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

Takk til alle våre samarbeidspartnere som har bidratt med sukkermais feltsamlinger, inkludert Dominic Reisig og Dan Mott ved North Carolina State University og Pat Porter ved Texas A & M University i Lubbock, TX. Takk til Fiona Clissold for å optimalisere protokollene og for endringer i dette manuskriptet. Dette arbeidet var støttes delvis av Texas A & M C. Everette Salyer fellesskap (avdeling av entomologi) og bioteknologi risiko vurdering Grant Program konkurransedyktig gi nr 2015-33522-24099 fra det amerikanske Department of Agriculture (til gass og STB).

1. plante samling og bearbeiding
<ol><li>Samle inn og behandle anlegget prøver<ol>
<li>Etter samle anlegg prøver, flash-fryse prøver av dipping plantemateriale i flytende nitrogen med tang og lagre på-80 ° C. Hvis anlegget prøvene samlet er for store flash-fryse og raskt kult prøvene med tørris og overføre til en-80 ° C fryser så snart som mulig. Macronutrient innholdet av plantemateriale kan endre etter vev er atskilt fra anlegget, så det er viktig å fryse anlegget prøver så snart som mulig etter samlin...

<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>

Ved å kombinere veletablerte kolorimetrisk analyser med effektiv plante-spesifikke utvinning protokoller, gi analyser demonstrert her en rimelig og nøyaktig metode for å måle anlegget løselig protein og fordøyelig karbohydratholdige innhold. Våre resultater med mais som et eksemplar illustrerer hvordan disse protokollene kan brukes å få nøyaktige mål på tvers av forskjellige biologisk relevante romlige skalaer. For eksempel kunne vi oppdage forskjeller i anlegget løselig protein og fordøyelig karbohydrathol...

Anlegget biomasse danner grunnlaget for nesten alle terrestriske næringskjeder. Planter erverve ernæringsmessige elementene fra jorden gjennom sine røtter systemer og bruker sollys av foliar vev å syntetisere biomolecules. Spesielt karbon- og nitrogen brukes til å opprette karbohydrater, proteiner (består av aminosyrer) og lipider som trengs for å bygge anlegg biomasse (det bør bemerkes at i plante fysiologi begrepet "macronutrient" refererer ofte til jord elementer, for eksempel N, P, K og S, men vil i hele dette papiret termen referere til biomolecules, som proteiner, karbohydrater og lipider). Når planteetere forbruke plantemateriale, er makronæringsstoffer i anlegget vev brutt ned i sine bestanddeler og deretter brukes til å drive de fysiologiske prosessene hos forbrukeren. Dette har anlegget makronæringsstoffer en sterk innflytelse på forbruker fysiologi sammen med viktige implikasjoner for høyere orden økologiske interaksjoner og næringskjeden dynamics.
Over dyreriket er løselig protein og fordøyelige karbohydrater makronæringsstoffer tettest knyttet til overlevelse og reproduksjon ytelse1. Videre regulere fleste dyr aktivt inntak av disse to makronæringsstoffer å møte sine fysiologiske behov1,2. Dette gjelder særlig for insekt planteetere som oppdager konsentrasjonen av sukker og aminosyrer i anlegget vev, som i sin tur leder fôring atferd. Resultatet anlegg løselig protein og fordøyelig karbohydratholdige innhold har spilt en sterk rolle i utviklingen av plante-insekt interaksjoner.
Mens data på anlegget løselig protein og fordøyelig karbohydratholdige innhold er relativt sjeldne (men se6,,7,,8,,9,,10,,11), er det en overvekt av data tilgjengelig på anlegget elementært innhold (karbon, nitrogen og fosfor). Hovedsak dette er fordi elementene spiller en primær rolle i anlegget mineral ernæring3,4,5. Der elementene er målt, sammenhenger har blitt benyttet for å ekstrapolere løselig protein og fordøyelige karbohydrater, men nøyaktige beregninger er ofte vanskelig å få. For eksempel, er det umulig å bruke karbon som en indikator på anlegget fordøyelig karbohydratholdige innhold fordi karbon finnes overalt i alle organiske forbindelser. Et sterkere forhold eksisterer mellom grunnleggende nitrogen og plante løselig proteininnhold, og generalisert nitrogen-til-protein omregningsfaktorer benyttes ofte. Men er det sterke bevis for at nitrogen-til-protein konverteringer er svært artsspesifikke12,13,14,15, gjør bruk av generalisert konvertering sikkert unøyaktig. Derfor mangler nitrogen-til-protein omregningsfaktorer ofte presisjon, spesielt i den grad som kreves for ernæringsmessige studier på planteetere. Også kan tilstedeværelsen av N inneholder anlegget allelochemicals, som alkaloider og glukosinolater som er ofte giftige for planteetere, forvirre konverteringene.
Her tilbyr vi to kjemiske analyser for måling av konsentrasjonen av løselig proteiner og fordøyelige karbohydrater i anlegget vev. Disse analyser presenteres separat, men det anbefales at de brukes samtidig å analysere samme plante prøvene for å oppnå en mer omfattende analyse av anlegget makronæringsstoffer. Begge benytter samme metoder, som består av en utvinning trinn, etterfulgt av kvantifisering via absorbance. Anlegget eksempel prep er også like for begge protokollene, gjør det enkelt å kjøre begge analyser i tandem. Nytten av disse analyser ikke stammer fra deres nyhet, som de stole på eldre (Bradford, Jones, Dubois) veletablerte kolorimetrisk analyser16,17,18, men her vi har organisert en tydelig og lett å følge protokoll som kombinerer disse metodene med mer obskure plante-spesifikke utvinning teknikker17,19 for å gjøre bruk av disse analyser mer tilgjengelig for de i anlegget relevante felt.
For begge analyser trekkes plante makronæringsstoffer først fysisk frysing, lyophilizing og sliping plantemateriale. Løselig protein analysen, ytterligere gjøres kjemiske utvinning17,19 gjennom flere runder med vortexing og oppvarming prøver NaOH løsning. Kjente Bradford analysen, utnytte Coomassie briljant blå G-250, brukes deretter å kvantifisere løselig proteiner og polypeptides mellom 3,000-5,000 Daltons16,17. Denne analysen har en rekkevidde mellom 1-20 µg totale proteiner per microplate godt eller < 25 µg/mL, men har ikke måle gratis aminosyrer. Utvinning trinn i fordøyelige karbohydrater analysen er basert på fortynne syre metoden for Smith et al. 20 og isolasjon av løselig sukker, stivelse, og fructosan- men ikke strukturelle karbohydrater. Fenol-sulfuric syre kvantifisering metode er tatt fra Dubois et al. 18 og måler alle mono-, oligo-, og polysakkarider (samt metyl derivater). Denne analysen er kunne kvantifisere bestemt sukker, men her vi bruke det som en indikator på totalt fordøyelig karbohydratholdige innhold (se Smith et al. 20 for mer detaljert analyse). Sammen måle disse analyser to makronæringsstoffer som er sterkt knyttet til plante øko-fysiologi og herbivore ytelse, gir viktige data om ressurskvalitet ved foten av terrestriske næringskjeder. Presentere disse protokollene fremmer generering av anlegget macronutrient datasett for å få en mer grundig forståelse av Fræna herbivore ernæringsmessige økologi og plante-herbivore interaksjoner.

<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

Grunnleggende data brukes vanligvis til å antyde plante kvalitet som en ressurs planteetere. Men begrense ubiquity av karbon i biomolecules, nitrogen-inneholdende anlegget defensive forbindelser, og variasjon i artsspesifikke sammenhenger mellom nitrogen og plante proteininnhold alle nøyaktigheten av disse slutninger. I tillegg forskning fokusert på anlegget og herbivore fysiologi et nivå av nøyaktighet som ikke oppnås bruker generalisert sammenhenger. Metodene presenteres her tilbyr forskere en klar og rask protokoll for direkte måling anlegget løselig proteiner og fordøyelige karbohydrater, to plante makronæringsstoffer tettest knyttet til dyr fysiologiske ytelse. Protokollene kombinerer godt preget kolorimetrisk analyser med optimalisert plante-spesifikke fordøyelsen slik gir presis og reproduserbar resultater. Våre analyser av ulike sukkermais vev viser at disse analyser har følsomheten å oppdage variasjon i plante løselig protein og fordøyelig karbohydratholdige innhold over flere romlige skalaer. Disse inkluderer mellom anlegget forskjeller over voksende regioner og plantearter eller varianter, samt i anlegget forskjeller i vev type og med posisjonelle forskjeller innenfor samme vev. Kombinere løselig protein og fordøyelig karbohydratholdige innhold med grunnleggende data har potensial til å gi nye muligheter i plant biology koble mineral plantenæring med anlegget fysiologiske prosesser. Disse analysene også hjelpe generere løselig protein og fordøyelige karbohydrater dataene for å studere ernæringsmessige økologi, plante-herbivore samhandlinger og mat-web dynamikk, som igjen vil forbedre fysiologi og økologiske forskning.

Slik viser nytten av disse metodene, analyserte vi løselig protein og fordøyelige karbohydrater innholdet i fire forskjellige felt og mais vev som fungerer som tydelig potensielle ressurser for insekt planteetere. Vi samlet ører av korn fra tre landbruket regioner i USA (Minnesota, North Carolina og Texas), omfatter fem forskjellige varianter av sukkermais (dvs. genotyper) og en rekke feltet korn som en outgroup. Tabell 3 viser et sammendrag av disse korn prø...

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

Kvantifisere anlegget løselig Protein og fordøyelige karbohydrater innhold, bruke korn (Zea mays) som en Exemplar

Protokollene beskrevet her gi en klar og imøtekommende metodikk for måling av løselig protein og fordøyelig (ikke-strukturell) karbohydratholdige innhold i anlegget vev. Evne å kvantifisere disse to plante makronæringsstoffer har viktige implikasjoner for fremme Fræna, ernæringsmessige økologi, plante-herbivore interaksjoner og mat-web økologi.

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

Analyse av Fatty Acid innhold og sammensetning i Mikroalger

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

Avskrift og Metabolitt Profilering for bedømmelse av tobakk Tree and Poplar som råstoff for bio-basert industri

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-samplet Filter Analyse for endotoksiner og DNA innhold

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

Metode for å produsere Durable Pellets på lavere energiforbruk ved hjelp av høy fuktighet Corn Stover og en maisstivelse Binder i en Flat Die Pellet Mill

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

Utvikling av nye metoder for å kvantifisere fisk tetthet med undervanns Stereo-video-verktøy

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.

Høy gjennomstrømming, Mikroskala protokollen for analyse av behandling parametere og ernæringsmessige egenskaper i mais (Zea mays L.)

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

Utforming og bruk av et apparat for kvantifisere Bivalve suspensjon fôring på sjøen

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

Kombinere eye-tracking data med en analyse av video innhold fra Free-visning en video av en tur i en urban Park miljø

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

Separasjon av spinat Thylakoid Protein komplekser av innfødte Green Gel gelelektroforese og Band karakterisering ved hjelp Time-Correlated enkelt Foton teller

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

En optimalisert Rhizobox protokollen å visualisere rot vekst og respons på lokaliserte næringsstoffer

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