Name: rapid collection of floral fragrance volatiles using a headspace volatile collection technique for gc-ms thermal desorption sampling
Uploaded: 2019-12-10T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling at JoVE.com

USDA-ARS forskningsprosjekt nummer 6036-22000-028-00D. Bruken av handel, firma, eller aksjeselskap navn i denne publikasjonen er for informasjon og bekvemmelighet av leseren. Slik bruk utgjør ikke en offisiell godkjenning eller godkjennelse fra det amerikanske Landbruksdepartementet eller landbruks forsknings tjenesten til noe produkt eller tjeneste for utelukkelse av andre som kan være egnet. I tillegg, University of Florida Biology Department-Lewis og Varina Vaughn Fellowship i Orchid Biology (2017), og en University of Florida Graduate Research Fellowship (2014-2018) forutsatt finansiering også. Vi takker også Cindy Bennington fra Stetson University for orkidé anlegget brukes under filmingen av denne videoen.

Merk: parfymer eller duftende lotion og produkter må ikke brukes under noen av disse prosedyrene.
1. Flower utvalg
Merk: blomster som brukes kan enten være naturlig voksende i miljøet eller holdt under kunstige miljøforhold. Temperatur, fuktighet og lys nivå under oppsamling kan variere basert på de spesifikke blomster artene som brukes, og hvilken type data som samles inn. For eksempel har data blitt samlet inn i løpet av dagen og om natten for den samme bloms...

<ol>
	<li>Knudsen, J. T., Tollsten, L., Bergstrom, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Floral+scents-+A+checklist+of+volatile+compounds+isolated+by+head-space+techniques.">Floral scents- A checklist of volatile compounds isolated by head-space techniques.</a> Phytochemistry. 33, 253-280 (1993).</li><li>Dudareva, N. A., Pichersky, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biology of floral scent. , (2006).</li><li>Altenburger, R., Matile, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rhythms+of+fragrance+emission+in+flowers.">Rhythms of fragrance emission in flowers.</a> Planta. 174, 242-247 (1988).</li><li>Dodson, C. H., Dressler, R. L., Hills, H. G., Adams, R. M., Williams, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biologically+active+compounds+in+orchid+fragrances.">Biologically active compounds in orchid fragrances.</a> Science. 164, 1243-1249 (1969).</li><li>Theis, N., Raguso, R. 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+effect+of+pollination+on+floral+fragrance+in+thistles.">The effect of pollination on floral fragrance in thistles.</a> Journal of Chemical Ecology. 31 (11), 2581-2600 (2005).</li><li>Heath, R. R., Manukian, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+evaluation+of+systems+to+collect+volatile+semiochemicals+from+insects+and+plants+using+a+charcoal-infused+medium+for+air+purification.">Development and evaluation of systems to collect volatile semiochemicals from insects and plants using a charcoal-infused medium for air purification.</a> Journal of Chemical Ecology. 18, 1209-1226 (1992).</li><li>Cancino, A., Damon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+floral+fragrance+components+of+species+of+Encyclia+and+Prosthechea+(Orchidaceae)+from+Soconusco,+southeast+Mexico.">Comparison of floral fragrance components of species of Encyclia and Prosthechea (Orchidaceae) from Soconusco, southeast Mexico.</a> Lankesteriana. 6, 83-139 (2006).</li><li>Cancino, A., Damon, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragrance+analysis+of+euglossine+bee+pollinated+orchids+from+Soconusco,+south-east+Mexico.">Fragrance analysis of euglossine bee pollinated orchids from Soconusco, south-east Mexico.</a> Plant Species Biology. 22, 129-134 (2007).</li><li>Sadler, J. J., Smith, J. M., Zettler, L. W., Alborn, H. T., Richardson, L. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fragrance+composition+of+Dendrophylax+lindenii+(Orchidaceae)+using+a+novel+technique+applied+in+situ.">Fragrance composition of Dendrophylax lindenii (Orchidaceae) using a novel technique applied in situ.</a> European Journal of Environmental Science. 1, 137-141 (2011).</li><li>Ray, H. A., Stuhl, C. J., Gillett-Kaufman, 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=Floral+fragrance+analysis+of+Prosthechea+cochleata+(Orchidaceae),+an+endangered+native,+epiphytic+orchid,+in+Florida.">Floral fragrance analysis of Prosthechea cochleata (Orchidaceae), an endangered native, epiphytic orchid, in Florida.</a> Plant Signaling and Behavior. , (2018).</li><li>. National Institute of Standards and Technology. U.S. Department of Commerce Available from: <a target="_blank" href="https://www.nist.gov/">https://www.nist.gov/</a> (2019)</li></ol>

Selv om denne teknikken er utrolig verdifullt for sin sampling hastighet og portabilitet, er en begrensning bruker det for epifyttiske arter, eller de som vokser på trær og ikke fra bakken. I den opprinnelige studien10, en av blomstene samplet var epifyttiske. Fordi maskinen er for tung til å henge fritt, må en stabil, forhøyet base gjøres for prøvetaking. I tillegg kan maskinen enten være koblet til en stikkontakt eller batteridrevet, så hvis det er forlenget felt prøvetaking, må det v...

Blomster produserer vanligvis en duft som brukes til å tiltrekke seg pollinatorer. Disse dufter består av mange kjemiske forbindelser alle opptrer sammen som en floral blanding1,2,3. Uten disse dufter, ville blomstene være mindre sannsynlighet for å formidle sin genetiske informasjon ved hjelp pollinatorer. Floral duft har blitt dokumentert i mange blomstrende plantefamilier, med Orchidaceae å være en av de mer vanlige familiene studert4. For å forstå rollen til Floral duft i pollinering, er det viktig å destruktiv samle og analysere de kjemiske forbindelsene som slippes ut fra blomstene på forskjellige tider av dagen og i løpet av flere dager til uker blomsten blomstrer er åpne, som duft kan variere over tid5.
En tidlig protokoll for denne typen prøvetaking ble utviklet av Heath og Manukian6. Målet med deres Prøvetakings metoder var å redusere belastningen på prøven (f.eks. planter, insekter) som ble studert. Tidligere papirer dokumentert at destruktive prosedyrer til anlegget var nødvendig, for eksempel fjerne blomstrende blomster for å samle duften. Nyere Floral duft publikasjoner av Cancino og Damon7,8 brukt lignende metoder. Denne studien satte blomstene i glass kamre og passerte renset luft over dem; deretter duft forbindelser fra kammeret ble absorbert på porøse polymer adsorbenter i klare Pasteur pipetter. Den dufter ble samlet i minst to timer i løpet av denne studien. Sadler et al.9 utført Floral duft studier på en epifyttiske orkidé i Sør Florida, omtrent som den opprinnelige studien10. Igjen, denne studien krevde blomstene til å bli samplet i over to timer for å samle duften flyktige, med duft samlet inn på porøse polymer adsorbent. Papiret Her presenterer en ikke-destruktiv metode som gjør det mulig for mye raskere prøvetaking, som varer bare 10 minutter. Også, i stedet for å bruke et glass kammer ovn bakervarer poser brukes, som gir mulighet for mer fleksibel bevegelse av kammeret og redusere sjansene for skade på blomstene. Disse posene kommer i flere størrelser slik at muligheten til å velge størrelsen på posen som vil lett passe individuelle prøver uten å skade prøven eller det omkringliggende materialet. Adsorbent som ble brukt i denne studien var tenax porøse polymer adsorbent. Dette er forskjellig fra Porapak, fordi prøven kan være termisk desorbed på GC-MS kolonne for analyse, eliminerer bruk av et kjemisk løsningsmiddel.
Metodene i denne studien gir en måte å raskt prøve duft flyktige produsert av blomster og kan brukes til å prøve flyktige fra andre eksemplarer også, for eksempel insekt feromoner, eller sopp flyktige. Den reduserte tiden for prøvetaking betyr at det er mindre stress på prøven og evnen til å samle mange prøver i løpet av kort tid. For eksempel, i Sadler et al.9, var blomsten bare duftende om natten, så bare to eller tre prøver kunne samles hver natt. Med metoden her, kan prøvene tas hele natten på 15-20-minutters intervaller fra samme blomst. I tillegg, ved å bruke poser i stedet for glass kamre, kan Headspace bli suspendert lettere for prøvetaking i feltet for in situ samling på truede eller truede plantearter. Ved hjelp av metoden som presenteres her, var vi i stand til å prøve blomster 1,5 til 2 meter over bakken. Disse metodene er utrolig nyttig for duft samling i laboratoriet og feltet, og gir forskere med en prøvetaking teknikk som er rask og ikke-ødeleggende for prøven.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bulkhead Union</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>UX-06390-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FEP tubing</td>
			<td>Cole-Palmer</td>
			<td>UX-06407-60</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas Chromatography</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>6890</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Wool, Silanized</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>20411</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Inlet liner</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>5062-3587</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mass Spectrometer</td>
			<td>Hewlett Packard</td>
			<td>5973</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reynolds oven bag</td>
			<td>Reynolds Consumer Products</td>
			<td>Turkey size</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tenax Porous Polymer Adsorbent</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>11982</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rapid collection of floral fragrance volatiles using a headspace volatile collection technique for gc-ms thermal desorption sampling

Dufter av mange blomster familier har blitt samplet og flyktige analysert. Kjenne forbindelsene som utgjør dufter kan være et viktig skritt til bevaring av blomster som er truet eller truet. Fordi Floral duft er avgjørende for å tiltrekke pollinatorer, kan denne metoden brukes til å bedre forstå eller til og med forbedre pollinering. Vi presenterer en protokoll ved hjelp av en bærbar trekull luftfilter og vakuum for å samle blomsterduft flyktige, som deretter analyseres av en GC-MS. Ved å bruke denne metoden, duft flyktige kan samples ved hjelp av en ikke-destruktiv metode med en maskin som er lett transporteres. Denne metodikken bruker en rask prøvetaking prosedyre, kutte prøvetaking tid ned fra 2-3 timer til ca 10 minutter. Ved hjelp av GC-MS, kan duft forbindelsene identifiseres individuelt, basert på autentiske standarder. Trinnene som brukes for innsamling av duft-og kontroll data presenteres, fra Material oppsett til innsamling av data utdata.

Representative data fra GC-MS vises som en kromatogram i figur 1. I tillegg til kromatogram finnes det også en datafil med resultater (tilleggsfil 1). Denne datafilen gir Oppbevaringstiden for hver topp (RT) og en identifikasjon av det sammensatte som er (bibliotek/ID). Topper mellom 10:00 og 15:00 minutter er floral flyktige, på grunn av den molekylære vekten av forbindelsene10. Tallene over toppene betegne oppbevaring ganger av identifiserte forb...

Watch this Scientific Journal Video about Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling at JoVE.com

Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling

Her presenterer vi en protokoll for å samle blomsterduft flyktige fra blomstrende blomster, ved hjelp av en ikke-destruktiv prøvetaking prosedyre.

Rask samling av floral Fragrance flyktige ved hjelp av en Headspace flyktige Collection Technique for GC-MS Thermal desorpsjon prøvetaking

Fragrances of many flower families have been sampled and the volatiles analyzed. Knowing the compounds that make up the fragrances can be an important ...

Fordi blomsterduft er avgjørende for å tiltrekke pollinatorer, kan denne metoden brukes til å bedre forstå eller til og med forbedre pollinering av innfødte blomsterarter. Med denne metoden blir duftatilatiler samplet ved hjelp av en ikke-destruktiv metode med en lett transportert maskin. Denne metodikken bruker rask prøvetaking, og kutter samplingstiden fra to til tre timer til 10 minutter.Disse metodene gir en måte å raskt prøve flyktige produsert av blomster og kan brukes til å prøve flyktige fra andre prøver også, for eksempel insektferomoner. Til å begynne med velger du en blomst som i utgangspunktet er uåpnet, og markerer blomsten med flaggebånd for å sikre gjentatt prøvetaking av samme blomst. Kok ovnsposer i vann i 30 minutter for å fjerne gjenværende plastforbindelser.For å tørke, stek i en ovn ved 175 grader Celsius i 60 minutter. Når posene har tørket, legg til en polypropylen skottunion til hvert hjørne av den lukkede enden av ovnsposene. Skyll alle poser og rør med 75% etanol og la dem lufttørke.Deretter bake posene og rørene i en ovn ved lav varme, mellom 74 til 85 grader Celsius i 30 minutter. Avhengig av varigheten av blomstringstiden, vent om mulig minst 24 timer etter blomstring for å samle prøven. Dekk den valgte blomsten med en bakt ovnspose.Cinch posen sammen tett med en plast glidelås slips under blomsten for å hindre uønsket luftstrøm inn i posen. Bruk sterile neoprenhansker, fest et rør fra luftuttaket på oppsamlingsutstyret og koble det til en av skottfagforeningene på ovnsposen. På den andre skottforeningen fester du en glassfilterpatron som inneholder porøs polymeradsorbent.Fest et ekstra rør til oppsamlingsutstyret på vakuuminngangen. Koble enden av det andre røret til glasspatile oppsamlingsfilterpatronen. Slå på både luftpumpen og vakuumet samtidig og sett til 0,05 liter per minutt.Hoderommet rundt blomsten er fylt med luft, men ikke overoppblåst. Systemet trekker luft fra posen gjennom filteret, fanger floral flyktige. La maskinen kjøre i 10 minutter.Og slå deretter av både luftpumpen og vakuumet. Demonter rørene og glassfilterpatronen. Plasser filteret i et hetteglass med glass og skru på en hette.Forsegle hetteglasset med PTFE rørtrådtape. Oppbevar prøven i en fryser til GCMS-analysen. Gjenta denne prosessen med en tom ovnspose for å samle en tom luftprøve som en kontroll.For konsekvente replikeringer av de samme flyktige, gjenta prøvesamling til samme tid hver dag, da noen blomster produserer varierende duftnivåer i løpet av dagen. Ta først glassfilterpatronen ut av fryseren og legg den i en GCMS i injektorporten. For å frigjøre hodeplass flyktige samlet på porøs polymer adsorbent fra adsorbent, varme den termiske samling fellen til 220 grader Celsius i åtte minutter innenfor en strøm av heliumgass på 1,2 milliliter per minutt.Sammenlign kromatogrammer av innsamlede flyktige for å identifisere vanlige reoccurring topper. Etter å ha identifisert toppen flyktige, bruk Pherobase for å finne ut om de tidligere har blitt beskrevet i blomsterdufter. I denne studien vises representative data fra GCMS som et kromatogram.Topper mellom 10 og 15 minutter er floral flyktige. De innsamlede flyktige ble referert i Pherobase for å avgjøre om de tidligere har blitt beskrevet i en blomsterduft. For eksempel sammensatte nummer 21, med en oppbevaringstid på 10.311 har blitt identifisert som benzaldehyd.Benzaldehyd er søkbar på Pherobase med en liste over alle blomsterarter, organisert av plantefamilien, hvorfra den duftforbindelsen er identifisert. Orkidéartene er vist her, hvorfra benzaldehyd har blitt fast bestemt på å være tilstede i blomsterduften. Tidligere metoder tok to til fire timer per prøve.Bruk av et løsningsmiddel for å fjerne prøven fra filteret vil resultere i en løsningsmiddeltopp på GCMS. Dette ville skjule forbindelsene fra null til 3,5 minutter. Denne metoden gjør det mulig for alle forbindelser å bli sett.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

A Rapid Laser Probing Method Facilitates the Non-invasive and Contact-free Determination of Leaf Thermal Properties

En Rapid Laser Sondering Metode Forenkler Non-invasiv og berøringsfri Fastsettelse av Leaf termiske egenskaper

Plants can produce valuable substances such as secondary metabolites and recombinant proteins. The purification of the latter from plant biomass can be ...

Mouse Adipose Tissue Collection and Processing for RNA Analysis

Musen fettvev samling og bearbeiding for RNA analyse

Compared to other tissues, white adipose tissue has a considerably less RNA and protein content for downstream applications such as real-time PCR and ...

Fully Autonomous Characterization and Data Collection from Crystals of Biological Macromolecules

Helt selvstendig karakterisering og datainnsamling fra krystaller av biologiske makromolekyler

High-brilliance X-ray beams coupled with automation have&#160;led to the use of synchrotron-based macromolecular X-ray crystallography (MX) beamlines for ...

Fixed Target Serial Data Collection at Diamond Light Source

Seriedatasamling med fast mål ved diamantlyskilde

Serial data collection is a relatively new technique for synchrotron users. A user manual for fixed target data collection at I24, Diamond Light Source is ...

Profiling Volatile Compounds in Blackcurrant Fruit using Headspace Solid-Phase Microextraction Coupled to Gas Chromatography-Mass Spectrometry

Profilering av flyktige forbindelser i solbærfrukt ved hjelp av headspace solidfaset mikroekstraksjon koblet til gasskromatografi-massespektrometri

There is an increasing interest in measuring volatile organic compounds (VOCs) emitted by ripe fruits for the purpose of breeding varieties or cultivars ...

RIBO-seq in Bacteria: a Sample Collection and Library Preparation Protocol for NGS Sequencing

RIBO-seq i bakterier: en prøvesamling og bibliotekforberedelsesprotokoll for NGS-sekvensering

The ribosome profiling technique (RIBO-seq) is currently the most effective tool for studying the process of protein synthesis in vivo. The advantage of ...

Routine Collection of High-Resolution cryo-EM Datasets Using 200 KV Transmission Electron Microscope

Rutinemessig innsamling av kryo-EM-datasett med høy oppløsning ved bruk av 200 KV-transmisjonselektronmikroskop

Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has been established as a routine method for protein structure determination during the past decade, taking an ...

Single-Particle Cryo-EM Data Collection with Stage Tilt using Leginon

Kryo-EM-datainnsamling med enkeltpartikler med scenetilt ved bruk av Leginon

Single-particle analysis (SPA) by cryo-electron microscopy (cryo-EM) is now a mainstream technique for high-resolution structural biology. Structure ...

Enhancing CO2 Sequestration: A Soil Biota Approach to Boost Mineral Weathering

Design and Construction of an Experimental Setup to Enhance Mineral Weathering through the Activity of Soil Organisms

Unraveling the Role of Earthworms in Enhancing Mineral Weathering for CO2 Removal (Video) | JoVE

Design og konstruksjon av et eksperimentelt oppsett for å forbedre mineralforvitring gjennom aktiviteten til jordorganismer

Enhanced weathering (EW) is an emerging carbon dioxide (CO2) removal technology that can contribute to climate change mitigation. This technology relies ...

Accelerating Macromolecular Structural Analysis Using Smart Leginon Autoscreen

Cryo-Electron Microscopy Screening Automation Across Multiple Grids Using Smart Leginon

Author Spotlight: Enhancing Cryo-Electron Microscopy by Automated Data Collection and Analysis Techniques

Advancements in cryo-electron microscopy (cryoEM) techniques over the past decade have allowed structural biologists to routinely resolve macromolecular ...