Name: estimation of crystalline cellulose content of plant biomass using the updegraff method
Uploaded: 2021-05-15T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Estimation of Crystalline Cellulose Content of Plant Biomass using the Updegraff Method at JoVE.com

نشكر قسم علوم النبات والتربة والقطن على دعمهم الجزئي لهذه الدراسة.

1. إعداد تجريبي
<ol><li>طحن المواد النباتية المجففة في مسحوق ناعم.</li>
	<li>البروتين Solubilization العازلة (PSB): إعداد حلول المخزون من 1 M تريس (درجة الحموضة 8.8)، 0.5 M حمض الإيثيلينديامينيت تراسيتراستيك (EDTA) (درجة الحموضة 8.0) وautclave لهم. جعل العازلة PSB الطازجة من هذه الحلول الأسهم مع تركيزات النهائي من 50 متر تر...

<ol>
	<li>Somerville, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+synthesis+in+higher+plants.">Cellulose synthesis in higher plants.</a> Annual Review of Cell and Developmental Biology. 22, 53-78 (2006).</li><li>Balasubramanian, V. K., Rai, K. M., Thu, S. W., Hii, M. M., Mendu, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+identification+of+multifunctional+laccase+gene+family+in+cotton+(Gossypium+spp.);+expression+and+biochemical+analysis+during+fiber+development.">Genome-wide identification of multifunctional laccase gene family in cotton (Gossypium spp.); expression and biochemical analysis during fiber development.</a> Scientific Reports. 6, 34309 (2016).</li><li>Mendu, V., 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=Identification+and+thermochemical+analysis+of+high-lignin+feedstocks+for+biofuel+and+biochemical+production.">Identification and thermochemical analysis of high-lignin feedstocks for biofuel and biochemical production.</a> Biotechnology for Biofuels. 4, 43 (2011).</li><li>Kraszkiewicz, A., Kachel-Jakubowska, M., Lorencowicz, E., Przywara, A. <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+cellulose+content+in+plant+biomass+on+selected+qualitative+traits+of+pellets.">Influence of cellulose content in plant biomass on selected qualitative traits of pellets.</a> Agriculture and Agricultural Science Procedia. 7, 125-130 (2015).</li><li>Jordan, D. 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=Plant+cell+walls+to+ethanol.">Plant cell walls to ethanol.</a> Biochemical Journal. 442, 241-252 (2012).</li><li>Brett, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+microfibrils+in+plants:+biosynthesis,+deposition,+and+integration+into+the+cell+wall.">Cellulose microfibrils in plants: biosynthesis, deposition, and integration into the cell wall.</a> International Review of Cytology. 199, 161-199 (2000).</li><li>Li, 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=Cellulose+synthase+complexes+act+in+a+concerted+fashion+to+synthesize+highly+aggregated+cellulose+in+secondary+cell+walls+of+plants.">Cellulose synthase complexes act in a concerted fashion to synthesize highly aggregated cellulose in secondary cell walls of plants.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 113, 11348-11353 (2016).</li><li>Polko, J. K., Kieber, J. 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+regulation+of+cellulose+biosynthesis+in+plants.">The regulation of cellulose biosynthesis in plants.</a> The Plant Cell. 31, 282-296 (2019).</li><li>Brown, R. 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+biosynthesis+of+cellulose.">The biosynthesis of cellulose.</a> Journal of Macromolecular Science, Part A. 33, 1345-1373 (1996).</li><li>Gautam, S. P., Bundela, P. S., Pandey, A. K., Jamaluddin, M. K., Sarsaiya, A., Sarsaiya, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+systematic+study+of+cellulose.">A review on systematic study of cellulose.</a> Journal of Applied and Natural Science. 2, (2010).</li><li>Coughlan, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enzymic+hydrolysis+of+cellulose:+An+overview.">Enzymic hydrolysis of cellulose: An overview.</a> Bioresource Technology. 39, 107-115 (1992).</li><li>Robak, K., Balcerek, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+second+generation+bioethanol+production+from+residual+biomass.">Review of second generation bioethanol production from residual biomass.</a> Food Technology and Biotechnology. 56, 174-187 (2018).</li><li>Cross, C. F., Bevan, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+and+chemical+industry.">Cellulose and chemical industry.</a> Journal of the Society of Chemical Industry. 27, 1187-1193 (1908).</li><li>Paloheimo, L., Eine, H., Kero, M. L. <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+cellulose+determination.">A method for cellulose determination.</a> Agricultural and Food Science. 34, (1962).</li><li>Kurschner, K., Hanak, A., Diese, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Zeitschrift f&#252;r Lebensmittel-Untersuchung und-Forschung. 59, 448-485 (1930).</li><li>Norman, A. G., Jenkins, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+method+for+the+determination+of+cellulose,+based+upon+observations+on+the+removal+of+lignin+and+other+encrusting+materials.">A new method for the determination of cellulose, based upon observations on the removal of lignin and other encrusting materials.</a> Biochemical Journalournal. 27, (1933).</li><li>Kiesel, A., Semiganowsky, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose-Bestimmung+durch+quantitative+verzuckerung.">Cellulose-Bestimmung durch quantitative verzuckerung.</a> Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft (A and B Series). 60, 333-338 (1927).</li><li>Waksman, S. A. 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=A+system+of+proximate+chemical+analysis+of+plant+materials.">A system of proximate chemical analysis of plant materials.</a> Industrial Engineering Chemistry and Analytical Edition. 2, 167-173 (1930).</li><li>Salo, M. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+carbohydrates+in+animal+foods+as+seven+fractions.">Determination of carbohydrates in animal foods as seven fractions.</a> Agricultural and Food Science. , 32-38 (1961).</li><li>Giger-Reverdin, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+the+main+methods+of+cell+wall+estimation:+interest+and+limits+for+ruminants.">Review of the main methods of cell wall estimation: interest and limits for ruminants.</a> Animal Feed Science and Technology. 55, 295-334 (1995).</li><li>Updegraff, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Semimicro+determination+of+cellulose+inbiological+materials.">Semimicro determination of cellulose inbiological materials.</a> Analytical Biochemistry. 32, 420-424 (1969).</li><li>Viles, F. J., Silverman, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+starch+and+cellulose+with+anthrone.">Determination of starch and cellulose with anthrone.</a> Analytical Chemistry. 21, 950-953 (1949).</li><li>Scott, T. A., Melvin, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+dextran+with+anthrone.">Determination of dextran with anthrone.</a> Analytical Chemistry. 25, 1656-1661 (1953).</li><li>Kumar, M., Turner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Protocol:+a+medium-throughput+method+for+determination+of+cellulose+content+from+single+stem+pieces+of+Arabidopsis+thaliana.">Protocol: a medium-throughput method for determination of cellulose content from single stem pieces of Arabidopsis thaliana.</a> Plant Methods. 11, 46 (2015).</li><li>Yemm, E. W., Willis, A. 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+estimation+of+carbohydrates+in+plant+extractsby+anthrone.">The estimation of carbohydrates in plant extractsby anthrone.</a> Biochemical Journal. 57, 508-514 (1954).</li><li>Houston, K., Tucker, M. R., Chowdhury, J., Shirley, N., Little, 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+plant+cell+wall:+A+complex+and+dynamic+structure+as+revealed+by+the+responses+of+genes+under+Stress+conditions.">The plant cell wall: A complex and dynamic structure as revealed by the responses of genes under Stress conditions.</a> Frontiers in Plant Science. 7, (2016).</li><li>Jiang, G., 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=Biomass+extraction+using+non-chlorinated+solvents+for+biocompatibility+improvement+of+polyhydroxyalkanoates.">Biomass extraction using non-chlorinated solvents for biocompatibility improvement of polyhydroxyalkanoates.</a> Polymers. 10, 731 (2018).</li><li>Li, 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=A+saponification+method+for+chlorophyll+removal+from+microalgae+biomass+as+oil+feedstock.">A saponification method for chlorophyll removal from microalgae biomass as oil feedstock.</a> Marine Drugs. 14, 162 (2016).</li><li>Wiltshire, K. H., Boersma, M., M&#246;ller, A., Buhtz, 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+pigments+and+fatty+acids+from+the+green+alga+Scenedesmus+obliquus+(Chlorophyceae).">Extraction of pigments and fatty acids from the green alga Scenedesmus obliquus (Chlorophyceae).</a> Aquatic Ecology. 34, 119-126 (2000).</li><li>Foster, C. E., Martin, T. M., Pauly, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+compositional+analysis+of+plant+cell+walls+(lignocellulosic+biomass)+part+II:+carbohydrates.">Comprehensive compositional analysis of plant cell walls (lignocellulosic biomass) part II: carbohydrates.</a> Journal of Visualized Experiments. (1837), (2010).</li><li>Haigler, C., Betancur, L., Stiff, M., Tuttle, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cotton+fiber:+a+powerful+single-cell+model+for+cell+wall+and+cellulose+research.">Cotton fiber: a powerful single-cell model for cell wall and cellulose research.</a> Frontiers in Plant Science. 3, (2012).</li><li>Spirk, S., Nypel&#246;, T., Kontturi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Editorial:+Biopolymer+thin+films+and+coatings.">Editorial: Biopolymer thin films and coatings.</a> Frontiers in Chemistry. 7, (2019).</li><li>Long, L. -. Y., Weng, Y. -. X., Wang, Y. -. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+aerogels:+Synthesis,+applications,+and+prospects.">Cellulose aerogels: Synthesis, applications, and prospects.</a> Polymers. 10, 623 (2018).</li></ol>

ألياف القطن هي ألياف طبيعية تنتج من بذور القطن. ألياف القطن هي خلية واحدة مع ~ 95٪ محتوى السليلوز2 مع محتوى السليلوز البلوري عالية مع تطبيقات واسعة النطاق في صناعة النسيج31. كما, ألياف القطن يحتوي على ~ 95٪ السليلوز, لقد استخدمنا القطن الأنسجة الجذرية للمظاهرة من تقدي?...

السليلوز هو المكون الأساسي الحامل لجدران الخلايا ، والذي يوجد في جدران الخلايا الأولية والثانوية على حد سواء. جدار الخلية هو مصفوفة خارج الخلية تحيط بالخلايا النباتية وتتكون في المقام الأول من السليلوز واللجنين والهيميسليلوز والبكتين وبروتينات المصفوفة. ما يقرب من ثلث الكتلة الحيوية النباتات هو السليلوز1 ويلعب أدوارا هامة في نمو النبات والتنمية من خلال توفير القوة، والصلابة، ومعدل واتجاه نمو الخلايا، وصيانة شكل الخلية، والحماية من الضغوطات الحيوية والأحيائية. تحتوي ألياف القطن على 95٪ من محتوى السليلوز2، في حين تحتوي الأشجار على 40٪ إلى 50٪ من السليلوز اعتمادا على أنواع النباتات وأنواع الأعضاء3. ويتكون السليلوز من تكرار وحدات من cellobiose، وهو disaccharide من بقايا الجلوكوز متصلة β-1،4 السندات الجليكوسيدية4. يتم إنتاج الإيثانول السليولوزي من الجلوكوز المستمدة من السليلوز الموجودة في جدران الخلايا النباتية5. تتكون الألياف السليلوزية من عدة الفيبريلات الدقيقة التي يعمل فيها كل الفيبريل الدقيق كوحدة أساسية مع 500-15000 مونومر الجلوكوز1،6. يتم تصنيعها homopolymer السليلوز بواسطة غشاء البلازما جزءا لا يتجزأ من مجمعات synthase السليلوز (CSC)1،7. البروتينات الفردية synthase السليلوز A (CESA) توليف سلاسل الجلوكان وترتبط سلاسل الجلوكان المجاورة من قبل السندات الهيدروجين لتشكيل السليلوز البلوري1،8. السليلوز موجود في عدة أشكال بلورية مع شكلين السائدة, السليلوز Iα والسليلوز Iβ كما الأشكالالأصلية 9. في النباتات العالية، السليلوز موجود في شكل السليلوز Iβ بينما يوجد السليلوز النباتي السفلي في شكل Iα10،11. عموما، يلعب السليلوز دورا هاما في نقل القوة والصلابة إلى جدران الخلايا النباتية.
يتم إنتاج الجيل الأول من الوقود الحيوي في المقام الأول من نشا الذرة ، سكر القصب ، وسكرات البنجر ، وهي مصادر غذائية ، في حين يركز الجيل الثاني من الوقود الحيوي على إنتاج الوقود الحيوي من مواد جدار خلية الكتلة الحيوية النباتية غير الغذائية12. التقدير الدقيق لمحتوى السليلوز البلوري ليس مهما فقط للأبحاث الأساسية حول التمثيل الحيوي للسليلوز وديناميكيات جدار الخلية ولكن أيضا لأبحاث الوقود الحيوي والمنتجات الحيوية التطبيقية. وقد تم تطوير أساليب مختلفة وتحسينها لتقدير السليلوز في الكتلة الحيوية النباتية، وطريقة Updegraff هي الطريقة الأكثر استخداما على نطاق واسع لتقدير السليلوز. وكان أول طريقة المبلغ عنها لتقدير السليلوز من قبل الصليب وبيفان في 190813. واستندت هذه الطريقة إلى مبدأ الكلورة البديلة والاستخراج بواسطة كبريتات الصوديوم. ومع ذلك، أظهر السليلوز التي تم الحصول عليها من قبل بروتوكولات الأصلي وكذلك تعديل الصليب وطريقة بيفان تلوث أجزاء صغيرة من اللجنين بالإضافة إلى كمية كبيرة من الزيان وmannans14. على الرغم من العديد من التعديلات لإزالة اللجنين والهيميسليلوز من كسر السليلوز ، احتفظت طريقة Cross-Bevan بكمية كبيرة من المنانات جنبا إلى جنب مع السليلوز. في وقت لاحق، تم تطوير طريقة كورشنر من خلال استخدام حمض النيتريك والإيثانول لاستخراج السليلوز15. وذكرت هذه الطريقة أن مجموع اللجنين و 75٪ من البنتوسان تمت إزالتهما ولكن نتائج السليلوز الحقيقية كانت هي نفسها التي قدرت بطريقة الكلورة من الصليب وبيفان. تم تطوير طريقة أخرى (نورمان وجينكينز) من خلال استخدام الميثانول البنزين، كبريتات الصوديوم، وهيبوكلوريت الصوديوم لاستخراج السليلوز16. واحتفظت هذه الطريقة أيضا بجزء من اللجنين (3٪) وكميات كبيرة من pentosans مما يؤدي إلى تقدير دقيق للسليلوز. في وقت لاحق، استخدم كيسل وسيميجانوسكي نهجا مختلفا لتحلل السليلوز باستخدام حمض الكبريتيك المركز بنسبة 80٪، وقدرت السكريات المخفضة المتحللة بطريقةبرتراند 17. الطريقتين، واكسمان وستيفنز18 وسالو14،19 التي تم تطويرها على أساس طريقة كيسل وسيميجانوسكي، أسفرت أيضا 4-5٪ محتوى السليلوز أقل مقارنة مع الأساليب السابقة20.
طريقة Updegraff هي الطريقة الأكثر استخداما على نطاق واسع لتقدير محتوى السليلوز البلوري. وقد وصفت هذه الطريقة لأول مرة من قبل Updegraff لقياس السليلوز في 196921. طريقة Updegraff يدمج طريقة Kurschner (استخدام حمض النيتريك) ، Kiesel وطرق Seminowsky (التحلل المائي للسليلوز في مونومر الجلوكوز باستخدام حمض الكبريتيك) مع بعض التعديلات ، ونقيض anthrone من Viles وسيلفرمان لتقدير colorimetric بسيطة من الجلوكوز والبلورية محتوى السليلوز22. مبدأ هذه الطريقة هو استخدام حمض الخليك وحمض النيتريك (كاشف Updegraff) للقضاء على الهيميسليلوز واللجنين من الأنسجة النباتية المتجانسة ، مما يترك السليلوز المقاوم لحمض الخليك / النيتريك لمزيد من المعالجة وتقدير15. يتم التعامل مع السليلوز المقاوم لحمض الخليك / النيتريك مع حمض الكبريتيك 67٪ لكسر السليلوز إلى مونومرات الجلوكوز وتقدر مونومرات الجلوكوز الصادرة عن طريق المقايسة21،23. تم استخدام العديد من التعديلات على طريقة Updegraff الأصلية لتبسيط الإجراء وتقدير السليلوز عن طريق المقايسةanthrone 24. بشكل عام، يمكن تقسيم هذه الطريقة إلى خمس مراحل. في المرحلة الأولى، يتم إعداد المواد النباتية. في المرحلة الثانية ، يتم فصل جدار الخلية الخام عن الكتلة الحيوية الإجمالية ، حيث أن السليلوز هو المكون الرئيسي لجدران الخلايا النباتية. في وقت لاحق ، في المرحلة الثالثة ، يتم فصل السليلوز عن مكونات جدار الخلية غير السليلوزية عن طريق العلاج بكواشف Updegraff. في المرحلة الرابعة ، يتم تقسيم السليلوز المقاوم لحمض الخليك / النيتريك إلى مونومرات الجلوكوز عن طريق علاج حمض الكبريتيك. ينتج عن علاج حمض الكبريتيك للسليلوز تكوين مركبات 5-hydroxymethylfurfural من تفاعل مونومر الجلوكوز مع حمض الكبريتيك. وأخيرا، في المرحلة الأخيرة، يولد النطور مجمع أزرق مخضر عن طريق الغليان مع المركب الفروفي الذي تم إنشاؤه في المرحلة السابقة25. تم استخدام هذه الطريقة الملونة القائمة على المخلع لأول مرة في عام 1942 من قبل دريوود. Anthrone هو صبغة تحدد المركبات الفروية من المنتجات المجففة بنتوز والهيكسوز مثل 5-هيدروكسي ميثيلفورفورال، في ظل ظروف حمضية. رد فعل مع hexose تنتج لون مكثفة واستجابة أفضل بالمقارنة مع pentoses25. يتم قياس كمية الجلوكوز المقيد بامتصاص الطيف الضوئي عند 620 نانومتر وتتناسب كثافة المركب الأزرق الأخضر بشكل مباشر مع كمية السكر في العينة. تمت مقارنة قيم الامتصاص المقاسة بخط انحدار منحنى معيار الجلوكوز لحساب تركيز الجلوكوز للعينة. تم استخدام محتوى الجلوكوز المقاس لتقدير محتوى السليلوز للكتلة الحيوية النباتية.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A18-500</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anthrone</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>90-44-8</td>
			<td>For colorimetric assay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5424</td>
			<td>For centrifugation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chloroform</td>
			<td>Mallinckrodt</td>
			<td>67-66-3</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>6381-92-6</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Millipore Sigma</td>
			<td>EM-EX0276-4S</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Whatman</td>
			<td>1004-090</td>
			<td>Positive control</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glacial acetic acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>SKU A6283</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat block/ ThermoMixer F1.5</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>13527550</td>
			<td>For controlled temperatures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>150152633</td>
			<td>Used for drying plant sample</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Measuring Scale</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>30243386</td>
			<td>For specific quantities</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol 100 %</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A412-500</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microplate (96 well)</td>
			<td>Evergreen Scientific</td>
			<td>222-8030-01F</td>
			<td>For anthrone assay</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitric acid</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>695041</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polypropylene Microvials (2 mL) / screw capped tubes</td>
			<td>BioSpec Products</td>
			<td>10831</td>
			<td>For high temperatures</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrophotometer(Multimode Detector)</td>
			<td>Beckmancoulter DTX880</td>
			<td>1000814</td>
			<td>For measuring absorbances</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spex SamplePrep 6870 Freezer / Mill</td>
			<td>Spex Sample Prep</td>
			<td>68-701-15</td>
			<td>For grinding plant tissues into fine powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sulphuric acid</td>
			<td>J.T.Baker</td>
			<td>02-004-382</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium dodecyl sulfate (SDS)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>151-21-3</td>
			<td>Used in the PSB buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubes (2 mL)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>05-408-138</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris Hydrochloride</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>&#160;1185-53-1</td>
			<td>Used in the PSB buffer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrapure distilled water</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>10977</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum dryer (vacufuge plus)</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22820001</td>
			<td>For drying samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>14-955-151</td>
			<td>For mixing</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Waterbath</td>
			<td>Thermoscientific</td>
			<td>TSGP02PM05</td>
			<td>For temperature controlled conditions at specific steps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weighing Paper</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>09-898-12A</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

estimation of crystalline cellulose content of plant biomass using the updegraff method

السليلوز هو البوليمر الأكثر وفرة على الأرض التي تم إنشاؤها بواسطة التمثيل الضوئي والمكون الرئيسي الحاملة لجدران الخلايا. جدار الخلية يلعب دورا هاما في نمو النبات والتنمية من خلال توفير القوة, صلابة, معدل واتجاه نمو الخلايا, صيانة شكل الخلية, والحماية من الضغوطات الحيوية والأحيائية. يتكون جدار الخلية في المقام الأول من السليلوز واللجنين والهيميسليلوز والبكتين. وقد استهدفت مؤخرا جدران الخلايا النباتية لإنتاج الجيل الثاني من الوقود الحيوي والطاقة الحيوية. على وجه التحديد ، يتم استخدام مكون السليلوز في جدار الخلية النباتية لإنتاج الإيثانول السليولوزي. تقدير محتوى السليلوز من الكتلة الحيوية أمر بالغ الأهمية للبحوث الأساسية والتطبيقية جدار الخلية. طريقة Updegraff بسيطة وقوية ، والأسلوب الأكثر استخداما لتقدير محتوى السليلوز البلوري للكتلة الحيوية النباتية. الكحول غير قابل للذوبان كسر جدار الخلية الخام عند العلاج مع كاشف Updegraff يزيل كسور الهيميسيللوز واللجنين. في وقت لاحق ، يتعرض كسر السليلوز المقاوم للكواشف Updegraff لعلاج حمض الكبريتيك لتحلل هوموبوليمر السليلوز إلى وحدات الجلوكوز أحادية الرقمية. يتم تطوير خط الانحدار باستخدام تركيزات مختلفة من الجلوكوز ويستخدم لتقدير كمية الجلوكوز المنبعثة من التحلل المائي للسليلوز في العينات التجريبية. وأخيرا، يقدر محتوى السليلوز على أساس كمية مونومرات الجلوكوز عن طريق فحص الألوان.

تم اختيار نباتات القطن التي تزرع في المنزل الأخضر لهذه الدراسة. تم اختيار خطين تجريبيين مختلفين من القطن للتحليل المقارن لمحتوى السليلوز. لكل خط تجريبي، تم جمع الأنسجة الجذرية من ثلاث نسخ بيولوجية. تم تجانس ما مجموعه 500 ملغ من الأنسجة و 20 ملغ منه كان يستخدم لاستخراج جدار الخلية الخام. في وق?...

Watch this Scientific Journal Video about Estimation of Crystalline Cellulose Content of Plant Biomass using the Updegraff Method at JoVE.com

Estimation of Crystalline Cellulose Content of Plant Biomass using the Updegraff Method

طريقة Updegraff هي الطريقة الأكثر استخداما لتقدير السليلوز. الغرض الرئيسي من هذا العرض هو توفير بروتوكول Updegraff مفصل لتقدير محتوى السليلوز في عينات الكتلة الحيوية النباتية.

تقدير محتوى السليلوز البلوري للكتلة الحيوية النباتية باستخدام طريقة Updegraff

Cellulose is the most abundant polymer on Earth generated by photosynthesis and the main load-bearing component of cell walls. The cell wall plays a ...

هنا، ونحن نظهر طريقة Updegraff، الطريقة الأكثر استخداما في العالم لتقدير محتوى السليلوز البلورية. يتكون السليلوز أساسا من مونومرات الجلوكوز المرتبطة بيتا-1، 4 السندات الجليكوسيدية. قسمنا هذا البروتوكول إلى خمس مراحل.في المرحلة الأولى، ونحن إعداد المواد الكتلة الحيوية النباتية. في المرحلة الثانية، نستخرج جدار الخلية الخام. في المرحلة الثالثة، نستخدم علاج Updegraff الذي يتكون فيه Updegraff من حمض الخليك وحمض النيتريك الذي يساعد في إزالة الهيميسليلوز واللجنين من عيناتنا.في المرحلة الرابعة، ونحن تخضع لهحل حمض مع مساعدة من حمض الكبريتيك التي تنتج مونومرات الجلوكوز. وأخيرا، في المرحلة الخامسة، نستخدم المقايسة الخلع لتقدير محتوى السليلوز البلوري. جمع المواد النباتية من الدفيئة، وغسلها جيدا بالماء والهواء الجاف لمدة يومين، وفصل الأنسجة ونقل الأنسجة إلى حاويات وصفت بشكل فردي واحتضان في الحاضنة في 49 درجة مئوية لمدة 10 أيام.ثم أخيرا، مقطعة إلى قطع باستخدام مقص أو شفرة. تجميد الأنسجة وتحميل في هاون والحشرات لطحن غرامة في مسحوق موحد أو بدلا من ذلك استخدام الفريزر / مطحنة. هنا، ونحن نثبت باستخدام الفريزر / مطحنة، لذلك نحن تحميل عينات الأنسجة لدينا في هذه القنينات طحن ووضعها في الفريزر / مطحنة وتشغيل سرعة 10 CP لمدة ثلاث دورات.يتم جمع مسحوق الأنسجة في أنبوب فالكون كما هو موضح هنا. تزن 20 ملغ من مسحوق الأنسجة ونقلها إلى أنبوب ما قبل وزنها مل اثنين. إضافة مل واحد من البروتين solubilization العازلة لإزالة البروتينات. دوار.جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق. تجاهل الناتنات الفائق. كرر هذه الخطوة مرتين أخريين.إضافة مل واحد من الماء العقيم إلى بيليه الاحتفاظ بها. دوار. جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق. كرر هذه الخطوة مرتين أخريين.إضافة مل واحد من 70٪ الإيثانول إلى بيليه الاحتفاظ بها. دوار. نقل إلى كتلة مئوية مسخن 70 درجة مع اهتزاز في وقت واحد لمدة ساعة واحدة. بعد ساعة حضانة، جهاز الطرد المركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق.كرر هذه الخطوة مرة أخرى. إلى بيليه المحفوظة، إضافة مل واحد من الميثيلون 100٪. دوار. جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق.إضافة مل واحد من الميثانول الكلوروفورم. دوار. جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق. تجاهل supernatant وإضافة مل واحد من الأسيتون. دوار.احتضان في درجة حرارة الغرفة لمدة خمس دقائق. جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق. إعادة تجاهل supernatant والهواء الجاف لهم في 37 درجة مئوية بين عشية وضحاها أو الاستمرار عن طريق التجفيف فراغ.تحميل العينات الخاصة بك في مجفف فراغ والهواء الجاف لمدة ساعتين إلى ثلاث ساعات أو حتى بيليه جافة تماما. وزن خمسة ملغ من استخراج جدار الخلية التي تم الحصول عليها من الخطوة السابقة. نقل إلى أنبوب غطاء المسمار مل اثنين.وتشمل أيضا السيطرة الإيجابية في هذه المرحلة. استخدام اثنين ملغ من ورق تصفية Whatman لهذا الغرض. نقل إلى أنبوب غطاء المسمار مل اثنين.إضافة 1.5 مل من كاشف Updegraff إلى كل استخراج جدار الخلية وزنها. دوامة واحتضان في 100 درجة مئوية في كتلة مسخن لمدة 30 دقيقة. بعد 30 دقيقة حضانة، ونقل إلى رف.السماح لها لتبرد على مقاعد البدلاء لمدة 10 دقائق. جهاز طرد مركزي عند 15,000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق. تجاهل supernatant دون إزعاج بيليه.أضف مل واحد من الماء العقيم. دوار. جهاز طرد مركزي عند 15,000 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق. تجاهل 500 ميكرولتر من الناتنات.إضافة مل واحد من الأسيتون. دوار. جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق. تجاهل مل واحد من العملاق.إضافة مل واحد من الأسيتون. دوار. جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق. تجاهل العملاق تماما.إضافة مل واحد من الأسيتون. دوار. جهاز طرد مركزي في 15،000 دورة في الدقيقة لمدة خمس دقائق. تجاهل الناتنات الفائق.جاف عند درجة مئوية 37 بين عشية وضحاها. بعد حضانة ليلة واحدة، نقل إلى رف. أضف مل واحد من حمض الكبريتيك بنسبة 67٪. دوار.احتضان في 25 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة مع اهتزاز في وقت واحد. بعد ساعة واحدة حضانة، تأكد من بيليه يذوب تماما. نقل إلى رف.هذه هي الخطوة الأخيرة لاستخراج السليلوز. الآن العينات جاهزة لتخفيف العينة. لعينة التخفيف، استخدم 10 ميكرولتر من كل عينة من الخطوة السابقة وإضافة 490 ميكرولتر من الماء العقيم.كرر هذا لجميع العينات التجريبية. لإعداد منحنى معيار الجلوكوز، وإعداد مخزون جديد من واحد ملغ لكل مل الجلوكوز وإعداد صفر ميكروغرام إلى تركيزات 200 ميكروغرام بإضافة ملغ واحد لكل مل الجلوكوز في 20 زيادات ميكرولتر، وتصنع الحجم النهائي إلى مل واحد مع الماء العقيم. خذ 500 ميكرولتر من كل معيار معد في أنبوب غطاء المسمار وإضافة واحد مل 0.2٪ أرثرون.والآن العينات جاهزة للسداد إضافة مل واحد من anthrone أعدت حديثا. تخلط على الفور عن طريق الدوامة ونقلها إلى الجليد.كرر لجميع المعايير والعينات بنفس الطريقة. ثم نقل إلى كتلة درجة مئوية مسخن 100 لمدة 10 دقائق. بعد 10 دقائق حضانة، ونقل إلى الجليد واحتضان لمدة خمس دقائق على الجليد.بعد الحضانة، خذ 200 ميكرولتر من كل عينة في ثلاث نسخ متماثلة. كرر لكل من المعايير والعينات بنفس الطريقة. وتم تحميل لوحة محملة 96 بئرا في كاشف Multimode.باستخدام برنامج Smart Max Pro، قمنا بتعيين إعداد الفلتر إلى 620 نانومتر. نوع لوحة إلى نوع 96 جيدا. حدد كل منطقة القراءة.انقر فوق موافق. قرأ. قراءة لوحة. يمكنك الحصول على قراءات امتصاص كل من المعايير والعينات، والتي سيتم جمعها في ورقة إكسيل لمزيد من التحليل وتقدير محتوى السليلوز.يتم إعداد منحنى الجلوكوز القياسي باستخدام تركيزات الجلوكوز في ميكروغرام لكل مل على المحور x وقيم الامتصاص الطبيعية للتركيز المعني عند 620 نانومتر على المحور ص. نحصل على خط الانحدار مع قيم m و c في الرسم البياني المبعثر المرسوم الذي نستخدمه لتقدير محتوى السليلوز البلوري العينة. في الخطوة الأولى، بلغ متوسط قيم OD 620 نانومتر.ثم قمنا بتطبيع البيانات عن طريق طرح القيمة الفارغة. نحن نحسب تركيز الجلوكوز باستخدام الصيغة x يساوي OD ناقص c/m حيث نقوم بتوصيل قيم c و m من الخطوة السابقة لخط الانحدار في المنحنى القياسي. بما أن الحجم الإجمالي الذي تم استخدامه لإجراء الفحص للسحل هو 500 ميكرولتر، فإننا نقسمه على عامل التخفيف الثاني.وبما أن حجم العينة الذي تم استخدامه كان 10 ميكرولتر فقط، فسوف نقسم أكثر على 10 للحصول على ميكروجرام لكل تركيز ميكروليتر من الجلوكوز وهو ما يعادل ملغ لكل ميل مكعب من التركيز. ثم استخدمنا عامل الرطوبة 1.11 وهو كسب الرطوبة في هذه العملية. وأخيرا، نقوم بحساب النسبة المئوية لمحتوى السليلوز البلوري بقسمته على وزن جدار الخلية، الذي يقترب من خمسة ملغ، ونضربه ب 100 للحصول على النسبة المئوية.ثم قمنا بمتوسط محتوى السليلوز البلوري لثلاث نسخ بيولوجية للحصول على قيمة العينات الفردية ، والتي سيتم مقارنتها بمتوسط خط تجريبي آخر من ثلاث نسخ بيولوجية. ويمكن استخدام t-test لاختبار مستوى أهميتها. هنا في الجدول A، نعرض قيم الجدول للتركيز وOD المعنية في 620 نانومتر، والتي استخدمت كذلك لرسم رسم بياني مبعثر وخط انحدار مع قيم m و c التي استخدمت في C للحصول على اختلافات محتوى السليلوز بين الخطين التجريبيين.في الختام، تظهر كلتا العينتين اختلافات السليلوز. شكرا للمشاهدة.

Research

JoVE Journal

Environment

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

A Rapid and Efficient Method for Assessing Pathogenicity of Ustilago maydis on Maize and Teosinte Lines

طريقة سريعة وفعالة لتقييم الإمراض في أوستيلاغو مايديس على خطوط الذرة والتيوسينت

Maize is a major cereal crop worldwide. However, susceptibility to biotrophic pathogens is the primary constraint to increasing productivity. U. maydis is ...

Single-plant, Sterile Microcosms for Nodulation and Growth of the Legume Plant Medicago truncatula with the Rhizobial Symbiont Sinorhizobium meliloti

Single-plant, Sterile Microcosms for Nodulation and Growth of the Legume Plant Medicago truncatula with the Rhizobial Symbiont Sinorhizobium meliloti

واحد النبات، عوالم مصغرة العقيمة لNodulation ونمو النبات البقول<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; مع بالريزوبيا المتكافل<em&gt; Sinorhizobium meliloti</em

Rhizobial  bacteria form symbiotic, nitrogen-fixing nodules on the roots of compatible host  legume plants.  One  of the most well-developed model systems ...

Pretreatment of Lignocellulosic Biomass with Low-cost Ionic Liquids

المعالجة من Lignocellulosic الكتلة الحيوية مع منخفضة التكلفة أيوني السوائل

A number of ionic liquids (ILs) with economically attractive production costs have recently received growing interest as media for the delignification of ...

Ammonia Fiber Expansion (AFEX) Pretreatment of Lignocellulosic Biomass

Ammonia Fiber Expansion AFEX Pretreatment of Lignocellulosic Biomass

الأمونيا الألياف التوسع (AFEX) المعالجة المسبقة للالكتلة الحيوية Lignocellulosic

Lignocellulosic materials are plant-derived feedstocks, such as crop residues (e.g., corn stover, rice straw, and sugar cane bagasse) and purpose-grown ...

A Novel Method for the Pentosan Analysis Present in Jute Biomass and Its Conversion into Sugar Monomers Using Acidic Ionic Liquid

طريقة جديدة لتحليل بينتوسان الموجودة في الكتلة الأحيائية الجوت وتحويلها إلى أحادية السكر باستخدام السوائل الأيونية الحمضية

Recently, ionic liquids (ILs) are used for biomass valorization into valuable chemicals because of their remarkable properties such as thermal stability, ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

اختبار الإصابة بالنبات: الرش والجرح بوساطة التلقيح بمسببات الأمراض النباتية رمادية ماجنابورثي

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...

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

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

التحديد الكمي لمصنع البروتين للذوبان والهضم الكربوهيدرات المحتوى، استخدام الذرة (ميس زيا) كأنموذج

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

A Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) Assay for Rapid Identification of Bemisia tabaci

A Loop-mediated Isothermal Amplification LAMP Assay for Rapid Identification of Bemisia tabaci

مقايسة متحاور تضخيم (مصباح) بوساطة حلقة "التعرف السريع على" دراسة حيث

The whitefly Bemisia tabaci (Gennadius) is an invasive pest of considerable importance, affecting the production of vegetable and ornamental crops in many ...

BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of Nonvascular Cryptogams

BtM، Datalogger المفتوحة المصدر منخفضة التكلفة لتقدير محتوى الماء من كريبتوجامس نونفاسكولار

Communities of nonvascular cryptogams, such as mosses or lichens, are an important part of the Earth's biodiversity, contributing to the regulation of the ...

Sample Preparation Method of Scanning and Transmission Electron Microscope for the Appendages of Woodboring Beetle

طريقة إعداد عينة من المسح الضوئي وانتقال المجهر الإلكتروني لزوائد خنفساء الخشب

This report described sample preparation methods that scanning and transmission electron microscope observations, demonstrated by preparing appendages of ...