Name: single-throughput complementary high-resolution analytical techniques for characterizing complex natural organic matter mixtures
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures at JoVE.com

نود أن نشكر كانتون جيه بي و J.E. Kostka كولتون م. م. للمساعدة في جمع عينات الخث. أجزاء من هذا العمل أجريت في "مختبر العلوم الجزيئية البيئية"، الكيان التشغيلي المعين مكتب للعلم المستخدم منشأة برعاية مكتب البيولوجية والبحوث البيئية. وتتولى بننل Battelle للكيان التشغيلي المعين تحت العقد دي-AC05-76RL01830. وأيده هذا العمل وزارة الطاقة الأمريكية ومكتب العلوم والأبحاث مكتب البيولوجية والبيئية (المنح: دي-AC05-00OR22725، دي-SC0004632، DESC0010580، SC0012088 دي ودي-SC0014416).

1-متسلسلة استخراج المادة العضوية من التربة، والرواسب، أو الخث
<ol><li>جمع التربة، والرواسب، أو الخث عبر الحفر وتقسيم النوى وفقا لفرضية يجري اختبارها (مثلاً، العمق). مغلف بحاويات تخزين العينات في تترافلوروايثيلين وتجميد في-80 درجة مئوية للتخزين قبل التحليل. ملاحظة: يلزم حوالي 25 ملغ...

<ol>
	<li>Bridgham, S. D., Megonigal, P. J., Keller, J. K., Bliss, N. B., Trettin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+carbon+balance+of+North+American+wetlands.">The carbon balance of North American wetlands.</a> Wetlands. 26 (4), 889-916 (2006).</li><li>Wilson, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Greenhouse+gas+balance+over+thaw-freeze+cycles+in+discontinuous+zone+permafrost.">Greenhouse gas balance over thaw-freeze cycles in discontinuous zone permafrost.</a> Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 122 (2), 387-404 (2017).</li><li>Broder, T., Knorr, K. H., Biester, H. <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+dissolved+organic+matter+quality+in+a+peatland+and+forest+headwater+stream+as+a+function+of+seasonality+and+hydrologic+conditions.">Changes in dissolved organic matter quality in a peatland and forest headwater stream as a function of seasonality and hydrologic conditions.</a> Hydrology and Earth System Sciences. 21 (4), 2035-2051 (2017).</li><li>Ejarque, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+and+reactivity+of+dissolved+organic+matter+in+a+Mediterranean+river+across+hydrological+and+spatial+gradients.">Quality and reactivity of dissolved organic matter in a Mediterranean river across hydrological and spatial gradients.</a> Science of The Total Environment. 599, 1802-1812 (2017).</li><li>Valenzuela, E. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anaerobic+methane+oxidation+driven+by+microbial+reduction+of+natural+organic+matter+in+a+tropical+wetland.">Anaerobic methane oxidation driven by microbial reduction of natural organic matter in a tropical wetland.</a> Applied and Environmental Microbiology. 83 (11), e00645-e00617 (2017).</li><li>Lehmann, J., Kleber, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+contentious+nature+of+soil+organic+matter.">The contentious nature of soil organic matter.</a> Nature. 528 (7580), 60-68 (2015).</li><li>Keiluweit, M., Nico, P. S., Kleber, M., Fendorf, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+oxygen+limitations+under+recognized+regulators+of+organic+carbon+turnover+in+upland+soils?.">Are oxygen limitations under recognized regulators of organic carbon turnover in upland soils?.</a> Biogeochemistry. 127 (2-3), 157-171 (2016).</li><li>LaRowe, D. E., Van Cappellen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Degradation+of+natural+organic+matter:+A+thermodynamic+analysis.">Degradation of natural organic matter: A thermodynamic analysis.</a> Geochimica et Cosmochimica Acta. 75 (8), 2030-2042 (2011).</li><li>Wilson, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogenation+of+organic+matter+as+a+terminal+electron+sink+sustains+high+CO2:+CH4+production+ratios+during+anaerobic+decomposition.">Hydrogenation of organic matter as a terminal electron sink sustains high CO2: CH4 production ratios during anaerobic decomposition.</a> Organic Geochemistry. 112, 22-32 (2017).</li><li>Ye, R., Jin, Q., Bohannan, B., Keller, J. K., Bridgham, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Homoacetogenesis:+A+potentially+underappreciated+carbon+pathway+in+peatlands.">Homoacetogenesis: A potentially underappreciated carbon pathway in peatlands.</a> Soil Biology and Biochemistry. 68, 385-391 (2014).</li><li>Neubauer, S. C., Megonigal, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Moving+beyond+global+warming+potentials+to+quantify+the+climatic+role+of+ecosystems.">Moving beyond global warming potentials to quantify the climatic role of ecosystems.</a> Ecosystems. 18 (6), 1000-1013 (2015).</li><li>Ma, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Data-Constrained+Projections+of+Methane+Fluxes+in+a+Northern+Minnesota+Peatland+in+Response+to+Elevated+CO2+and+Warming.">Data-Constrained Projections of Methane Fluxes in a Northern Minnesota Peatland in Response to Elevated CO2 and Warming.</a> Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 122 (11), 2841-2861 (2017).</li><li>Conrad, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contribution+of+hydrogen+to+methane+production+and+control+of+hydrogen+concentrations+in+methanogenic+soils+and+sediments.">Contribution of hydrogen to methane production and control of hydrogen concentrations in methanogenic soils and sediments.</a> Federation of European Microbiological Societies Microbiology Ecology. 28 (3), 193-202 (1999).</li><li>Cunada, C. L., Lesack, L. F. W., Tank, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Seasonal+dynamics+of+dissolved+methane+in+lakes+of+the+Mackenzie+Delta+and+the+role+of+carbon+substrate+quality.">Seasonal dynamics of dissolved methane in lakes of the Mackenzie Delta and the role of carbon substrate quality.</a> Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 123 (2), 591-609 (2018).</li><li>Wilson, R. M., Tfaily, 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=Advanced+molecular+techniques+provide+new+rigorous+tools+for+characterizing+organic+matter+quality+in+complex+systems.">Advanced molecular techniques provide new rigorous tools for characterizing organic matter quality in complex systems.</a> Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 123 (6), 1790-1795 (2018).</li><li>Borton, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coupled+laboratory+and+field+investigations+resolve+microbial+interactions+that+underpin+persistence+in+hydraulically+fractured+shales.">Coupled laboratory and field investigations resolve microbial interactions that underpin persistence in hydraulically fractured shales.</a> Proceedingsof the National Academy of Sciences. 115 (28), E6585-E6659 (2018).</li><li>Tang, K., Page, J. S., Smith, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Charge+competition+and+the+linear+dynamic+range+of+detection+in+electrospray+ionization+mass+spectrometry.">Charge competition and the linear dynamic range of detection in electrospray ionization mass spectrometry.</a> Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 15 (10), 1416-1423 (2004).</li><li>Boiteau, R. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+Elucidation+of+Unknown+Metabolites+in+Metabolomics+by+Combined+NMR+and+MS/MS+Prediction.">Structure Elucidation of Unknown Metabolites in Metabolomics by Combined NMR and MS/MS Prediction.</a> Metabolites. 8 (1), 8 (2018).</li><li>Walker, L. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unambiguous+Metabolite+Identification+in+High-throughput+Metabolomics+by+Hybrid+1DNMR/ESI+MS+Approach.">Unambiguous Metabolite Identification in High-throughput Metabolomics by Hybrid 1DNMR/ESI MS Approach.</a> Magnetic Resonance in Chemistry. 54 (12), 998-1003 (2016).</li><li>Nicora, C. D., Burnum-Johnson, K. E., Nakayasu, E. S., Casey, C. P., White III, R. A., Roy Chowdhury, T., Kyle, J. E., Kim, Y. M., Smith, R. D., Metz, T. O., Jansson, J. K., Baker, E. 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+MPLEx+Protocol+for+Multi-omic+Analyses+of+Soil+Samples.">The MPLEx Protocol for Multi-omic Analyses of Soil Samples.</a> J. Vis. Exp. (135), e57343 (2018).</li><li>Folch, J., Lees, M., Sloane-Stanley, G. H. <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+fatty+acid.">Extraction of fatty acid.</a> Journal of Biological Chemistry. 226, 497-509 (1957).</li><li>Tolic, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formularity:+software+for+automated+formula+assignment+of+natural+and+other+organic+matter+from+ultrahigh-resolution+mass+spectra.">Formularity: software for automated formula assignment of natural and other organic matter from ultrahigh-resolution mass spectra.</a> Analytical Chemistry. 89 (23), 12659-12665 (2017).</li><li>Kim, Y. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diel+metabolomics+analysis+of+a+hot+spring+chlorophototrophic+microbial+mat+leads+to+new+hypotheses+of+community+member+metabolisms.">Diel metabolomics analysis of a hot spring chlorophototrophic microbial mat leads to new hypotheses of community member metabolisms.</a> Frontiers in microbiology. 6, 209 (2015).</li><li>Hiller, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MetaboliteDetector:+comprehensive+analysis+tool+for+targeted+and+nontargeted+GC/MS+based+metabolome+analysis.">MetaboliteDetector: comprehensive analysis tool for targeted and nontargeted GC/MS based metabolome analysis.</a> Analytical Chemistry. 81 (9), 3429-3439 (2009).</li><li>Kind, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FiehnLib:+mass+spectral+and+retention+index+libraries+for+metabolomics+based+on+quadrupole+and+time-of-flight+gas+chromatography/mass+spectrometry.">FiehnLib: mass spectral and retention index libraries for metabolomics based on quadrupole and time-of-flight gas chromatography/mass spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 81 (24), 10038-10048 (2009).</li><li>Kyle, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LIQUID:+an-open+source+software+for+identifying+lipids+in+LC-MS/MS-based+lipidomics+data.">LIQUID: an-open source software for identifying lipids in LC-MS/MS-based lipidomics data.</a> Bioinformatics. 33 (11), 1744-1746 (2017).</li><li>Kanehisa, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzyme+annotation+and+metabolic+reconstruction+using+KEGG.">Enzyme annotation and metabolic reconstruction using KEGG.</a> Protein Function Prediction: Methods and Protocols. 1611, 135-145 (2017).</li><li>Van Krevelen, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Graphical-statistical+method+for+the+study+of+structure+and+reaction+processes+of+coal.">Graphical-statistical method for the study of structure and reaction processes of coal.</a> Fuel. 29, 269-284 (1950).</li><li>Hodgkins, S. B., et al. <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+peat+chemistry+associated+with+permafrost+thaw+increase+greenhouse+gas+production.">Changes in peat chemistry associated with permafrost thaw increase greenhouse gas production.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (16), 5819-5824 (2014).</li></ol>

الواحد-الإنتاجية، تيار تماما إلى جانب التحليل المستخدمة لتوصيف نواتج الأيض والبروتين يوفر نظرة ثاقبة المسارات التي ج ركوب الدراجات التي تحدث في النظام إيكولوجي معقد. التربة والخث مصفوفات متجانسة، وذلك، واحدة من الخطوات الحاسمة لهذا الأسلوب يحدث في الخطوات الأولى في ضمان أن الخث انطلاق ?...

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1067px;" width="1065">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:617px;">methoxyamine hydrochloride</td>
			<td style="width:73px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">226904</td>
			<td style="width:253px;">derivitization agent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:617px;">5 mm triple resonance salt-tolerant cold probe&#160;</td>
			<td style="width:73px;">Bruker</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>instrumentation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:617px;">capillary GC column HP-5MS column (30 m &#215; 0.25 mm &#215; 0.25 &#956;m)</td>
			<td style="width:73px;">Agilent</td>
			<td style="width:123px;">AG19091S-433</td>
			<td>instrumentation</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">reversed phase charged surface hybrid column (3.0 mm &#215; 150 mm &#215; 1.7 &#956;m particle size)</td>
			<td style="width:73px;">ThermoFisher</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td>instrumentation</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:617px;">2 mL glass vials</td>
			<td style="width:73px;">VWR International</td>
			<td style="width:123px;">46610-722</td>
			<td>sample vials</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:617px;">autosampler vials</td>
			<td style="width:73px;">VWR International</td>
			<td style="width:123px;">97055-324; 9467671</td>
			<td>sample vials</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:617px;">Chloroform</td>
			<td style="width:73px;">VWR International</td>
			<td>JT9174-3</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:617px;">Ethanol</td>
			<td style="width:73px;">VWR International</td>
			<td style="width:123px;">BDH67002.400</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:617px;">methanol</td>
			<td style="width:73px;">VWR International</td>
			<td style="width:123px;">BDH85681.400</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:617px;">pyridine</td>
			<td style="width:73px;">VWR International</td>
			<td style="width:123px;">BDH67007.400</td>
			<td>solvent</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">2,2-dimethyl-2-silapentane-5-sulfonate-d6</td>
			<td style="width:73px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">178837</td>
			<td>standard</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:617px;">C8-C24 fatty acid methyl ester</td>
			<td style="width:73px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">CRM18918</td>
			<td>standard</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">N-methyl-N- (trimethylsilyl)trifluoroacetamide</td>
			<td style="width:73px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">24589-78-4</td>
			<td>standard</td>
		</tr>
		<tr height="104">
			<td height="104" style="height:104px;width:617px;">Suwanee River Fulvic Acid standard</td>
			<td style="width:73px;">International Humic Substances Society</td>
			<td style="width:123px;">2S101F</td>
			<td>standard</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">trimethylchlorosilane</td>
			<td style="width:73px;">Sigma Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:123px;">89595</td>
			<td>standard</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:617px;">Tuning Solution</td>
			<td style="width:73px;">Agilent</td>
			<td style="width:123px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:617px;">FTICR-MS analysis software</td>
			<td style="width:73px;">Bruker</td>
			<td colspan="2">Compass DataAnalysis 4.1</td>
		</tr>
		<tr height="125">
			<td height="125" style="height:125px;width:617px;">Formularity Software</td>
			<td style="width:73px;">Pacific Northwest National Laboratory</td>
			<td style="width:123px;">Formularity</td>
			<td style="width:253px;">available for download at: https://omics.pnl.gov/software/formularity</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:617px;">GC-MS</td>
			<td style="width:73px;">Agilent</td>
			<td colspan="2">Agilent GC 7890A with MSD 5975C</td>
		</tr>
		<tr height="83">
			<td height="83" style="height:83px;width:617px;">silica-based sorbent</td>
			<td style="width:73px;">Phenomenex (Torrance, CA)</td>
			<td colspan="2">Strata C18-E (PN 8E-S001-DAK)</td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:62px;width:617px;">NMR TUBE 3MM 8 150 CS5</td>
			<td style="width:73px;">VWR International</td>
			<td>KT897820-0008</td>
			<td>NMR tube</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:617px;">Varian Direct Drive 600-MHz NMR spectrometer&#160;</td>
			<td style="width:73px;">Varian Inova</td>
			<td>Varian Direct Drive 600-MHz</td>
			<td>NMR spectrometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Chenomx NMR Suite 8.3</td>
			<td style="width:73px;">Chenomx</td>
			<td>Chenomx NMR Suite</td>
			<td>NMR software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ultra-performance liquid chromatograph&#160;</td>
			<td style="width:73px;">waters</td>
			<td>Aquity UPLC H&#160;</td>
			<td>liquid chromatograph&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;">Velos-ETD Orbitrap mass spectrometer&#160;</td>
			<td style="width:73px;">ThermoFisher</td>
			<td>Thermo Scientific LTQ Orbitrap Velos</td>
			<td>mass spectrometer&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

single-throughput complementary high-resolution analytical techniques for characterizing complex natural organic matter mixtures

المواد العضوية الطبيعية (حركيا) يتكون من خليط معقد جداً الآلاف من المركبات العضوية فيها، تاريخيا، ثبت أن من الصعب على تميز. ومع ذلك، فهم عناصر التحكم الديناميكية الحرارية والحركية في إنتاج الغاز ([CO2] غاز ثاني أكسيد الكربون والميثان [CH4]) الدفيئة الناتجة عن تحلل النوم، وصف المستوى الجزيئي مقرونا الميكروبية ومن الضروري تحليل البروتين. علاوة على ذلك، المتوقع أن التشويش النظم الإيكولوجية الطبيعية، ويحتمل أن تكون مزعجة التفاعلات المعقدة التي تؤثر على الإمدادات الركازات العضوية والكائنات الحية الدقيقة تؤدي التحولات المناخ والتغيرات البيئية. سوف يكون وصف جزيئي مفصلة من المواد العضوية، الميكروبية البروتيوميات، ومسارات والتحولات التي هي تتحلل المواد العضوية اللازمة للتنبؤ باتجاه وحجم الآثار المترتبة على التغييرات البيئية. توضح هذه المقالة إنتاجية منهجية لتوصيف المستقلب شاملة في عينة واحدة من الحقن المباشر فورييه تحويل أيون سيكلوترون الرنين الكتلي (فتيكر مللي ثانية)، الفصل اللوني للغاز الطيف الكتلي (GC-MS)، مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (الرنين المغناطيسي النووي) واللوني السائل الطيف الكتلي (LC-MS) وتحليل البروتينات. ويؤدي هذا النهج dataset إقران تماما مما يحسن الثقة الإحصائية لاستنتاج مسارات تحلل المواد العضوية و أول أكسيد الكربون الناتج2 و CH4 معدلات الإنتاج واستجاباتها لاضطراب البيئة. وهنا نقدم نتائج تطبيق هذا الأسلوب للنوم عينات جمعت من الأراضي الخثية؛ ومع ذلك، البروتوكول تنطبق على أي عينة النوم (مثلاً، الخث، تربة الغابات، الرواسب البحرية، إلخ).

ونحن أداء البروتوكول وصف التحليل التكميلي ومقارنة الخث بعمق في مستنقع S1 في موقع شجرة التنوب والأراضي الخثية استجابة تحت تغيير البيئات (شجرة التنوب) في ولاية مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية. تتم مقارنة هذه النتائج لتلك من مستنقع دائمة التجمد والفين من شمال السويد لإظهار كيفية قد تخت?...

Watch this Scientific Journal Video about Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures at JoVE.com

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

ويصف هذا البروتوكول سرعة نقل واحد للتقنيات التحليلية واوميكس تكميلية بلغت ذروتها في توصيف إقران تماما من المواد العضوية الطبيعية والبروتينات الميكروبية في النظم الإيكولوجية المختلفة. ويسمح هذا النهج مقارنات قوية لتحديد المسارات الأيضية والتحولات الهامة لوصف إنتاج غازات الدفيئة والتنبؤ بالاستجابات للتغير البيئي.

واحد الإنتاجية التكميلية التقنيات التحليلية عالية الدقة لوصف خليط معقد من المواد العضوية الطبيعية

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to ...

يصف هذا البروتوكول طريقة التوصيف الجزيئي الشامل وغير المتحيز لعينة واحدة باستخدام كل من قياس الطيف الكتلي، باستخدام المستقلب، والبروتيوميات، وأنظمة التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي. وتكمن أهمية هذا النهج في أنه يمكننا أن نميز نظامًا بيولوجيًا في اتجاه مجرى الجينوم، من خلال تحديد أنواع مختلفة من الجزيئات، مما يسمح لنا باستنتاج مسارات التمثيل الغذائي والتحلل. تقنية الاستخراج المتسلسلة، تسمح باستخراج المركبات القطبية القابلة للتوافر الحيوي باستخدام الماء، تليها MPLEx لالتقاط أي مركبات قطبية إضافية أو مستقلبات بالإضافة إلى البروتينات والدهون من عينة واحدة.إن العرض التوضيحي البصري لهذه الطريقة أمر بالغ الأهمية لأنه يرشد العالم من خلال فصل الطبقات الثلاث خلال خطوة الاستخراج الثانية، وتقسيم المقتطفات بين أدوات تحليل مختلفة. إن التحليلات المتكاملة المتعددة الأطراف تمكن من إجراء تحقيقات أكثر فعالية وفهماً كاملاً للنظم البيولوجية المعقدة. هذه الطريقة القوية تستخرج تنوعاً واسعاً من الجزيئات وتنطبق على أنواع العينات المتنوعة.ابدأ هذا الإجراء مع جمع وإعداد العينات كما هو موضح في بروتوكول النص. باستخدام الإيثانول غسلها، أواني الفولاذ المقاوم للصدأ، aliquot 50 ملليغرام من كل من العينات المجففة في أنابيب زجاجية ميليلتر الفردية. أضف ملليلتر واحد من الماء المقطر والمزيل الغاز إلى كل عينة.ثم اِقم قارورة الزجاجة و هُزّت لمدة ساعتين على طاولة شاكر. جهاز طرد مركزي العينات في 15 ألف مرة الجاذبية لمدة 30 دقيقة. ثم تسمح للحلول بالوقوف في درجة حرارة الغرفة لمدة 20 دقيقة.Decant وحفظ ناظر من كل عينة. إجراء استخراج MPLEx على المياه الآن استخراج المخلفات من خلال تكرار هذه الخطوات استخراج. باستثناء استبدال ناقص 20 درجة مئوية أربعة إلى ثلاثة كلوروفورم لخليط الميثانول للمياه المقطرة، دي الغاز.فصل بعناية اثنين من طبقات المذيبات الناتجة، والتي سوف تكون مميزة بصريا من خلال إزالة الطبقة العليا عن طريق الأنابيب دقيق. جفف الطبقة السفلية غير القطبية في مجفف التجميد. بمجرد أن يجف، إضافة خمسة ميكرولترات من الكلوروفورم و 195 ميكرولترات من الميثانول إذا تحليل خلال اليومين المقبلين.لتحسين كفاءة التأين الكهربائي لـ 4ier-transform Cyclotron الرنين الطيفي الكتلة الرنين، اختصار FTICR-MS عن طريق الحقن المباشر. تمييع استخراج الكلوروفورم واحد إلى واحد في الميثانول، واستخراج الماء اثنين إلى واحد في الميثانول. معايرة مطياف FTICR عن طريق حقن مباشرة 100 ميكرولترات من حل توليف، تمتد مجموعة كتلة من حوالي 100 إلى 1، 300 دالتون، في FTICR-MS.حقن مباشر 100 ميكرولتردات من معيار Suwannee نهر فولفيك حمض إلى مصدر التأين الكهربائي. إلى جانب مطياف FTICR من خلال مضخة حقنة تعيين إلى معدل تدفق 3.0 ميكرولتررس في الدقيقة الواحدة. تعيين الجهد الإبرة إلى إيجابية 4.4 كيلوفولت.قائمة الانتظار 1-100 كتلة إلى تهمة نسبة والشعيرات الدموية الزجاجية في 180 درجة مئوية. فحص الأطياف الناتجة باستخدام برنامج التحليل لتأكيد جودة البيانات. الآن، أدخل 100 ميكرولترات من كل استخراج عن طريق الحقن المباشر إلى مصدر التأين الكهربائي، إلى جانب مطياف FTICR من خلال مضخة حقنة تعيين إلى معدل تدفق 3.0 ميكرولترات في الدقيقة الواحدة.تعيين المعلمات كما قبل. ضبط الوقت تراكم أيون لكل عينة أو مجموعة من العينات لحساب الاختلاف في تركيز الكربون. جمع 144 مسح لكل عينة، ومتوسط المسح الضوئي ومن ثم إجراء معايرة داخلية باستخدام سلسلة CH2 متماثل.جفف المستخلصات باستخدام المكثف وحفظ ما تبقى من المستخلصات لقياس الطيف الكتلي الكتلي الكروماتوغرافيا الغازية اللاحقة، وقياس الطيف الكتلي اللوني السائل وتحليل الطيف بالرنين المغناطيسي النووي. للتحضير لـ GC-MS، قم أولاً بإعداد نماذج تحكم فارغة كما هو مفصل في بروتوكول النص. لحماية مجموعات كاربينول إضافة 20 ميكرولترات من 30 ملليغرام لكل ملليلتر ميثوكسيميني هيدروكلوريد في Paradyne إلى كل من العينات، بما في ذلك مستخلصات الميثانول، ومستخلصات المياه، والفراغات وعينات المعايرة FAME.ختم قوارير مع قبعات. دوامة مقتطفات لمدة 20 ثانية، ثم سونيكات مقتطفات لمدة 60 ثانية. الطرد المركزي مقتطفات في 37 درجة مئوية لمدة 90 دقيقة في 100 مرة الجاذبية.إضافة 80 ميكرولترات من MSTFA مع 1٪ ثلاثي يثيل كلوروسيلين لكل عينة. بعد دوامة و sonicating مقتطفات كما كان من قبل، الطرد المركزي مقتطفات مرة أخرى في 37 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة في 100 مرة الجاذبية. بعد استخراج التبريد إلى درجة حرارة الغرفة، ونقل إلى قوارير االampler GC-MS.انتقل إلى تحليل GC-MS ومعالجة البيانات كما هو موضح في بروتوكول النص. للتحضير لتحليل NMR الحالة السائلة، تمييع ما تبقى من مستخلصات المياه بنسبة 10٪ مع معيار DSS DSS 5 ملليمتر. نقل الخليط إلى جودة عالية، ثلاثة ملليمتر الخارجي قطر بوروزيليكات زجاج أنابيب NMR.انتقل إلى تحليل NMR ومعالجة البيانات كما هو موضح في بروتوكول النص. لإجراء تحليل الدهون LC-MS، حقن 10 ميكرولترات من كل استخراج في نظام كروماتوغرافيا سائل فائق الأداء، إلى جانب مطياف كتلة Orbitrap باستخدام عمود هجين سطحي مشحون للمرحلة المعكوسة. تعيين تدرج 34 دقيقة كما هو موضح في بروتوكول النص بمعدل تدفق 250 ميكرولترات في الدقيقة.استخدام كل من وسائط التأين السلبية والإيجابية مع ارتفاع الطاقة تصادم انفصام والتفكيكي الناجم عن الاصطدام. لإجراء تحليل البروتيوميكس، استخراج البروتينات أولا وفقا لبروتوكول MPLEx لبقية مرحلة الميثانول كما هو مبين في بروتوكول النص. تمت مقارنة الخث مع العمق في مستنقع S1 في استجابة شجرة التنوب والأراضي الخث تحت بيئات متغيرة أو موقع SPRUCE في مينيسوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية.3, 312 تم تحديد الإنزيمات في تحليل البروتيوميكس. تحليل لأنشطة الانزيم مع العمق يكشف عن أن عدد الإنزيمات ينخفض بشكل حاد بين 15 سم و 45 سم في مستنقع SPRUCE. لإظهار كيف يمكن أن تختلف المواقع في أنشطة المستقلب والانزيم، يتم مقارنة نتائج SPRUCE لتلك التي من مستنقع و Fen في شمال السويد.تم تحديد إجمالي 67, 040 مستقلبات في جميع عينات الخث SPRUCE من مزيج من تحليلات FTICR-MS و NMR و GC-MS و LC-MS. يظهر هنا هو الكسر النسبي للفئات الكيميائية المختلفة التي تم تحديدها عبر تقنيات مختلفة في أعماق مختلفة. بينما الأحماض الأمينية والسكريات تنخفض مع العمق, هذا لا يلاحظ بالنسبة للدهون.عن طريق التحقق من صحة عبر الأيض التي تم تحديدها في جميع التحليلات ضد قاعدة بيانات KEGG تم تحديد أن المركبات المحددة تشارك في مسارات التمثيل الغذائي المشتركة مثل دورة حمض التراكربوكسيلي، تحلل السكر والتمثيل الغذائي للسكر. ومن الأهمية بمكان أن يكون على علم، طوال هذا الإجراء، بمصادر التلوث المحتملة. بدءا من جمع العينات من خلال التحليل، لا ينبغي أن تأتي العينات في اتصال مع البلاستيك مربوطة التي يمكن أن تؤثر سلبا على التأين.العديد من المذيبات المستخدمة أثناء عملية الاستخراج خطرة أو قابلة للاشتعال. ارتدي معدات الوقاية الشخصية المناسبة دائماً لتجنب ملامسة الجلد والعينين، وكذلك لتجنب تلويث العينات.

Research

JoVE Journal

Environment

The Use of High-resolution Infrared Thermography (HRIT) for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

The Use of High-resolution Infrared Thermography HRIT for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

استخدام عالية الدقة الأشعة تحت الحمراء الحراري (HRIT) لدراسة الجليد في النواة والجليد نشر في النباتات

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

تقييم شخص سهل التأقلم الكربون العضوي في التربة عن طريق إجراءات متسلسل التبخير الحضانة

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

فهم الذائب المواد العضوية الكيمياء الحيوية من خلال<em&gt; في الموقع</em&gt; المغذيات التلاعب في تيار النظم الإيكولوجية

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

الآلي، وعالية الدقة موبايل نظام جمع لتحليل النيتروجين النظائر من NO<sub&gt; س</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

الإنتاج وقياس الجسيمات العضوية في مفاعل أنبوب التدفق

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber

قياس الجسيمات العضوية في قاعة جامعة هارفارد البيئية والإنتاج

The production and the evolution of atmospheric organic particulate matter (PM) are insufficiently understood for accurate simulations of atmospheric ...

Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions

تحسين توصيف مطيافية الأشعة تحت الحمراء للمواد العضوية في التربة مع الطرح الطيفي

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic ...

Isolation of Mandibular Gland Reservoir Contents from Bornean 'Exploding Ants' (Formicidae) for Volatilome Analysis by GC-MS and MetaboliteDetector

Isolation of Mandibular Gland Reservoir Contents from Bornean 'Exploding Ants' Formicidae for Volatilome Analysis by GC-MS and MetaboliteDetector

عزل محتويات الخزان الغدة الفك السفلي من Bornean ' تنفجر النمل (Formicidae) لتحليل فولاتيلومي GC-MS وميتابوليتيديتيكتور

The aim of this manuscript is to present a protocol describing the metabolomic analysis of Bornean &#39;exploding ants&#39; belonging to the Colobopsis ...

Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

تقييم قدرات إزالة الجسيمات من شجرة يترك

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on ...

Characterizing Microbiome Dynamics &#8211; Flow Cytometry Based Workflows from Pure Cultures to Natural Communities

Characterizing Microbiome Dynamics ÃƒÆ’Ã‚Â¢ÃƒÂ¢Ã¢â‚¬Å¡Ã‚Â¬ÃƒÂ¢Ã¢â€šÂ¬Ã…â€œ Flow Cytometry Based Workflows from Pure Cultures to Natural Communities

تميز ميكروبيومي ديناميات – التدفق الخلوي على أساس مهام سير العمل من ثقافات نقية للمجتمعات الطبيعية

The investigation of pure cultures and monitoring of microbial community dynamics is vital to understand and control natural ecosystems and technical ...