Name: gc-based detection of aldononitrile acetate derivatized glucosamine and muramic acid for microbial residue determination in soil
Uploaded: 2012-05-19T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about GC-based Detection of Aldononitrile Acetate Derivatized Glucosamine and Muramic Acid for Microbial Residue Determination in Soil at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch Bewilligungen von DOE Großen Seen Bioenergy Research Center (DOE Office of Science BER DE-FC02-07ER64494) unterstützt. Wir danken Dr. Xudong Zhang und seine Gruppenmitglieder für hilfreiche technische Diskussionen und wertvolle Anmerkungen zur Fertigstellung des Protokolls.

1. Probenvorbereitung und-Extraktion <ol><li> Freeze-Dry Bodenproben nach Feldauflistung. </li><li> Grind und homogenisieren Bodenproben mit einer Kugelmühle, Boden-Schleifmaschine, oder einen Mörser und Stößel. </li><li> Wiegen Bodenproben (mit&gt; 0,3 mg N) in einen 25 ml Kolben Hydrolyse. </li><li> Fügen Sie 10 ml 6M HCl in jeder Hydrolyse Kolben, füllen N 2-Gas in den Kolben, und fest verschließen. </li><li> Hydrolysieren bei 105 ° C in einem Inkubator für 8 Stunden mit einem Auto-Zeitschaltuhr...

<ol>
	<li>Zelles, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fatty+acid+patterns+of+phospholipids+and+lipopolysaccharides+in+the+characterisation+of+microbial+communities+in+soil:+a+review.">Fatty acid patterns of phospholipids and lipopolysaccharides in the characterisation of microbial communities in soil: a review.</a> Biology and Fertility of Soils. 29, 111-129 (1999).</li><li>Kirk, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+of+studying+soil+microbial+diversity.">Methods of studying soil microbial diversity.</a> Journal of Microbiological Methods. 58, 169-188 (2004).</li><li>Joergensen, R. G., Emmerling, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+for+evaluating+human+impact+on+soil+microorganisms+based+on+their+activity,+biomass,+and+diversity+in+agricultural+soils.">Methods for evaluating human impact on soil microorganisms based on their activity, biomass, and diversity in agricultural soils.</a> Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 169, 295-309 (2006).</li><li>Guggenberger, G., Frey, S. D., Six, J., Paustian, K., Elliott, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bacterial+and+fungal+cell-wall+residues+in+conventional+and+no-tillage+agroecosystems.">Bacterial and fungal cell-wall residues in conventional and no-tillage agroecosystems.</a> Soil Science Society of America Journal. 63, 1188-1198 (1999).</li><li>Amelung, W., Lal, R., Kimble, J. M., Follett, R. F., Stewart, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Assessment Methods for Soil Carbon. , 233-270 (2001).</li><li>Guerrant, G. O., Moss, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+monosaccharides+as+aldononitrile,+O-methyloxime,+alditol,+and+cyclitol+acetate+derivatives+by+gas-chromatography.">Determination of monosaccharides as aldononitrile, O-methyloxime, alditol, and cyclitol acetate derivatives by gas-chromatography.</a> Analytical Chemistry. 56, 633-638 (1984).</li><li>Zhang, X., Amelung, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gas+chromatographic+determination+of+muramic+acid,+glucosamine,+mannosamine,+and+galactosamine+in+soils.">Gas chromatographic determination of muramic acid, glucosamine, mannosamine, and galactosamine in soils.</a> Soil Biology and Biochemistry. 28, 1201-1206 (1996).</li><li>Liang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+the+molecular+ion+structure+for+aldononitrile+acetate+derivatized+muramic+acid.">Investigation of the molecular ion structure for aldononitrile acetate derivatized muramic acid.</a> Journal of Microbiological Methods. 86, 224-230 (2011).</li><li>He, H., Xie, H., Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+GC/MS+technique+to+assess+15N+and+13C+incorporation+into+soil+amino+sugars.">A novel GC/MS technique to assess 15N and 13C incorporation into soil amino sugars.</a> Soil Biology and Biochemistry. 38, 1083-1091 (2006).</li><li>Glaser, B., Gross, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compound-specific+delta+13C+analysis+of+individual+amino+sugars+-+a+tool+to+quantify+timing+and+amount+of+soil+microbial+residue+stabilization.">Compound-specific delta 13C analysis of individual amino sugars - a tool to quantify timing and amount of soil microbial residue stabilization.</a> Rapid Communications in Mass Spectrometry. 19, 1409-1416 (2005).</li><li>Liang, C., Balser, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mass+spectrometric+characterization+of+amino+sugar+aldononitrile+acetate+derivatives+used+for+isotope+enrichment+assessment+of+microbial+residues.">Mass spectrometric characterization of amino sugar aldononitrile acetate derivatives used for isotope enrichment assessment of microbial residues.</a> Soil Biology and Biochemistry. 42, 904-909 (2010).</li><li>Liang, C., Pedersen, J. A., Balser, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aminoglycoside+antibiotics+may+interfere+with+microbial+amino+sugar+analysis.">Aminoglycoside antibiotics may interfere with microbial amino sugar analysis.</a> Journal of Chromatography A. 1216, 5296-5301 (2009).</li></ol>

Die vorliegende GC-basierte Verfahren zur Analyse von aldononitrile Acetat derivatisierte Glucosamin und Muraminsäure eine relativ schnelles Verfahren, um diese Aminozucker, aus dem Boden extrahierten quantifizieren. Die Derivate sind chemisch stabil, und kann in einer Analyse bestimmt werden. Das Verfahren ist nicht auf die Bodenproben beschränkt und kann für Proben aus nicht-Bodenmatrix vereinfacht werden. Die Vakuumpumpe in diesem Verfahren verwendet wird gebaut, dass sie resistent geg...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td></tr><tr><td> Muraminsäure </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2503-25mg </td></tr><tr><td> D-(+)-Glucosamin-Hydrochlorid </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> G1514-100G </td></tr><tr><td> N-Methyl-D-glucamin </td><td> Sigma-Aldrich </td><td> M2004-500G </td></tr><tr><td> Myo-Inosit </td><td> Fisher Scientific </td><td> A307003G025 </td></tr><tr><td> Methanol (trocken) </td><td> Acros Organics </td><td> AC326950010 </td></tr><tr><td> 4-Dimethylamino-pyridin </td><td> Acros Organics </td><td> AC148270050 </td></tr><tr><td> Ethylacetat </td><td> VWR International </td><td> BJGC100-4 </td></tr><tr><td> Hydroxlamine Hydrochlorid </td><td> Fisher Scientific </td><td> H330-100 </td></tr><tr><td> Pyridin </td><td> Fisher Scientific </td><td> P368-500 </td></tr><tr><td> Essigsäureanhydrid </td> &lt;td&gt; Fisher Scientific </td><td> A10-100 </td></tr><tr><td> Dichlormethan (Methylenchlorid) </td><td> Fisher Scientific </td><td> D37-500 </td></tr><tr><td> Hexan </td><td> Fisher Scientific </td><td> H303-4 </td></tr><tr><td> Salzsäure (6M) </td><td> Fisher Scientific </td><td> S456-4 </td></tr><tr><td> Hydroxylaminhydrochlorid -15 N </td><td> Icon Dienstleistungen </td><td> IN5280 </td></tr><tr><td> Essigsäureanhydrid -2 H (D 6 C 4 O 3) </td><td> Acros Organics </td><td> AC174670050 </td></tr><tr><td> D-Glucose-U -13 C </td><td> Cambridge Isotopenlabors </td><td> CLM-1396-1 </td></tr><tr><td> Ammonium sufate -15 N </td><td> Cambridge Isotopenlabors </td><td> NLM-713-1 </td></tr><tr><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td> Bezeichnung des Geräts </td><td> Firma </td><td> Typ </td></tr><tr><td> Rapid-Vap </td&gt; <td> Labconco </td><td> 790002 </td></tr><tr><td> Vacum Pumpe </td><td> KNF Neuberger </td><td> D-79112 </td></tr><tr><td> Die Hydrolyse Kolben </td><td> Fisher Scientific </td><td> 06 423A </td></tr><tr><td> Derivatisierung Mikroampulle </td><td> Fisher Scientific </td><td> 06-100E </td></tr><tr><td> GC </td><td> Hewlett-Packard </td><td> 6890 </td></tr><tr><td> MS </td><td> Hewlett-Packard </td><td> 5972 </td></tr><tr><td> LC-ESI-TOF-MS </td><td> Agilent </td><td> Ein Agilent Serie 1200 HPLC-System zu einem Agilent LC / MSD TOF-gekoppelt </td></tr></tbody></table>

gc-based detection of aldononitrile acetate derivatized glucosamine and muramic acid for microbial residue determination in soil

Quantitative Ansätze zur Charakterisierung von Mikroorganismen sind von entscheidender Bedeutung für ein breiteres Verständnis der mikrobiellen Status und Funktion in den Ökosystemen. Aktuelle Strategien zur mikrobiellen Analyse umfassen sowohl traditionelle Labor-Kultur-abhängigen Techniken und diese auf direkte Extraktion und die Bestimmung bestimmter Biomarker 1, 2 basiert. Wenige unter der Vielfalt der Mikroben-Spezies bewohnen Boden kann kultiviert werden, so Kultur-abhängigen Methoden einführen signifikante Verzerrungen, eine Einschränkung fehlt bei Biomarker-Analyse. Das Glucosamin, Mannosamin, Galactosamin und Muraminsäure wurden auch Maßnahmen sowohl der lebenden und toten mikrobielle Masse diente, von diesen die Glucosamin (häufigste) und Muraminsäure (eindeutig von bakteriellen Zelle) sind die wichtigsten Bestandteile in den Boden-Systeme 3 , 4. Allerdings schränkt der Mangel an Wissen über die Analyse der breiten Popularisierung wissenschaftlicher unter Gleichaltrigen. Unter allen ExiStachel Analyseverfahren, Derivatisierung zu aldononitrile Acetaten gefolgt von GC-Analyse als eine gute Option bezüglich optimal Auswuchten Präzision entwickelt, Empfindlichkeit, der Einfachheit, gute chromatographische Trennung und Stabilität bei Lagerung 5 Probe. Hier stellen wir Ihnen ein detailliertes Protokoll für eine zuverlässige und relativ einfachen Analyse von Glucosamin und Muraminsäure aus dem Boden nach ihrer Bekehrung zum aldononitrile Acetate. Das Protokoll umfasst im Wesentlichen vier Schritte: Säureaufschluss, Probenaufbereitung, Derivatisierung und GC-Bestimmung. Die Schritt-für-Schritt-Verfahren wird nach früheren Veröffentlichungen 6, 7 modifiziert. Darüber hinaus präsentieren wir Ihnen eine Strategie, um strukturell validiert die Molekül-Ion des Derivats und dessen Ionen-Fragmenten auf Elektronenionisation gebildet. Wir wendeten GC-EI-MS-SIM-, LC-ESI-TOF-MS und isotopisch markierten Reagenzien, um das Molekulargewicht des aldononitrile Acetat derivatisierte Glucosamin und mur zu bestimmenAmidsäure, benutzten wir die Masse Verschiebung der isotopenmarkierten Derivaten in der Ionen-Spektrum zu Ionen-Fragmenten eines jeden Derivate 8 zu untersuchen. Neben der theoretischen Aufklärung, wird die Validierung von molekularen Ionen des Derivats und dessen Ionen-Fragmenten nützlich sein, um Forscher mit δ 13 C-oder Ionen-Fragmente dieser Biomarker in biogeochemischen Studien 9, 10.

Watch this Scientific Journal Video about GC-based Detection of Aldononitrile Acetate Derivatized Glucosamine and Muramic Acid for Microbial Residue Determination in Soil at JoVE.com

GC-based Detection of Aldononitrile Acetate Derivatized Glucosamine and Muramic Acid for Microbial Residue Determination in Soil

Wir beschreiben ein Verfahren Protokoll für die GC-Analyse der aldonitrile Acetat-Derivate von Glucosamin und Muraminsäure aus dem Boden extrahiert. Für Aufklärung der chemischen Mechanismus, präsentieren wir auch eine Strategie, um die Struktur des Derivats und den Ionen-Fragmenten auf Elektronenionisation gebildet bestätigen.

GC-basierte Erkennung von Aldononitrile Acetat Derivatisierte Glucosamin und Muraminsäure für Mikrobielle Rückstandsbestimmung im Boden

Quantitative approaches to characterizing microorganisms are crucial for a broader understanding of the microbial status and function within ecosystems. ...

Research

JoVE Journal

Biology

Microbial Communities in Nature and Laboratory - Interview

Mikrobielle Gemeinschaften in Natur und Labor - Interview

Forschung

Biologie

Direct Detection of the Acetate-forming Activity  of the Enzyme Acetate Kinase

Direkter Nachweis der Acetat-bildenden Aktivität des Enzyms Acetat-Kinase

Acetate kinase, a member of the acetate and sugar kinase-Hsp70-actin (ASKHA) enzyme superfamily1-5, is responsible for the reversible phosphorylation of ...

The Use of Chemostats in Microbial Systems Biology

Der Einsatz von Chemostate in Microbial Systems Biology

Cells regulate their rate of growth in response to signals from the external world. As the cell grows, diverse cellular processes must be coordinated ...

Isolation of Native Soil Microorganisms with Potential for Breaking Down Biodegradable Plastic Mulch Films Used in Agriculture

Isolation der Native Soil Mikroorganismen mit Potenzial für den Abbau von biologisch abbaubaren Kunststoff Mulch Films in der Landwirtschaft eingesetzt

Fungi native to agricultural soils that colonized commercially available biodegradable mulch (BDM) films were isolated and assessed for potential to ...

Pyrosequencing for Microbial Identification and Characterization

Pyrosequencing für Mikrobielle Identifizierung und Charakterisierung

Pyrosequencing is a versatile technique that facilitates microbial genome sequencing that can be used to identify bacterial species, discriminate ...

Determination of Fatty Acid Oxidation and Lipogenesis in Mouse Primary Hepatocytes

Bestimmung der Fettsäureoxidation und Lipogenese in Maus primären Hepatozyten

Lipid metabolism in liver is complex. In addition to importing and exporting lipid via lipoproteins, hepatocytes can oxidize lipid via fatty acid ...

Isolation of Specific Genomic Regions and Identification of Associated Molecules by enChIP

Isolierung von spezifischen genomischen Regionen und Identifizierung von assoziierten Moleküle durch enChIP

The identification of molecules associated with specific genomic regions of interest is required to understand the mechanisms of regulation of the ...

Methods for the Determination of Rates of Glucose and Fatty Acid Oxidation in the Isolated Working Rat Heart

Methoden zur Bestimmung von Preisen von Glucose und die Oxidation von Fettsäuren in der isolierten Arbeitsrattenherz

The mammalian heart is a major consumer of ATP and requires a constant supply of energy substrates for contraction. Not surprisingly, alterations of ...

A Plate Competition Assay As a Quick Preliminary Assessment of Disease Suppression

Eine Platte-Wettbewerb-Assay als eine schnelle vorläufige Beurteilung der Krankheit Unterdrückung

The goal was to develop and optimize a simple, affordable, and effective bioassay to detect disease suppressive ability of a specific compost against ...

Laser-Capture Microdissection RNA-Sequencing for Spatial and Temporal Tissue-Specific Gene Expression Analysis in Plants

Laser-Capture Microdissection RNA-Sequenzierung für räumliche und zeitliche gewebespezifische Genexpressionsanalyse in Pflanzen

The development of a complex multicellular organism is governed by distinct cell types that have different transcriptional profiles. To identify ...