Name: quantifying plant soluble protein and digestible carbohydrate content, using corn (zea mays) as an exemplar
Uploaded: 2018-08-06T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn Zea mays As an Exemplar at JoVE.com

תודה לכל השותפים שלנו, מי שעזרו עם אוספים שדה תירס מתוק, כולל דומיניק Reisig מוט דן-צפון קרוליינה סטייט, ואת פאט פורטר-טקסס A & M באוניברסיטת, אילת. תודה ל clissold ב פיונה שעזרת כדי למטב את הפרוטוקולים ולסיפוק עריכות כתב היד הזה. עבודה זו נתמך בחלקה על ידי טקסס A & M ג Everette Salyer אחוות (המחלקה לאנטומולוגיה) והתוכנית ביוטכנולוגיה הסיכון הערכת מענק תחרותי מענק מס 2015-33522-24099 של מחלקת החקלאות של ארצות הברית (מוענק גז, STB).

1. לשתול איסוף ועיבוד
<ol><li>לאסוף ולעבד דגימות צמח<ol>
<li>לאחר איסוף דגימות צמח, הקפאה דגימות בטבילת לשתול חומר לתוך חנקן נוזלי עם מלקחיים ולאחסן ב-80 מעלות צלזיוס. אם הדגימות צמחים שנאספו גדולים מדי הקפאה, במהירות מגניב הדגימות באמצעות קרח יבש, העברה כדי מקפיא-80 ° C בהקדם האפשרי. התוכן חומר מזין...

<ol>
	<li>Simpson, S. J., Raubenheimer, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Nature of Nutrition: A Unifying Framework from Animal Adapation to Human Obesity. , (2012).</li><li>Behmer, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insect+herbivore+nutrient+regulation.">Insect herbivore nutrient regulation.</a> Annual Review of Entomology. 54, 165-187 (2009).</li><li>Epstein, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mineral+nutrition+of+plants:+mechanisms+of+uptake+and+transport.">Mineral nutrition of plants: mechanisms of uptake and transport.</a> Annual Review of Plant Physiology. 7 (1), 1-24 (1956).</li><li>Chapin, F. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mineral+nutrition+of+wild+plants.">The mineral nutrition of wild plants.</a> Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics. 11 (1), 233-260 (1980).</li><li>Marschner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants. , (1956).</li><li>Stieger, P. A., Feller, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Senescence+and+protein+remobilization+in+leaves+of+maturing+wheat+plants+grown+on+waterlogged+soil.">Senescence and protein remobilization in leaves of maturing wheat plants grown on waterlogged soil.</a> Plant and Soil. 166, 173-179 (1994).</li><li>Li, R., Volenec, J. J., Joern, B. C., Cunningham, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+changes+in+nonstructural+carbohydrates,+protein,+and+macronutrients+in+roots+of+alfalfa,+red+clover,+sweetclover,+and+birdsfoot+trefoil.">Seasonal changes in nonstructural carbohydrates, protein, and macronutrients in roots of alfalfa, red clover, sweetclover, and birdsfoot trefoil.</a> Crop Science. 36, 617-623 (1996).</li><li>S&#225;nchez, E., Rivero, R. M., Ruiz, J. M., Romero, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+biomass,+enzymatic+activity+and+protein+concentration+in+roots+and+leaves+of+green+bean+plants+(Phaseolus+vulgaris+L.+cv.+Strike)+under+high+NH4NO3+application+rates.">Changes in biomass, enzymatic activity and protein concentration in roots and leaves of green bean plants (Phaseolus vulgaris L. cv. Strike) under high NH4NO3 application rates.</a> Scientia Horticulturae. 99, 237-248 (2004).</li><li>Lenhart, P. A., Eubanks, M. D., Behmer, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+stress+in+grasslands:+Dynamic+responses+of+plants+and+insect+herbivores.">Water stress in grasslands: Dynamic responses of plants and insect herbivores.</a> Oikos. 124, 381-390 (2015).</li><li>Machado, A. R., Arce, C. C. M., Ferrieri, A. P., Baldwin, I. T., Erb, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Jasmonate-dependent+depletion+of+soluble+sugars+compromises+plant+resistance+to+Manduca+sexta.">Jasmonate-dependent depletion of soluble sugars compromises plant resistance to Manduca sexta.</a> New Phytologist. 207, 91-105 (2015).</li><li>Deans, C. A., Behmer, S. T., Fiene, J., Sword, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatio-temporal,+genotypic,+and+environmental+effects+of+plant+soluble+protein+and+digestible+carbohydrate+content:+implications+for+insect+herbivores+with+cotton+as+an+exemplar.">Spatio-temporal, genotypic, and environmental effects of plant soluble protein and digestible carbohydrate content: implications for insect herbivores with cotton as an exemplar.</a> Journal of Chemical Ecology. 42 (11), 1151-1163 (2016).</li><li>Boisen, S., Bech-Andersen, S., Eggum, B. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+critical+view+of+the+conversion+factor+6.25+from+total+nitrogen+to+protein.">A critical view of the conversion factor 6.25 from total nitrogen to protein.</a> Acta Agriculturae Scandinavica. 37, 299-304 (1987).</li><li>Ezeagu, I. E., Petzke, J. K., Metges, C. C., Akinsoyinu, A. O., Ologhobo, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seed+protein+contents+and+nitrogen-to-protein+conversion+factors+for+some+uncultivated+tropical+plant+seeds.">Seed protein contents and nitrogen-to-protein conversion factors for some uncultivated tropical plant seeds.</a> Food Chemistry. 78, 105-109 (2002).</li><li>Izhaki, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+nonprotein+nitrogen+on+estimation+of+protein+from+total+nitrogen+in+fleshy+fruits.">Influence of nonprotein nitrogen on estimation of protein from total nitrogen in fleshy fruits.</a> Journal of Chemical Ecology. 19, 2605-2615 (1993).</li><li>Moss&#233;, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nitrogen+to+protein+conversion+factor+for+ten+cereals+and+six+legume+or+oilseeds.+A+reappraisal+of+its+definition+and+determination.+Variation+according+to+species+and+seed+protein+content.">Nitrogen to protein conversion factor for ten cereals and six legume or oilseeds. A reappraisal of its definition and determination. Variation according to species and seed protein content.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 38, 18-24 (1990).</li><li>Bradford, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+rapid+and+sensitive+method+for+the+quantitation+of+microgram+quantities+of+protein+utilizing+the+principle+of+protein-dye+binding.">A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding.</a> Analytical Biochemistry. 72 (1-2), 248-254 (1976).</li><li>Jones, C. G., Hare, J. D., Compton, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+plant+protein+with+the+Bradford+assay.">Measuring plant protein with the Bradford assay.</a> Journal of Chemical Ecology. 15 (3), 979-992 (1989).</li><li>Dubois, M., Gilles, K. A., Hamilton, J. K., Rebers, P. A., Smith, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colormetric+method+for+determination+of+sugars+and+related+substances.">Colormetric method for determination of sugars and related substances.</a> Analytical Biochemistry. 28, 350-358 (1956).</li><li>Clissold, F. J., Sanson, G. D., Read, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+paradoxical+effects+of+nutrient+ratios+and+supply+rates+on+an+outbreaking+insect+herbivore,+the+Australian+plague+locust.">The paradoxical effects of nutrient ratios and supply rates on an outbreaking insect herbivore, the Australian plague locust.</a> Journal of Animal Ecology. 75, 1000-1013 (2006).</li><li>Smith, D., Paulsen, G. M., Raguse, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extraction+of+total+available+carbohydrates+from+grass+and+legume+tissue.">Extraction of total available carbohydrates from grass and legume tissue.</a> Plant Physiology. 39 (6), 960-962 (1964).</li><li>Cui, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Food carbohydrates: Chemistry, physical properties, and applications. , (2005).</li><li>Chow, P. S., Landh&#228;usser, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+routine+measurements+of+total+sugar+and+starch+content+in+woody+plant+tissues.">A method for routine measurements of total sugar and starch content in woody plant tissues.</a> Tree Physiology. 24 (10), 1129-1136 (2004).</li><li>Masuko, T., Minami, A., Iwasaki, N., Majima, T., Nishimura, S. I., Lee, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbohydrate+analysis+by+a+phenol-sulfuric+acid+method+in+microplate+format.">Carbohydrate analysis by a phenol-sulfuric acid method in microplate format.</a> Analytical Biochemistry. 339 (1), 69-72 (2005).</li><li>Foley, W. J., McIlwee, A., Lawler, I., Aragones, L., Woolnough, A. P., Berding, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecological+applications+of+near+infrared+reflectance+spectroscopy-+a+tool+for+rapid,+cost-effective+prediction+of+the+composition+of+plant+and+animal+tissues+and+aspects+of+animal+performance.">Ecological applications of near infrared reflectance spectroscopy- a tool for rapid, cost-effective prediction of the composition of plant and animal tissues and aspects of animal performance.</a> Oecologia. 116 (3), 292-305 (1998).</li><li>Kokaly, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+a+physical+basis+for+spectroscopic+estimates+of+leaf+nitrogen+concentration.">Investigating a physical basis for spectroscopic estimates of leaf nitrogen concentration.</a> Remote Sensing of Environment. 75 (2), 153-161 (2001).</li><li>Schulz, H., Baranska, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+quantification+of+valuable+plant+substances+by+IR+and+Raman+spectroscopy.">Identification and quantification of valuable plant substances by IR and Raman spectroscopy.</a> Vibrational Spectroscopy. 43 (1), 13-25 (2007).</li><li>Cozzolino, D., Mor&#243;n, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+of+near-infrared+reflectance+spectroscopy+to+analyse+soil+chemical+and+physical+characteristics.">The potential of near-infrared reflectance spectroscopy to analyse soil chemical and physical characteristics.</a> The Journal of Agricultural Science. 140, 65-71 (2003).</li><li>Simpson, S. J., Sword, G. A., Lorch, P. D., Couzin, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannibal+crickets+on+a+forced+march+for+protein+and+salt.">Cannibal crickets on a forced march for protein and salt.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 103 (11), 4152-4156 (2006).</li><li>Lihoreau, M., Buhl, J., Sword, G. A., Raubenheimer, D., Simpson, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nutritional+ecology+beyond+the+individual:+a+conceptual+framework+for+integrating+nutrition+and+social+interactions.">Nutritional ecology beyond the individual: a conceptual framework for integrating nutrition and social interactions.</a> Ecology Letters. 18 (3), 273-286 (2015).</li><li>Deans, C. A., Behmer, S. T., Tessnow, A., Tamez-Guerra, P., Pusztai-Carey, M., Sword, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nutrition+affects+insect+susceptibility+to+Bt.">Nutrition affects insect susceptibility to Bt.</a> Scientific Reports. 7, 39705 (2017).</li></ol>

על ידי שילוב מבחני ערכי צבע מוחלטים ומבוססת עם מיצוי הצמח ספציפי יעיל פרוטוקולים, מבחני המודגמות כאן מספקות שיטה הגיונית ומדויק למדידת הצמח חלבון מסיס ותוכן לעיכול פחמימות. התוצאות שלנו באמצעות תירס כפי דוגמה מאליזבת מדגים כיצד ניתן להשתמש בפרוטוקולים אלה כדי לקבל מידות מדויקות מעבר סול...

צמח ביומסה צורות היסוד של כמעט כל במארג המזון הארצי. צמחים לרכוש רכיבים תזונתיים מן הקרקע באמצעות מערכות השורשים שלהם, לנצל את אור השמש ברקמות בריסוס שלהם לסנתז מולקולות. בפרט, פחמן וחנקן משמשים כדי ליצור פחמימות, חלבונים (המורכב של חומצות אמינו), וכן שומנים הדרושות כדי לבנות מפעל ביומסה (יצוין כי בתוך הצמח פיזיולוגיה שהמונח "חומר מזין" מתייחס לעתים קרובות רכיבי הקרקע, כגון N, P, K, ו- S, עם זאת, לאורך כל המאמר מונח זה מתייחסים מולקולות, כגון חלבונים, פחמימות ושומנים). כאשר אוכלי עשב צורכים חומר צמחי, macronutrients הכיל ברקמות הצמח מחולקים שלהם החלקים המרכיבים אותה הינם ואז נהגת לשגע את התהליכים הפיזיולוגיים של הצרכן. בדרך זו, צמח macronutrients יש השפעה חזקה על הצרכן פיזיולוגיה יחד עם השלכות חשובות על סדר גבוהה יותר אינטראקציות אקולוגית, יחסי מזון-web.
ברחבי ממלכת החי, חלבון מסיס ופחמימות לעיכול הם macronutrients קשור קשר הדוק ביותר הישרדות, רבייה וביצועים1. יתר על כן, הרוב המכריע של בעלי חיים פעיל לווסת את צריכת אלה macronutrients שני להכיר את הדרישות הפיזיולוגיות1,2. זה נכון במיוחד עבור אוכלי חרקים המאתרות את ריכוזי סוכר וחומצות אמינו ברקמות הצמח, אשר בתורו מנחה את התנהגות האכילה. כתוצאה מכך, הצמח חלבון מסיס, תוכן לעיכול פחמימות מילא תפקיד חזק באבולוציה של אינטראקציות צמח-חרקים.
בעוד נתונים על הצמח חלבון מסיס ותוכן לעיכול פחמימות הם נדירים יחסית (אך ראה6,7,8,9,10,11), אין שנגדו נתונים זמינים על הצמח תוכן אלמנטלים (פחמן, חנקן, זרחן). במידה רבה זה כי אלמנטים לשחק תפקיד ראשי מפעל הזנה מינרלית3,4,5. אלמנטים נמדדים, מתאמים שימשו כדי לנחש את כמות חלבונים מסיסים, לעיכול פחמימות, אבל חישובים מדויקים לעיתים קשה להשיג. למשל, זה בלתי אפשרי להשתמש פחמן כמחוון של הצמח לעיכול פחמימות תוכן כי פחמן נמצא ubiquitously כל תרכובות אורגניות. מערכת יחסים חזקה קיים בין היסודות חנקן ותוכן חלבון מסיס צמח, פקטורים של המרה חנקן-כדי-חלבון כללית מנוצלים לעיתים קרובות. עם זאת, יש ראיות חזקות כי המרות חנקן-כדי-חלבון הם מאוד ספציפית12,13,14,15, שהופך את השימוש להפרעת המרה סביר אתה לא חייב. מסיבה זו, פקטורים של המרה חנקן-כדי-חלבון לעתים קרובות חוסר דיוק, במיוחד במידה הנדרשת ללימודי תזונה על אוכלי עשב. כמו כן, הנוכחות של allelochemicals צמח המכיל N, כגון אלקלואידים, glucosinolates לעיתים קרובות רעילים אוכלי עשב, יכול וחיסול המרות אלה.
כאן, אנו מציעים שני מבחני כימי למדידת ריכוז חלבונים מסיסים ופחמימות לעיכול ברקמות הצמח. מבחני אלה מוצגים בנפרד, אבל הוא הציע כי הם לשמש במקביל כדי לנתח את הדגימות באותו צמח על מנת להשיג ניתוח מקיף יותר של macronutrients הצמח. שניהם מעסיקים מתודולוגיות דומה, המורכב צעד החילוץ, ואחריו כימות דרך ספיגת. צמח מדגם הכנה גם הוא זהה עבור פרוטוקולים, ולכן קל לפעול בשני ניתוחים במשולב. השירות של מבחני אלה אינה נובעת החידוש שלהם, כפי שהם מסתמכים על בוגרים, (ברדפורד, ג'ונס, דובואה) מבחני ערכי צבע מוחלטים ומבוססת16,17,18, אבל כאן. ארגנו כמובן, easy-to-בצע פרוטוקול שמשלב שיטות אלה יותר מעורפלים מיצוי צמחים ספציפיים טכניקות17,19 על מנת להפוך את היישום של מבחני אלה נגיש יותר לאלה בתחומים הרלוונטיים-צמח.
עבור שני מבחני, צמח macronutrients קודם מחולצים פיזית על ידי הקפאה, lyophilizing, שחיקה של חומר צמחי. עבור וזמינותו חלבון מסיס, בהמשך החילוץ כימי נעשה17,19 דרך כמה סיבובים של vortexing וחימום דגימות תמיסת NaOH. וזמינותו ברדפורד ידועים, ניצול Coomassie G-250 כחול מבריק, משמש לאחר מכן לכמת חלבונים מסיסים ו polypeptides בין 3,000-5,000 Daltons16,17. Assay הזה יש מגוון זיהוי בין 1-20 חלבונים הכולל µg לכל microplate טוב או < µg 25/mL, אך האם לא מדד חינם חומצות אמינו. השלב החילוץ של וזמינותו לעיכול פחמימות מבוססת על שיטת חומצה שתדללו סמית. et al. 20 ומאפשר ניתוקה של סוכרים מסיסים, עמילן, ו fructosan – אבל מבנית לא פחמימות. שיטה כימות חומצה גופרתית-פנול נלקח דובואה. et al. 18 מודד כל מונו-, oligo-, סוכרים (וכן מתיל נגזרים). זה וזמינותו היא היכולת לכמת סוכרים מסוימים, אבל כאן אנחנו משתמשים בו כמחוון של תוכן הכולל לעיכול פחמימות (ראה סמית. et al. 20 לניתוח מפורט יותר). יחד, אלה מבחני למדוד את macronutrients שני ו"לעזור חריפה לשתול eco-פיזיולוגיה וביצועי הרביוור, ומספקת נתונים חשובים על איכות המשאב בבסיס במארג המזון הארצי. הצגת פרוטוקולים אלה מקדמת את הדור של הצמח חומר מזין נתונים (datasets) על מנת לקבל הבנה מעמיקה יותר של פיזיולוגיה של הצמח, אקולוגיה תזונתי הרביוור אינטראקציות צמח-הרביוור.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="670">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">microplate reader (spectrophotometer)</td>
			<td style="width:111px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:119px;">Model 680 XR</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:273px;">Bio-Rad Protein Assay Dye Reagent concentrate</td>
			<td style="width:111px;">Bio-Rad</td>
			<td style="width:119px;">#5000006</td>
			<td>450mL</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantifying plant soluble protein and digestible carbohydrate content, using corn (zea mays) as an exemplar

נתונים היסודות משמשים להסיק איכות הצמח כמשאב עבור אוכלי עשב. עם זאת, את הנוכחות המתמדת של הפחמן של מולקולות, הנוכחות של צמחים המכילים חנקן הגנתית תרכובות, וריאציה תלויי מין מתאמים בין חנקן וצמח תכולת החלבון כל להגביל את הדיוק של מסקנות אלה. בנוסף, המחקר התמקד צמח ו/או פיזיולוגיה הרביוור דורשים רמת הדיוק לא מושגת באמצעות מוכללת מתאמים. השיטות המובאות כאן מציעים החוקרים פרוטוקול ברור ומהיר למדידת ישירות חלבונים מסיסים צמח ופחמימות לעיכול, macronutrients צמח שני קשור קשר הדוק ביותר בביצועים פיזיולוגיים בעלי חיים. הפרוטוקולים לשלב מבחני ערכי צבע מוחלטים טוב מאופיין בצעדים עיכול צמחים ספציפיים ממוטבת כדי לספק תוצאות לשחזור ומדויק. שלנו ניתוחים של תירס מתוק שונה רקמות להראות שיש אלה מבחני הרגישות כדי לזהות את הוריאציה הצמח חלבון מסיס ותוכן לעיכול פחמימות מעבר סולמות המרחבי מרובים. אלה כוללים את ההבדלים בין-צמח על פני גדל אזורים ו מינים או סוגים שונים, כמו גם בתוך מפעל-הבדלים בסוג הרקמה והבדלים אפילו לפי מיקום בתוך רקמת אותו. שילוב של חלבון מסיס ותוכן לעיכול פחמימות עם נתונים אלמנטלים יש גם פוטנציאל לספק הזדמנויות חדשות בביולוגיה צמח להתחבר תזונה מינרלים צמח צמחים תהליכים פיזיולוגיים. ניתוחים אלה גם לעזור ליצור את חלבון מסיס והנתונים לעיכול פחמימות צריך ללמוד אקולוגיה תזונתי, אינטראקציות צמח-herbivore ו מזון-web דינמיקה, אשר בתורו יהיה לשפר פיזיולוגיה ומחקר אקולוגי.

כדי להראות את התועלת של שיטות אלה, ניתחנו את חלבון מסיס והתוכן לעיכול פחמימות של ארבעה שדה אחר ורקמות פשטידת כי לשמש ברורים משאבים תזונתיים פוטנציאליים עבור אוכלי חרקים. אספנו קלחי תירס משלושה אזורים חקלאיים בארצות הברית (מינסוטה, צפון קרוליינה, טקסס), הכוללת חמישה זנים ש...

Watch this Scientific Journal Video about Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn Zea mays As an Exemplar at JoVE.com

Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn Zea mays As an Exemplar

לכימות הצמח חלבון מסיס והתוכן לעיכול פחמימות, באמצעות תירס (זיה מייז) כמו שיוצרו

הפרוטוקולים המפורטים להלן מספקים מתודולוגיה ברור ונגיש למדידת חלבון מסיס ותוכן לעיכול פחמימות (שאינן מבניות) ברקמות הצמח. היכולת לכמת macronutrients צמח שני אלה יש השלכות משמעותיות לקידום השדות של פיזיולוגיה של הצמח, אקולוגיה תזונתי, אינטראקציות צמח-הרביוור ואקולוגיה מזון-web.

Elemental data are commonly used to infer plant quality as a resource to herbivores. However, the ubiquity of carbon in biomolecules, the presence of ...

This method allows researchers in the field of plant sciences and nutritional ecology to accurately measure concentrations of soluble proteins and digestible carbohydrates in plant tissue. The main advantage of these techniques is that they offer a quick and easy method for quantifying these two incredibly important macronutrients with high accuracy. These techniques have strong implications for the field of ecology because plant proteins and carbohydrates make up the base of terrestrial food webs.Generally, individuals new to this technique may struggle because there are several steps and some techniques which are not commonly performed in a general-use lab. To begin, weigh out replicate samples of each tissue into labeled 1.5 milliliter microcentrifuge tubes. Next, record the precise mass of each sample.Using a micropipetter, add 500 micro-liters of 0.1 molar sodium hydroxide to each tube. Close the lids tightly and sonic heat the tubes for 30 minutes. Next, place the tubes in a preheated hot-water bath for 15 minutes.After this, centrifuge the tubes at 15, 000 G for 10 minutes. Pipette the supernatant into new, labeled microcentrifuge tubes, using a new pipette tip for each sample. Add 300 microliters of 0.1 molar sodium hydroxide to the pellet, and repeat the centrifugation for 10 minutes.After this, remove the supernatant and transfer it to the tubes containing the supernatant from the first centrifugation. To neutralize the pH of the supernatant, add 11 microliters of 5.8 molar hydrochloric acid. Use litmus paper to confirm the pH is approximately seven.Next, add 90 microliters of 100%trichloroacetic acid to each tube. Then incubate the tubes on ice for 30 minutes. Centrifuge the samples at 13, 000 G for 10 minutes at four degrees Celsius.Carefully use a vacuum line and glass micropipette tip to remove the trichloroacetic acid. Be very careful not to disturb the pellet with the suction tip. Next, wash the pellet with 100 microliters of acetone cooled to 20 degrees Celsius, then allow the acetone to evaporate in a fume hood.Dissolve the protein pellet with one milliliter of sodium hydroxide. Additional rounds of heating, vortexing and sonic heating may be required. Add 160 microliters of each IGG standard solution to a 96-well plate in triplicate, starting with the A1 position Next, in a new 1.5 milliliter tube add 50 microliters of each sample solution to 950 microliters of distilled water.Then add 60 microliters of each diluted sample to the well plate in triplicate, starting with the H1 position. Add 100 microliters of distilled water to all of the blank and unknown sample wells. Using a multi-channel pipette, add 40 microliters of Coomassie Brilliant Blue G-250 protein dye to each well of the plate.Using a needle, pop any bubbles present in the wells. After this, allow the plate to incubate at room temperature for five minutes. Then use a microplate spectrophotometer to record the absorbence values for each well at 595 nanometers.First, weigh out replicates from each tissue sample into glass 15 milliliter tubes. Label the tubes and record the exact mass of each sample. Next, add one milliliter of 0.1 molar sulfuric acid to each tube and close the caps tightly.Then place the tubes in a boiling-water bath for one hour. Transfer the tubes to a tepid water bath to cool. Then pour the contents of the tubes into labeled 1.5 milliliter microcentrifuge tubes.After this centrifuge tubes at 15, 000 G for 10 minutes. Use a micro pipette to transfer the supernatant to new labeled 1.5 milliliter tubes. Using a pipette transfer 15 microliters of each unknown sample to its own test tube.Then add 385 microliters of distilled water to each tube. In a fume hood add 400 microliters of 5%phenol to each standard and unknown sample test tube. Immediately thereafter add two milliliters of sulfuric acid to each tube.Make sure to add the sulfuric acid to the surface of the solution. After incubating the tubes for 10 minutes, vortex the tubes. Then incubate the tube for an additional 30 minutes.Transfer 800 microliter from each sample tube to three polystyrene 1.5 milliliter semi-microcuvettes. Then set the spectrophotometer to read at 490 nanometers and calibrated with a blank cuvette. Finally, run each cuvette through the spectrophotometer and record the absorbence.Using this protocol, the soluble protein and digestible carbohydrate content of four different field and sweet corn tissues from three geographical regions were analyzed. Significant differences in soluble protein content were observed between the regions, thus necessitating separate analyses for each region. Across regions there were several differences in soluble protein and digestible carbohydrate content between tissues.In Minnesota, tissues only varied in soluble protein content while North Carolina tissues varied in both soluble protein and digestible carbohydrates. Variability in tissue macronutrient content in Texas depended on the variety. This technique will allow researchers in the field of plant sciences and nutritional ecology to precisely measure soluble plant protein and digestible carbohydrates, rather than extrapolating from elemental measures.Don't forget that working with liquid nitrogen, concentrated acids and bases, can be extremely hazardous. So always use precautions such as gloves, safety goggles, aprons and closed-toed shoes whenever working with these chemicals.

Research

JoVE Journal

Environment

Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn (Zea mays) As an Exemplar

Analysis of Fatty Acid Content and Composition in Microalgae

ניתוח התוכן של חומצות שומן והרכב בMicroalgae

A method to determine the content and composition of total fatty acids present in microalgae is described. Fatty acids are a major constituent of ...

Transcript and Metabolite Profiling for the Evaluation of Tobacco Tree and Poplar as Feedstock for the Bio-based Industry

תמליל והמטבוליט Profiling להערכת של טבק ועץ צפצפה כחומר גלם לתעשייה המבוססת על ביו

The global demand for food, feed, energy, and water poses extraordinary challenges for future generations. It is evident that robust platforms for the ...

Air-sampled Filter Analysis for Endotoxins and DNA Content

Air-שנדגמו ניתוח סינון עבור אנדוטוקסינים ותוכן DNA

Outdoor aerosol research commonly uses particulate matter sampled on filters. This procedure enables various characterizations of the collected particles ...

Method to Produce Durable Pellets at Lower Energy Consumption Using High Moisture Corn Stover and a Corn Starch Binder in a Flat Die Pellet Mill

שיטה לייצר כדוריות עמידה צריכת אנרגיה נמוכה יותר שימוש סטובר תירס לחות גבוהה קלסר עמילן תירס בטחנת גלולת Die שטוחה

A major challenge in the production of pellets is the high cost associated with drying biomass from 30 to 10% (w.b.) moisture content. At Idaho National ...

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

פיתוח שיטות חדשות לכימות תנועת הדגים בצפיפות בכלים סטריאו-וידאו תת-מימי

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize (Zea mays L.)

High-throughput, Microscale Protocol for the Analysis of Processing Parameters and Nutritional Qualities in Maize Zea mays L.

תפוקה גבוהה, פרוטוקול Microscale על ניתוח של עיבוד פרמטרים ועל איכויות תזונתיות ב תירס (זיה מייז ל')

Maize is an important grain crop in the United States and worldwide. However, maize grain must be processed prior to human consumption. Furthermore, whole ...

Design and Use of an Apparatus for Quantifying Bivalve Suspension Feeding at Sea

עיצוב ושימוש של מנגנון לכימות תנועת השעיה של ביואלו האכלה בים

As shellfish aquaculture moves from coastal embayments and estuaries to offshore locations, the need to quantify ecosystem interactions of farmed bivalves ...

Combining Eye-tracking Data with an Analysis of Video Content from Free-viewing a Video of a Walk in an Urban Park Environment

שילוב נתוני מעקב אחר עיניים באמצעות ניתוח של תוכן וידאו מחינם-צפייה בסרטון וידאו של טיול בסביבה של פארק עירוני

As individuals increasingly live in cities, methods to study their everyday movements and the data that can be collected becomes important and valuable. ...

Separation of Spinach Thylakoid Protein Complexes by Native Green Gel Electrophoresis and Band Characterization using Time-Correlated Single Photon Counting

ההפרדה של תרד תילקואיד חלבון מתחמי מאת מקורית ירוק בג'ל ואפיון הלהקה באמצעות Time-Correlated סופר פוטון יחיד

The light reactions of photosynthesis are carried out by a series of pigmented protein complexes in the thylakoid membranes. The stoichiometry and ...

An Optimized Rhizobox Protocol to Visualize Root Growth and Responsiveness to Localized Nutrients

פרוטוקול Rhizobox ממוטבת כדי להמחיש צמיחה השורש והיענות לצרכי מזינים לשפות אחרות

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive ...