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 forskningsprojekt nummer 6036-22000-028-00D. Användningen av handels-, firma-eller företagsnamn i denna publikation är för information och bekvämlighet för läsaren. Sådan användning utgör inte ett officiellt stöd eller godkännande från Förenta staternas jordbruksdepartement eller jordbruks forsknings tjänsten av någon produkt eller tjänst, utan att utesluta andra som kan vara lämpliga. Dessutom, University of Florida biologi Department-Lewis och Varina Vaughn Fellowship i Orchid Biology (2017), och en University of Florida Graduate Research Fellowship (2014-2018) gav finansiering också. Vi tackar också Cindy Bennington från Stetson University för orkidén anläggningen som används under inspelningen av denna video.

Anmärkning: parfymer eller parfymerade lotion och produkter får inte bäras under något av dessa procedurer.
1. blomma urval
Obs: blommor som används kan antingen naturligt växer i miljön eller hålls under konstgjorda miljöförhållanden. Temperatur, fuktighet och ljus nivå under insamlingen kan variera beroende på de specifika blomarter som används och vilken typ av data som samlas in. Till exempel har data samlats in under dagen och på natten för samma ...

<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>

Även om denna teknik är oerhört värdefullt för dess provtagning hastighet och bärbarhet, en begränsning använder den för epifytiska arter, eller de som växer på träd och inte från marken. I den ursprungliga studien10var en av de utvalda blommorna epifytisk. Eftersom maskinen är för tung för att hänga fritt, måste en stabil, förhöjd bas göras för provtagning. Dessutom kan maskinen antingen anslutas till ett eluttag eller batteridriven, så om det finns förlängd fältsampling...

Blommor producerar vanligtvis en doft som används för att locka pollinatörer. Dessa dofter består av många kemiska föreningar alla agerar tillsammans som en blommig blandning1,2,3. Utan dessa dofter, skulle blommor vara mindre benägna att vidarebefordra sin genetiska information med hjälp av pollinatörer. Blommig doft har dokumenterats i många blommande växtfamiljer, med Orchidaceae är en av de vanligare familjerna studerade4. För att förstå den roll som blommig doft i pollinering, är det viktigt att nondestruktivt samla in och analysera de kemiska föreningar som släpps ut från blommorna vid olika tidpunkter på dagen och under de flera dagar till veckor Blom blomningarna är öppna, som doft kan variera över tid5.
Ett tidigt protokoll för denna typ av provtagning utvecklades av Heath och Manukian6. Målet med deras provtagningsmetoder var att minska påfrestning på preparatet (t. ex. växter, insekter) som studerades. Tidigare uppsatser dokumenterade att destruktiva procedurer till anläggningen krävdes, såsom att ta bort blommande blommor för att samla in doften. Nyare blommiga dofter publikationer av Cancino och Damon7,8 används liknande metoder. Denna studie satte blommorna i glas kammare och passerade renad luft över dem; sedan absorberades doft föreningarna från kammaren på porösa polymeradsorbenter i klara Pasteur-pipetter. Dofterna samlades in i minst två timmar under denna studie. Sadler et al.9 genomförde blommiga doft studier på en epifytisk orkidé i södra Florida, likt den ursprungliga studien10. Återigen, denna studie krävde blommorna som ska provtas i över två timmar för att samla in doften flyktiga, med doft samlas på den porösa polymer adsorbent. Papperet här presenterar en oförstörande metod som möjliggör mycket snabbare provtagning, som varar bara 10 minuter. Också, istället för att använda en glas kammare ugn bakning påsar används, vilket möjliggör mer flexibel förflyttning av kammaren och minska risken för skador på blommorna. Dessa påsar finns i flera storlekar som gör det möjligt att välja storleken på påsen som lätt kan passa enskilda prover utan att skada provet eller det omgivande materialet. Den adsorbent som används i denna studie var tenax porösa polymer adsorbent. Detta skiljer sig från Porapak, eftersom provet kan termiskt desorberats på GC-MS kolumn för analys, vilket eliminerar användningen av ett kemiskt lösningsmedel.
Metoderna i denna studie ger ett sätt att snabbt prov doft flyktiga ämnen som produceras av blommor och kan användas för att prova flyktiga ämnen från andra prover samt, såsom insekt feromoner, eller svamp flyktiga ämnen. Reducerad tid för provtagning innebär mindre stress på provet och förmågan att samla många prover på kort tid. Till exempel, i Sadler et al.9, blomman var bara doftande på natten, så bara två eller tre prover kunde samlas varje natt. Med metoden här, prover kan tas hela natten på 15-20-minuters mellanrum från samma blomma. Dessutom, genom att använda påsar i stället för glas kammare, kan headspace skjutas upp lättare för provtagning i fältet för in situ insamling på utrotningshotade eller hotade växtarter. Med hjälp av den metod som presenteras här, kunde vi prova blommor 1,5 till 2 meter ovan jord. Dessa metoder är oerhört användbara för doft insamling i laboratoriet och fältet, och ger forskarna en provtagningsteknik som är snabb och icke-förstörande till provet.

<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

Dofter av många blomma familjer har provtagits och flyktiga ämnen analyseras. Att känna till de föreningar som utgör dofter kan vara ett viktigt steg till bevarandet av blommor som hotas eller äventyras. Eftersom blommig doft är avgörande för att locka pollinatörer, denna metod kan användas för att bättre förstå eller till och med förbättra pollinering. Vi presenterar ett protokoll med hjälp av en bärbar kol luftfilter och vakuum för att samla blommig doft flyktiga ämnen, som sedan analyseras av en GC-MS. Genom att använda denna metod kan doft flyktiga ämnen samplas med en icke-förstörande metod med en maskin som är lätt transporteras. Denna metod använder en snabb provtagning förfarande, skära provtagning tid ner från 2-3 timmar till cirka 10 minuter. Med GC-MS kan doft föreningarna identifieras individuellt, baserat på autentiska standarder. De steg som används för att samla in doft-och kontrolldata presenteras, från material inställning till insamling av data utdata.

Representativa data från GC-MS visas som ett kromatogram i figur 1. Förutom kromatogrammet tillhandahålls även en datafil med resultat (kompletterande fil 1). Den här datafilen innehåller kvarhållningstid för varje topp (RT) och en identifiering av vilken sammansättning som Peak är (bibliotek/ID). Toppar mellan 10:00 och 15:00 minuter är blommiga volatiles, på grund av molekylvikt av föreningarna10. Siffrorna ovanför topparna betecknar r...

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

Här presenterar vi ett protokoll för att samla in blommiga doft flyktiga ämnen från blommande blommor, med hjälp av en icke-förstörande provtagning förfarande.

Snabb insamling av blommig doft flyktiga ämnen med hjälp av en headspace flyktiga insamling teknik för GC-MS termisk desorption provtagning

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

Eftersom blommig doft är avgörande för att locka pollinatörer, denna metod skulle kunna användas för att bättre förstå eller till och med förbättra pollinering av inhemska blomma arter. Med denna metod provskar man doftsytande med en icke-förstörande metod med en lätttransporterad maskin. Denna metod använder snabb provtagning, skära provtagning tid från två till tre timmar till 10 minuter.Dessa metoder ger ett sätt att snabbt prova flyktiga ämnen som produceras av blommor och kan användas för att prova flyktiga ämnen från andra exemplar också, såsom insekts feromoner. Till att börja med väljer du en blomma som ursprungligen är oöppnad, och markerar blomman med flaggningstejp för att säkerställa upprepad provtagning av samma blomma. Koka ugn påsar i vatten i 30 minuter för att avlägsna kvarvarande plastföreningar.För att torka, grädda i en ugn vid 175 grader Celsius i 60 minuter. När påsarna har torkat, tillsätt en polypropylen skott unionen till varje hörn av den stängda änden av ugnen påsar. Skölj alla påsar och rör med 75%etanol och låt dem lufttorka.Sedan, baka påsar och rören i en ugn på låg värme, mellan 74 till 85 grader Celsius i 30 minuter. Beroende på varaktigheten av den blommande tiden, om möjligt vänta minst 24 timmar efter blomning för att samla provet. Täck den valda blomman med en bakad ugnspåse.Cinch påsen tillsammans tätt med en plast zip slips under blomman för att förhindra oönskade luftflödet i påsen. Bär sterila neoprenhandskar, fäst ett rör från luftutloppet av uppsamlingsutrustningen och anslut den till en av skottföreningarna på ugnspåsen. På den andra skott unionen, bifoga ett glas filterpatron som innehåller porös polymer adsorbent.Fäst ett andra rör på uppsamlingsutrustningen på vakuuminmatningen. Anslut änden av det andra röret på glaset flyktiga samlingsfilter patron. Sätt på både luftpumpen och vakuumet samtidigt och ställ in på 0,05 liter per minut.Huvudet utrymme runt blomman är fylld med luft men inte överinflated. Systemet drar luft från påsen genom filtret, fånga blommiga flyktiga ämnen. Låt maskinen gå i 10 minuter.Och stäng sedan av både luftpumpen och vakuum. Ta isär rören och filterpatronen av glas. Placera filtret i en glasflaska och skruva på en kapsyl.Täta injektionsflaskan med PTFE rörgängband. Förvara provet i en frys tills GCMS-analys. Upprepa denna process med en tom ugnspåse för att samla ett tomt luftprov som en kontroll.För konsekventa replikeringar av samma flyktiga ämnen, upprepa provsamling vid samma tidpunkt varje dag, eftersom vissa blommor producerar varierande doftnivåer under dagen. Ta först ut glasfilterpatronen ur frysen och placera den i en GCMS i injektorporten. För att frigöra huvudutrymmesflyktiga ämnen som samlats på porös polymerasorbent från adsorbenten, värm den termiska uppsamlingsfällan till 220 grader Celsius i åtta minuter inom ett flöde av heliumgas vid 1,2 milliliter per minut.Jämför kromatogram av insamlade flyktiga ämnen för att identifiera vanliga återkommande toppar. Efter att ha identifierat topp flyktiga ämnen, använd Pherobase att avgöra om de har beskrivits tidigare i blommiga dofter. I denna studie visas representativa data från GCMS som ett kromatogram.Toppar mellan 10 och 15 minuter är blommiga flyktiga ämnen. De insamlade flyktiga ämnena refererades i Pherobase för att avgöra om de tidigare har beskrivits i en blommig doft. Till exempel har sammansatt nummer 21, med en retentionstid på 10,311 identifierats som bensaldehyd.Bensaldehyd är sökbar på Pherobase med en lista över alla blomma arter, som anordnas av växtfamilj, från vilken denna doft förening har identifierats. Orkidéarten visas här, från vilken bensaldehyd har bestämts vara närvarande i den blommiga doften. Tidigare metoder tog två till fyra timmar per prov.Användning av ett lösningsmedel för att ta bort provet från filtret skulle resultera i en lösningsmedel topp på GCMS. Detta skulle dölja föreningarna från noll till 3,5 minuter. Denna metod gör det möjligt för alla föreningar att ses.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

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

En Rapid Laser Probing metod Underlättar Icke-invasiv och beröringsfri bestämning av Leaf Termiska 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

Mus fettvävnad insamling och bearbetning för RNA analys

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 självständigt karakterisering och datainsamling från kristaller av biologiska 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

Seriell datainsamling med fast mål vid Diamond Light Source

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 flyktiga föreningar i svartvinbärsfrukt med headspace solid fas mikroextraktion kopplad till gaskromatografi-masspektrometri

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: ett protokoll för insamling av prover och biblioteksförberedelser för 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

Rutinmässig insamling av högupplösta kryo-EM-dataset med 200 KV transmissionselektronmikroskop

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

Single-Particle Cryo-EM-datainsamling med steglutning med 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 och konstruktion av en experimentell uppställning för att förbättra mineralvittring genom aktivitet av markorganismer

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 ...