herbizidmetabolismus in einer dikotylen Unkrautarten 12. Ein Hauptvorteil der entnommenen Blatt Technik gegenüber Ganzpflanzen Studien ist, dass ein ausgeschnittener Blatt ist unabhängig von Ganzpflanzen Translokation Muster Nachauflauf, sy...

Herbizidresistenz in Unkraut stellt eine ernsthafte Bedrohung für die globale Produktion von Nahrungsmitteln und Faser 1,2. Derzeit Tausende von resistenten Populationen und Biotypen von über hundert Unkrautarten weltweit sind dokumentiert und untersucht 3. Ein Hauptmechanismus, Herbizid-Resistenz verleiht, in Pflanzen ist die Veränderung der Ziel Herbizid-site-Gene und Proteine, einschließlich genetischer Mutationen, herbizid Proteinbindungskinetiken oder Amplifikation der Ziel-Ort-Gen 2 beeinflussen. Metabolische Entgiftung über erhöhte Aktivitäten der Cytochrom P450 Monooxygenase (P450) oder Glutathion-S-Transferase (GST) Enzyme ist ein weiterer Mechanismus, der Herbizid-Resistenz in Unkräutern, die verschiedene in mehrfacher Hinsicht vom Ziel-Ort basierten Mechanismen 2 verleiht. Metabolic-basierten Widerstand hat erhebliche Auswirkungen auf, ob Pflanzen Fitness-Kosten (auch bekannt als Fitness-Strafen) können aus den Herbizidresistenz mechanis führenm, sowie in Bezug auf das Potential für einen einzigen Entgiftungsmechanismus zum Verleihen kreuz- oder mehreren Herbizid-Resistenz in Unkrautpopulationen 1,2,4. Allgemeiner kann Herbizid-Metabolismus in Pflanzen in drei Phasen 5 geteilt werden. Phase I beinhaltet Herbizidumwandlung oder Aktivierung wie P450 Hydroxylierung von aromatischen Ringen oder Alkylgruppen, oder N - oder O- Dealkylierungsreaktionen, was zu erhöhter Polarität und partiellen Entgiftung Herbizid 5,6. Neu eingeführten funktionellen Gruppen in Phase I können Verknüpfungsstellen für die Konjugation an reduziertem Glutathion von GSTs bereitzustellen oder durch UDP-abhängige Glycosyltransferasen in Phase II 5,7 Glucose. Beispielsweise ist die große Anfangs Metabolit Primisulfuron-methyl in Mais hydroxy-Primisulfuron-Methyl 8, die weiter metabolisiert werden können, zu Hydroxy-Primisulfuron-glucosid (Phase II) und dann in der Vakuole zur langfristigen Lagerung oder weitere metabolische transportiert Profibeitung 5,6 (Phase III). Waterhemp (Amaranthus tuberculatus) ist ein schwer zu Kontrolle, dicot Jahresunkrautarten, die die Produktion von Mais (Zea mays), Sojabohne (Glycine max) und Baumwolle (Gossypium hirsutum) in den Vereinigten Staaten behindert. Der hohe Grad der genetischen Vielfalt der waterhemp sich durch seine zweihäusig Biologie und Fernwindbestäubung ermöglicht, und eine einzelne weibliche waterhemp Pflanze kann bis zu eine Million Samen 9 zu erzeugen. Diese Samen sind klein und leicht verbreiten, was natürlich zu verleihen waterhemp mit einer effektiven Streuvorrichtung. Waterhemp zeigt kontinuierliche Keimung in der gesamten Vegetationsperiode 9, und ihre Samen sind in der Lage, nach mehreren Jahren der Ruhe keimen. Waterhemp ein C 4 Pflanze, die eine höhere Wachstumsrate als die meisten breitblättrigen Unkräutern in Ackeranbausystemen 10 besitzt. Darüber hinaus sind zahlreiche waterhemp Populationen gegen mehrere families von Herbiziden 3. Eine Population von waterhemp (bezeichnet MCR) aus Illinois ist beständig gegen 4-Hydroxy-Dioxygenase (HPPD) inhibierende Herbizide 11, wie Mesotrion, sowie Atrazin und Acetolactatsynthase (ALS) inhibierende Herbizide, einschließlich Primisulfuron-methyl wegen Nichtziel-Website basierten Mechanismen 12,13. Eine andere Population von waterhemp bezeichnet ACR 14, die Primisulfuron-methyl-resistente (aufgrund einer Mutation in dem ALS-Gen) und Atrazin-resistente aber empfindlich gegen Mesotrion und einem waterhemp Population bezeichnet WCS 14, die Primisulfuron-methyl empfindlich ist, Mesotrion und Atrazin wurden im Vergleich zu MCR in unserer früheren Forschung 12 und aktuelle Experimente verwendet (in Tabelle 1 zusammengefasst). Erste Studien keine Veränderungen in den HPPD-Gen-Sequenz oder Expressionsniveaus oder verringert Mesotrion Aufnahme zu erfassen, in der MCR-Bevölkerung im Vergleich mit Mesotrion-empfindliche Bevölkerungsgruppen 12. Allerdings Metabolismus-Untersuchungen mit ganzen Pflanzen zeigten eine signifikant niedrigere Mutter Mesotrion Herbizid in MCR Vergleich ACR und WCS, die mit früheren phänotypische Reaktionen korreliert, um Mesotrion 11,12. <table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0"><tbody><tr><td> Waterhemp Bevölkerung </td><td> Abkürzung </td><td> Phänotyp zu Mesotrion </td><td> Mesotrion Resistenzmechanismus </td><td> Phänotyp Primisulfuron </td><td> Primisulfuron Resistenzmechanismus </td></tr><tr><td> McLean Grafschaft-Resistant </td><td> MCR </td><td> Widerstandsfähig </td><td> Metabolism * </td><td> Widerstandsfähig </td><td> Stoffwechsel </td></tr><tr><td> Adams County-Resistant </td><td> ACR </td><td> Sensitive </td><td> - </td><td> Widerstandsfähig </td><td> Ziel-Ort Mutation in ALS 14 </td></tr><tr><td> Wayne County-Sensitive </td><td> WCS </td><td> Sensitive </td><td> - </td><td> Sensitive </td><td> - </td></tr></tbody></table> * Non-Target-Ort-Resistenzmechanismen, andere als verbessert den Stoffwechsel, können ebenfalls zu verleihen Mesotrion Widerstand in der Bevölkerung MCR 12. Tabelle 1: Beschreibung der waterhemp Populationen aus Illinois in dieser Studie verwendet. Neben der Bestimmung Raten von Herbizidmetabolismus in intakten waterhemp Sämlinge, wurde ein anderer experimenteller Ansatz entwickelt und in unserer früheren Forschung eingesetzt, um den Stoffwechsel, indem ein herausgeschnitten waterhemp Blatt Assay 12 sowie verschiedene P450-Inhibitoren (zB tetcyclacis und Malathion) zu untersuchen. Dieses Verfahren wurde speziell für waterhemp aus einem Previ angepaßtous Untersuchung Primisulfuron-methyl-Stoffwechsel in geschnitten Maisblätter 15, da die herausgeschnittenen Blatt Test noch nicht für die Durchführung von Herbizidstoffwechselforschung in einer dikotylen Pflanze berichtet. Die organophophosate Insektizid Malathion wurde häufig für in vivo und in vitro herbizidStoffWechselForschung, um P450 Beteiligung 16 anzugeben. Zum Beispiel, Toleranz und schnellen Metabolismus von Mesotrion bei Mais sind auf P450-katalysierte Ring Hydroxylierung, die überprüft wurde, als Malathion erhöhten Mais Empfindlichkeit auf Mesotrion 17. In ähnlicher Weise gehemmt Malathion Stoffwechsel der ALS-Hemmer Primisulfuron-methyl in geschnitten Maisblätter 15. Ein Hauptvorteil der entnommenen Blatt Technik ist, dass Daten erzeugt werden, unabhängig von Ganzpflanzen Translokation Muster, ein wichtiger Faktor in die Abwägung Metabolismus von systemischen Nachauflaufherbizide in Pflanzen. Folglich ermöglicht dieses Verfahren die quantitative undqualitative metabolischen Analysen auf einer einzigen behandelte Blatt 12 zu fokussieren. Eine vegetative Klonierungsstrategie, in Verbindung mit dem ausgeschnittenen Blatt Protokoll wurde vorher in waterhemp verwendet, um Stoffwechselstudien 12 durchzuführen. Aufgrund der Natur der Auskreuzung waterhemp (getrennte männliche und weibliche Pflanzen) und hohes Maß an genetischer Vielfalt innerhalb zweihäusig Amaranthus Arten 9, dieses Protokoll gewährleistet, dass genetisch identische waterhemp Sämlinge wurden in den Zeitverlaufsexperimenten untersucht. Dieser Artikel beschreibt den Nutzen der herausgeschnittenen Blatt Verfahren zur Messung der Raten der Herbizidmetabolismus in einer dikotylen Unkraut (waterhemp). Die Menge der Mutter Herbizid verblieben war, zu jedem Zeitpunkt (1) durch nichtlineare Kleinste-Quadrate-Regressionsanalyse Sitz mit einer einfachen ersten Ordnung Kurve, um die Zeit für die 50% der absorbierten Herbizids zu erniedrigen Schätzung (bestimmt und wurde DT 50). RepräsentativChromatogramme von Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigchromatographie (RP-HPLC) für ALS-resistente und -sensitive waterhemp Populationen, die das Verschwinden der Mutter Herbizid und gleichzeitiger Bildung von polaren Metaboliten (s) während einer Zeitverlaufsstudie anzuzeigen (Abbildung angezeigten 2). Der Schwerpunkt unseres Artikels ist zu beschreiben und zeigen die Nützlichkeit des herausgeschnittenen Blatt Assay in Kombination mit einem vegetativen Klonen Methode zur Bestimmung präzise und reproduzierbare Raten von Herbizidmetabolismus in dicot Pflanzen, mit gleichmäßig Ring-markierten (URL- 14 C) Herbizide in drei waterhemp Populationen, die in ihrer Ganzpflanzenantworten zu unterscheiden HPPD- und ALS-inhibierenden Herbiziden (Tabelle 1).

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Agar</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A1296</td>
			<td>for pre-germinating seeds</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potting medium</td>
			<td>Sun Gro Horticulture</td>
			<td>49040233</td>
			<td>for plant growth</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nutricote</td>
			<td>Agrivert&#160;</td>
			<td>TOTAL BLEND 13-13-13 T100</td>
			<td>slow-release fertilizer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Growth chamber E15</td>
			<td>Controlled Environments Limited</td>
			<td>20207</td>
			<td>plant culturing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris base</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>BP152-500</td>
			<td>buffer for excised leaves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HCl (concentrated)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A144500</td>
			<td>adjust pH of buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Murashige and Skoog (MS) salts&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>M0404</td>
			<td>incubation of excised leaves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>A452-4</td>
			<td>leaf washes after incubation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>179124</td>
			<td>plant extractions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetonitrile (HPLC grade)</td>
			<td>Macron Fine Chemicals</td>
			<td>MKH07610</td>
			<td>HPLC mobile phase</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formic acid&#160;</td>
			<td>Mallinckrodt Analytical</td>
			<td>MK259205</td>
			<td>acidify mobile phase pH</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5417R</td>
			<td>1.5 or 2.0 mL tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge (temperature controlled)</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5810R</td>
			<td>15 or 50 mL tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene centrifuge tube</td>
			<td>Corning Inc.</td>
			<td>430790</td>
			<td>15 mL, sterile</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary evaporator</td>
			<td>B&#220;CHI</td>
			<td>R200</td>
			<td>concentrate plant samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid scintillation spectrometry (LSS)</td>
			<td>Packard Instruments</td>
			<td>104470</td>
			<td>quantify 14C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>High-performance liquid chromatography</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>N2910401</td>
			<td>resolve herbicide metabolites</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flow scintillation analyzer&#160;</td>
			<td>LabLogic System</td>
			<td>1103303</td>
			<td>for HPLC analysis of 14C</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypersil Gold C18 column&#160;</td>
			<td>Thermo-Scientific</td>
			<td>03-050-522&#160;</td>
			<td>reversed phase</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultima-Flo M cocktail</td>
			<td>Perkin Elmer</td>
			<td>6013579</td>
			<td>for Flow-scintillation analyzer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scintillation Cocktail (ScintiVerse BD)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>SX18</td>
			<td>for LSS; biodegradable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory homogenizer</td>
			<td>Kinematica</td>
			<td>CH-6010&#160;</td>
			<td>homogenize leaf samples</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring rates of herbicide metabolism in dicot weeds with an excised leaf assay

In order to isolate and accurately determine rates of herbicide metabolism in an obligate-outcrossing dicot weed, waterhemp (Amaranthus tuberculatus), we developed an excised leaf assay combined with a vegetative cloning strategy to normalize herbicide uptake and remove translocation as contributing factors in herbicide-resistant (R) and &#8211;sensitive (S) waterhemp populations. Biokinetic analyses of organic pesticides in plants typically include the determination of uptake, translocation (delivery to the target site), metabolic fate, and interactions with the target site. Herbicide metabolism is an important parameter to measure in herbicide-resistant weeds and herbicide-tolerant crops, and is typically accomplished with whole-plant tests using radiolabeled herbicides. However, one difficulty with interpreting biokinetic parameters derived from whole-plant methods is that translocation is often affected by rates of herbicide metabolism, since polar metabolites are usually not mobile within the plant following herbicide detoxification reactions. Advantages of the protocol described in this manuscript include reproducible, accurate, and rapid determination of herbicide degradation rates in R and S populations, a substantial decrease in the amount of radiolabeled herbicide consumed, a large reduction in radiolabeled plant materials requiring further handling and disposal, and the ability to perform radiolabeled herbicide experiments in the lab or growth chamber instead of a greenhouse. As herbicide resistance continues to develop and spread in dicot weed populations worldwide, the excised leaf assay method developed and described herein will provide an invaluable technique for investigating non-target site-based resistance due to enhanced rates of herbicide metabolism and detoxification.

Entweder zwischen WCS oder ACR und MCR (Abbildung 1) wurden große Unterschiede in Raten von Mesotrion Stoffwechsel erkannt. Zu jedem Zeitpunkt, hatte MCR Mesotrion schneller als die beiden Mesotrion-empfindliche Bevölkerungsgruppen, WCS und ACR, die mit früheren Ganzpflanzen phänotypische Reaktionen 11 korreliert metabolisiert. Durch Klonen genug Pflanzen aus einer Elternpflanze aus jeder Population, sind herbizid Stoffwechsel Zeitverlauf Analysen gleichmäßige und reproduzierbare aufgru...

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Measuring Rates of Herbicide Metabolism in Dicot Weeds with an Excised Leaf Assay

This manuscript describes how herbicide metabolism rates can be effectively quantified with excised leaves from a dicot weed, thereby reducing variability and removing any possible confounding effects of herbicide uptake or translocation typically observed in whole-plant assays.

Messraten von Herbizid Metabolism in DICOT Weeds mit einem herausgeschnittenen Blatt Assay

In order to isolate and accurately determine rates of herbicide metabolism in an obligate-outcrossing dicot weed, waterhemp (Amaranthus tuberculatus), we ...

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Research

JoVE Journal

Environment

11.9K Aufrufe.  University of Illinois. This manuscript describes how herbicide metabolism rates can be effectively quantified with excised leaves from a dicot weed, thereby reducing variability and removing any possible confounding effects of herbicide uptake or translocation typically observed in whole-plant assays.

Serie: Measuring Rates of Herbicide Metabolism in Dicot Weeds with an Excised Leaf Assay

Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

Mess Flüsse von Mineralstoffen und Giftstoffe in Pflanzen, die mit radioaktiver Tracer

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

Forschung

Umwelt

Protocols for Robust Herbicide Resistance Testing in Different Weed Species

Robust protocols to test putative herbicide resistant weed populations at whole plant level are essential to confirm the resistance status. The presented protocols, based on whole-plant bioassays performed in a greenhouse, can be readily adapted to a wide range of weed species and herbicides through appropriate variants. Seed samples from plants that survived a field herbicide treatment are collected and stored dry at low temperature until used. Germination methods differ according to weed species and seed dormancy type. Seedlings at similar growth stage are transplanted and maintained in the greenhouse under appropriate conditions until plants have reached the right growth stage for herbicide treatment. Accuracy is required to prepare the herbicide solution to avoid unverifiable mistakes. Other critical steps such as the application volume and spray speed are also evaluated. The advantages of this protocol, compared to others based on whole plant bioassays using one herbicide dose, are related to the higher reliability and the possibility of inferring the resistance level. Quicker and less expensive in vivo or in vitro diagnostic screening tests have been proposed (Petri dish bioassays, spectrophotometric tests), but they provide only qualitative information and their widespread use is hindered by the laborious set-up that some species may require. For routine resistance testing, the proposed whole plant bioassay can be applied at only one herbicide dose, so reducing the costs.

A robust and flexible approach to confirm herbicide resistance in weed populations is presented. This protocol allows the herbicide resistance levels to be inferred and applied to a wide range of weed species and herbicides with minor adaptations.

Protokolle für Robust Herbizidresistenz Testing in verschiedene Unkrautarten

Robust protocols to test putative herbicide resistant weed populations at whole plant level are essential to confirm the resistance status. The presented ...

LC-MS Analysis of Human Platelets as a Platform for Studying Mitochondrial Metabolism

Perturbed mitochondrial metabolism has received renewed interest as playing a causative role in a range of diseases. Probing alterations to metabolic pathways requires a model in which external factors can be well controlled, allowing for reproducible and meaningful results. Many studies employ transformed cellular models for these purposes; however, metabolic reprogramming that occurs in many cancer cell lines may introduce confounding variables. For this reason primary cells are desirable, though attaining adequate biomass for metabolic studies can be challenging. Here we show that human platelets can be utilized as a platform to carry out metabolic studies in combination with liquid chromatography-tandem mass spectrometry analysis. This approach is amenable to relative quantification and isotopic labeling to probe the activity of specific metabolic pathways. Availability of platelets from individual donors or from blood banks makes this model system applicable to clinical studies and feasible to scale up. Here we utilize isolated platelets to confirm previously identified compensatory metabolic shifts in response to the complex I inhibitor rotenone. More specifically, a decrease in glycolysis is accompanied by an increase in fatty acid oxidation to maintain acetyl-CoA levels. Our results show that platelets can be used as an easily accessible and medically relevant model to probe the effects of xenobiotics on cellular metabolism.

Here we show isolated human platelets can be used as an accessible ex vivo model to study metabolic adaptations in response to the complex I inhibitor rotenone. This approach employs isotopic tracing and relative quantification by liquid chromatography-mass spectrometry and can be applied to a variety of study designs.

LC-MS-Analyse von menschlichen Blutplättchen als Plattform für ein Studium Mitochondrial Metabolism

Perturbed mitochondrial metabolism has received renewed interest as playing a causative role in a range of diseases. Probing alterations to metabolic ...

Laboratory and Field Protocol for Estimating Sheet Erosion Rates from Dendrogeomorphology

Sheet erosion is among the crucial drivers of soil degradation. Erosion is controlled by environmental factors and human activities, which often lead to severe environmental impacts. The understanding of sheet erosion is, consequently, a worldwide issue with implications for both environment and economies. However, the knowledge on how erosion evolves in space and time is still limited, as well as its effects on the environment. Below, we explain a new dendrogeomorphological protocol for deriving eroded soil thickness (Ex) by acquiring accurate microtopographic data using both terrestrial laser scanning (TLS) and microtopographic profile gauges. Additionally, standard dendrogeomorphic procedures, dependent on anatomical variations in root rings, are utilized to establish the timing of exposure. Both TLS and microtopographic profile gauges are used to obtain ground surface pro&#64257;les, from which Ex is estimated after the threshold distance (TD) is determined, i.e., the distance between the root and the sediment knickpoint, which allows de&#64257;ning the lowering of the ground surface caused by sheet erosion. For each profile, we measured the height between the topside of the root and a virtual plane tangential to the ground surface. In this way, we intended to avoid small-scale impacts of soil deformation, which may be due to pressures exerted by the root system, or by the arrangement of exposed roots. This may provoke small amounts of soil sedimentation or erosion depending on how they physically affect the surface runoff. We demonstrate that an adequate microtopographic characterization of exposed roots and their associated ground surface is very valuable to obtain accurate erosion rates. This finding could be utilized to develop the best management practices designed to eventually halt or perhaps, at least, lessen soil erosion, so that more sustainable management policies can be put into practice.

Characterizing erosion from dendrogeomorphology has usually focused on accurately finding the starting time of root exposure, by examining macroscopic or cell level changes caused by exposure. Here, we offer a detailed description of different novel techniques to obtain more precise erosion rates from highly accurate microtopographic data.

Labor und Feld-Protokoll für die Schätzung der Blatt-Erosion-Raten von Dendrogeomorphology

Sheet erosion is among the crucial drivers of soil degradation. Erosion is controlled by environmental factors and human activities, which often lead to ...

An Anaerobic Biosensor Assay for the Detection of Mercury and Cadmium

Mercury (Hg) bioavailability to microbes is a key step to toxic Hg biomagnification in food webs. Cadmium (Cd) transformations and bioavailability to bacteria control the amount that will accumulate in staple food crops. The bioavailability of these metals is dependent on their speciation in solution, but more particularly under anoxic conditions where Hg is methylated to toxic monomethylmercury (MeHg) and Cd persists in the rhizosphere. Whole-cell microbial biosensors give a quantifiable signal when a metal enters the cytosol and therefore are useful tools to assess metal bioavailability. Unfortunately, most biosensing efforts have so far been constrained to oxic environments due to the limited ability of existing reporter proteins to function in the absence of oxygen. In this study, we present our effort to develop and optimize a whole-cell biosensor assay capable of functioning anaerobically that can detect metals under anoxic condition in quasi-real time and within hours. We describe how the biosensor can help assess how chemical variables relevant to the environmental cycling of metals affect their bioavailability. The following protocol includes methods to (1) prepare Hg and Cd standards under anoxic conditions, (2) prepare the biosensor in the absence of oxygen, (3) design and execute an experiment to determine how a series of variable affects Hg or Cd bioavailability, and (4) to quantify and interpret biosensor data. We show the linear ranges of the biosensors and provide examples showing the method's ability to distinguish between metal bioavailability and toxicity by utilizing both metal-inducible and constitutive strains.

Here, we present a protocol to use an anaerobic whole-cell microbial biosensor to evaluate how different environmental variables affect the bioavailability of Hg and Cd to bacteria in anoxic environments.

Eine anaerobe Biosensor-Test zum Nachweis von Quecksilber und Cadmium

Mercury (Hg) bioavailability to microbes is a key step to toxic Hg biomagnification in food webs. Cadmium (Cd) transformations and bioavailability to ...

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

Denitrification is the primary biogeochemical process removing reactive nitrogen from the biosphere. The quantitative evaluation of this process has become particularly relevant for assessing the anthropogenic-altered global nitrogen cycle and the emission of greenhouse gases (i.e., N2O). Several methods are available for measuring denitrification, but none of them are completely satisfactory. Problems with existing methods include their insufficient sensitivity, and the need to modify the substrate levels or alter the physical configuration of the process using disturbed samples.This work describes a method for estimating sediment denitrification rates that combines coring, acetylene inhibition, and microsensor measurements of the accumulated N2O. The main advantages of this method are a low disturbance of the sediment structure and the collection of a continuous record of N2O accumulation; these enable estimates of reliable denitrification rates with minimum values up to 0.4-1 &#181;mol N2O m-2 h-1. The ability to manipulate key factors is an additional advantage for obtaining experimental insights. The protocol describes procedures for collecting the cores, calibrating the sensors, performing the acetylene inhibition, measuring the N2O accumulation, and calculating the denitrification rate. The method is appropriate for estimating denitrification rates in any aquatic system with retrievable sediment cores. If the N2O concentration is above the detection limit of the sensor, the acetylene inhibition step can be omitted to estimate the N2O emission instead of denitrification. We show how to estimate both actual and potential denitrification rates by increasing nitrate availability as well as the temperature dependence of the process. We illustrate the procedure using mountain lake sediments and discuss the advantages and weaknesses of the technique compared to other methods. This method can be modified for particular purposes; for instance, it can be combined with 15N tracers to assess nitrification and denitrification or field in situ measurements of denitrification rates.

Estimating Sediment Denitrification Rates Using Cores and N2O Microsensors

This method estimates sediment denitrification rates in sediment cores using the acetylene inhibition technique and microsensor measurements of the accumulated N2O. The protocol describes procedures for collecting the cores, calibrating the sensors, performing the acetylene inhibition, measuring the N2O accumulation, and calculating the denitrification rate.

Schätzung der Sediment Denitrifikation Preise mit Kernen und N2O Mikrosensoren

Denitrification is the primary biogeochemical process removing reactive nitrogen from the biosphere. The quantitative evaluation of this process has ...

Measuring the Shape and Size of Activated Sludge Particles Immobilized in Agar with an Open Source Software Pipeline

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and shape of activated sludge flocs can indicate the conditions at the microscale, and also directly affect how well the sludge settles in a clarifier.
Particle size and shape are both misleadingly &#39;simple&#39; measurements. Many subtle issues, often unaddressed in informal protocols, can arise when sampling, imaging, and analyzing particles. Sampling methods may be biased or not provide enough statistical power. The samples themselves may be poorly preserved or undergo alteration during immobilization. Images may not be of sufficient quality; overlapping particles, depth of field, magnification level, and various noise can all produce poor results. Poorly specified analysis can introduce bias, such as that produced by manual image thresholding and segmentation.
Affordability and throughput are desirable alongside reproducibility. An affordable, high throughput method can enable more frequent particle measurement, producing many images containing thousands of particles. A method that uses inexpensive reagents, a common dissecting microscope, and freely-available open source analysis software allows repeatable, accessible, reproducible, and partially-automated experimental results. Further, the product of such a method can be well-formatted, well-defined, and easily understood by data analysis software, easing both within-lab analyses and data sharing between labs.
We present a protocol that details the steps needed to produce such a product, including: sampling, sample preparation and immobilization in agar, digital image acquisition, digital image analysis, and examples of experiment-specific figure generation from the analysis results. We have also included an open-source data analysis pipeline to support this protocol.

The size and shape of particles in activated sludge are important parameters that are measured using varying methods. Inaccuracies arise from non-representative sampling, suboptimal images, and subjective analysis parameters. To minimize these errors and ease measurement, we present a protocol specifying every step, including an open source software pipeline.

Messung von Form und Größe der Belebtschlamm Partikel unbeweglich in Agar mit einer Open-Source-Software-Pipeline

Experimental bioreactors, such as those treating wastewater, contain particles whose size and shape are important parameters. For example, the size and ...

Cultivation of Green Microalgae in Bubble Column Photobioreactors and an Assay for Neutral Lipids

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the treatment of wastes. As most new research efforts begin at laboratory scale, there is a need for cost-effective methods for culturing microalgae in a reproducible manner. Here, we communicate an effective approach to culture microalgae in laboratory-scale photobioreactors, and to measure the growth and neutral lipid content of that algae. Instructions are also included on how to set up the photobioreactor system. Although the example organisms are species of Chlorella and Auxenochlorella, this system can be adapted to cultivate a wide range of microalgae, including co-cultures of algae with non-algae species. Stock cultures are first grown in bottles to produce inoculum for the photobioreactor system. Algae inoculum is concentrated and transferred to photobioreactors for cultivation in batch mode. Samples are collected daily for the optical density readings. At the end of the batch culture, cells are harvested by centrifuge, washed, and freeze dried to obtain a final dry weight concentration. The final dry weight concentration is used to create a correlation between the optical density and the dry weight concentration. A modified Folch method is subsequently used to extract total lipids from the freeze-dried biomass and the extract is assayed for its neutral lipid content using a microplate assay. This assay has been published previously but protocol steps were included here to highlight critical steps in the procedure where errors frequently occur. The bioreactor system described here fills a niche between simple flask cultivation and fully-controlled commercial bioreactors. Even with only 3-4 biological replicates per treatment, our approach to culturing algae leads to tight standard deviations in the growth and lipid assays.

Here, we present a protocol to construct lab-scale bubble column photobioreactors and use them to culture microalgae. It also provides a method for the determination of the culture growth rate and neutral lipid content.

Anbau von grünen Mikroalgen in Bubble Spalte Photobioreaktoren und ein Test für neutrale Lipide

There is significant interest in the study of microalgae for engineering applications such as the production of biofuels, high value products, and for the ...

Leaf Area Index Estimation Using Three Distinct Methods in Pure Deciduous Stands

Accurate estimations of leaf area index (LAI), defined as half of the total leaf surface area per unit of horizontal ground surface area, are crucial for describing the vegetation structure in the fields of ecology, forestry, and agriculture. Therefore, procedures of three commercially used methods (litter traps, needle technique, and a plant canopy analyzer) for performing LAI estimation were presented step-by-step. Specific methodological approaches were compared, and their current advantages, controversies, challenges, and future perspectives were discussed in this protocol. Litter traps are usually deemed as the reference level. Both the needle technique and the plant canopy analyzer (e.g., LAI-2000) frequently underestimate LAI values in comparison with the reference. The needle technique is easy to use in deciduous stands where the litter completely decomposes each year (e.g., oak and beech stands). However, calibration based on litter traps or direct destructive methods is necessary. The plant canopy analyzer is a commonly used device for performing LAI estimation in ecology, forestry, and agriculture, but is subject to potential error due to foliage clumping and the contribution of woody elements in the field of view (FOV) of the sensor. Eliminating these potential error sources was discussed. The plant canopy analyzer is a very suitable device for performing LAI estimations at the high spatial level, observing a seasonal LAI dynamic, and for long-term monitoring of LAI.

An accurate estimation of leaf area index (LAI) is crucial for many models of material and energy fluxes within plant ecosystems and between an ecosystem and the atmospheric boundary layer. Therefore, three methods (litter traps, needle technique, and PCA) for taking precise LAI measurements were in the presented protocol.

Leaf Area Index Estimation mit drei unterschiedlichen Methoden in reinen Laubständen

Accurate estimations of leaf area index (LAI), defined as half of the total leaf surface area per unit of horizontal ground surface area, are crucial for ...

Investigation of Xenobiotics Metabolism In Salix alba Leaves via Mass Spectrometry Imaging

The method presented uses mass spectrometry imaging (MSI) to establish the metabolic profile of S. alba leaves when exposed to xenobiotics. Using a non-targeted approach, plant metabolites and xenobiotics of interest are identified and localized in plant tissues to uncover&#160;specific distribution patterns. Then, in silico prediction of potential metabolites (i.e., catabolites and conjugates) from the identified xenobiotics is performed. When a xenobiotic metabolite is located in the tissue, the type of enzyme involved in its alteration by the plant is recorded. These results were used to describe different types of biological reactions occurring in S. alba leaves in response to xenobiotic accumulation in the leaves. The metabolites were predicted in two generations, allowing the documentation of successive biological reactions to transform xenobiotics in the leaf tissues.

Investigation of Xenobiotics Metabolism In Salix alba Leaves via Mass Spectrometry Imaging

This method uses mass spectrometry imaging (MSI) to understand metabolic processes in S. alba leaves when exposed to xenobiotics. The method allows the spatial localization of compounds of interest and their predicted metabolites within specific, intact tissues.

Untersuchung des Xenobiotika-Stoffwechsels in Salix alba-Blättern mittels Massenspektrometrie-Bildgebung

The method presented uses mass spectrometry imaging (MSI) to establish the metabolic profile of S. alba leaves when exposed to xenobiotics. Using a ...