Name: estimation of crystalline cellulose content of plant biomass using the updegraff method
Uploaded: 2021-05-15T14:00:00
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私たちは、この研究の部分的なサポートのために植物土壌科学とコットン社の部門に感謝します。

1. 実験準備
<ol><li>乾燥した植物材料を細かい粉末に粉砕します。</li>
	<li>タンパク質可溶化バッファー (PSB): 1 M トリス (pH 8.8)、0.5 M エチレンジアミンテトラ酢酸 (EDTA) (pH 8.0) のストック溶液を準備し、それらをオートクレーブします。50 mMトリス、0.5 mM EDTA、10%のドデシル硫酸ナトリウム(SDS)を滅菌水中で最終的な濃度で、これらのストック溶液から新鮮なPSBバッファーを作ります。</li>
	<li>70...

<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>

綿繊維は綿実から生み出される天然繊維です。綿繊維は、繊維工業31における広範な用途を有する高結晶セルロース含有量を有するセルロース含有量2〜95%のセルロースを有する単一細胞である。綿繊維は、約95%のセルロースを含み、結晶セルロース含有量の推定の実証に綿根組織を用いた。綿根組織は、結晶セルロース含有量が適度に豊富であり、一般的?...

セルロースは、セルウォールの一次耐荷重成分で、一次セル壁と第二次セル壁の両方に存在します。細胞壁は植物細胞を取り囲む細胞外マトリックスであり、主にセルロース、リグニン、ヘミセルロース、ペクチン、マトリックスタンパク質で構成されています。植物バイオマスの約3分の1はセルロース1であり、強さ、剛性、細胞増殖の速度と方向、細胞形状維持、生物および無生物的ストレッサーからの保護を提供することにより、植物の成長と開発において重要な役割を果たしています。綿繊維は95%セルロース2含み、一方、樹木は植物種および臓器タイプ3に応じてセルロースの40%〜50%を含む。セルロースは、セロビオースの反復単位から構成され、β-1,4グリコシド結合により接続されたグルコース残基の二糖体4。セルロース系エタノールは、植物細胞壁5に存在するセルロースに由来するグルコースから製造される。セルロース繊維は、各マイクロフィブリルが500-15000グルコースモノマー1,6を有するコアユニットとして作用するいくつかのマイクロフィブリルから構成される。セルロースホモポリマーは、セルロース合成錯体(CSC)1,7の細胞膜埋め込みセルロース合成錯体によって合成される。個々のセルロース合成酵素A(CESA)タンパク質は、グルカン鎖と隣接するグルカン鎖を合成し、水素結合により結合して結晶セルロース1,8を形成する。セルロースは、2つの主要な形態を有する数種類の結晶形で存在する、セルロースIα及びセルロースIβを天然型9として挙げる。高等植物では、セルロースIβ型にセルロースが存在し、一方、低い植物のセルロースはIα形態10,11に存在する。全体的に、セルロースは、植物細胞壁に強度と剛性を付与する上で重要な役割を果たしています。
第一世代のバイオ燃料は、主に食料源であるトウモロコシデンプン、サトウキビ糖、ビート糖から製造され、第二世代のバイオ燃料は非食品植物バイオマス電池壁材料12からのバイオ燃料生産に焦点を当てている。結晶セルロース含有量の正確な推定は、セルロース生合成や細胞壁ダイナミクスの基礎研究だけでなく、応用バイオ燃料やバイオ製品の研究にも重要です。植物バイオマスにおけるセルロースの推定に向けて様々な方法が開発され、最適化されており、セルロース推定法として最も広く使用されているUpdegraff法です。セルロース推定の最初の報告された方法は、1908年13年にクロスとベバンによってであった。この方法は、硫酸ナトリウムによる代替塩素化および抽出の原理に基づいていた。しかしながら、CrossおよびBevan法の原本および改変プロトコルによって得られたセルロースは、かなりの量のキシランおよびマンナン14に加えて、リグニンの小さい分画の汚染を示した。セルロース分画からリグニンとヘミセルロースを除去するためにいくつかの変更にもかかわらず、クロスベバン法はセルロースと一緒にマンナンのかなりの量を保持しました。後に、クルシュナーの方法は、セルロース15を抽出するために硝酸とエタノールを採用することによって開発された。この方法では、総リグニンとペントサンの75%が除去されたが、真のセルロースの結果は、クロスとベバンの塩素化方法によって推定されたものと同じであると述べた。別の方法(ノーマンとジェンキンス)は、メタノールベンゼン、硫酸ナトリウム、および次亜塩素酸ナトリウムを使用してセルロース16を抽出することによって開発された。この方法はまた、リグニンの一部を保持しました (3%)セルロースの正確な推定につながるペントサンのかなりの量。その後、KieselとSemiganowskyは、80%の濃硫酸を用いてセルロースを加水分解する別のアプローチを用い、加水分解還元糖をベルトランの方法17によって推定した。2つの方法は、キーゼルとセミガノフスキーの方法に基づいて開発されたワクスマンとスティーブンス18とサロ14、19、また、以前の方法20と比較して4〜5%少ないセルロース含有量を生み出した。
Updegraff法は、結晶セルロース含有量の推定に最も広く使用されている方法です。この方法は、1969年21年にセルロースの測定のためにUpdegraffによって最初に説明された。Updegraff法は、クルシュナー法(硝酸の使用)、キーゼル法およびセミノフスキー法(硫酸を用いたグルコースモノマーへのセルロースの加水分解)をいくつかの改変と統合し、グルコースおよび結晶セルロース含有量の単純な着色推定のためのVilesとシルバーマンの即位アッセイを統合する。この方法の原理は、酢酸および硝酸(Updegraff試薬)を使用して、ヘミセルロースおよびリグニンを均質化した植物組織から排除し、さらに処理および推定のために酢酸/硝酸耐性セルロースを残す。酢酸/硝酸耐性セルロースは、セルロースをグルコースモノマーに分解するために67%の硫酸で処理され、放出されたグルコースモノマーは、即位アッセイ21、23によって推定される。元のUpdegraff法のいくつかの変更は、即位アッセイ24による手順およびセルロース推定を簡素化するために使用された。大まかに言えば、この方法は5つのフェーズに分けることができる。第1段階では、植物材料が調製される。第2段階では、セルロースが植物細胞壁の重要な構成要素であるため、粗細胞壁はバイオマス全体から分離される。後に、第3段階において、セルロースはUpdegraff試薬で処理することにより非セルロース細胞壁成分から分離される。第4段階では、酢酸/硝酸耐性セルロースは硫酸処理によりグルコース単量体に分解される。セルロースの硫酸処理は、グルコースモノマーと硫酸の反応から5-ヒドロキシメチルフルフラール化合物の生成をもたらす。最後に、最後の段階では、即位は、前のフェーズ25で生成されたフルフラール化合物で沸騰することによって緑がかった青い複合体を生成する。この即位の色測定法は、1942年にドレイウッドによって初めて使用されました。アントロンは、5-ヒドロキシメチルフルフラールなどの脱水物、酸性条件下でペントースおよびヘキソーゼのフルフラール化合物を識別する色素です。ヘキソスとの反応は、ペントース25と比較して強烈な色と良い応答を生成します。結合グルコースの量は、620nmの分光光度計の吸光度で測定され、緑がかった青色錯体の強度は、試料中の糖の量に直接比例する。測定された吸光度値をグルコース標準曲線回帰線と比較し、試料のグルコース濃度を算出した。測定したグルコース含有量を使用して、植物バイオマスのセルロース含有量を推定した。

<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

セルロースは、光合成によって生成される地球上で最も豊富なポリマーであり、細胞壁の主な耐荷重成分です。細胞壁は、強さ、剛性、細胞増殖の速度と方向、細胞形状維持、および生物および無生物性ストレッサーからの保護を提供することにより、植物の成長と開発に重要な役割を果たしています。細胞壁は主にセルロース、リグニン、ヘミセルロースおよびペクチンで構成される。近年、植物細胞壁は第二世代バイオ燃料とバイオエネルギー生産を目標としている。具体的には、植物細胞壁のセルロース成分がセルロース系エタノールの製造に用いられる。バイオマスのセルロース含量の推定は、基本的な応用細胞壁の研究に不可欠です。Updegraff法は、植物バイオマスの結晶セルロース含有量の推定に、シンプルで堅牢で最も広く使用されている方法です。Updegraff試薬による処理時のアルコール不溶性粗細胞壁分率は、ヘミセルロースおよびリグニン画分を排除する。その後、Updegraff試薬耐性セルロース画分を硫酸処理を施し、セルロースホモポリマーを単量グルコース単位に加水分解する。回帰直線は、ブドウ糖の様々な濃度を使用して開発され、実験サンプル中のセルロース加水分解時に放出されるグルコースの量を推定するために使用されます。最後に、セルロース含有量は、色分け制即位アッセイによるグルコースモノマーの量に基づいて推定される。

緑の家で栽培された綿の植物がこの研究のために選ばれました。セルロース含量の比較分析のために、2種類の実験用コットンを選択した。各実験ラインについて、3つの生物学的複製物から根組織を採取した。合計500mgの組織を均質化し、20mgの粗細胞壁抽出に使用した。その後、5mgの粗細胞壁抽出物を、セルロースからヘミセルロースおよびリグニンを除去するUpdegraff試薬処理に使用した。?...

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

Updegraff法はセルロース推定に最も広く用いられている方法です。本デモの主な目的は、植物バイオマスサンプル中のセルロース含有量を推定するための詳細なUpdegraffプロトコルを提供することです。

Updegraff法による植物バイオマスの結晶セルロース含有量の推定

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 ...

ここでは、結晶セルロース含有量の推定に世界で最も広く使用されているUpdegraff法を例示します。セルロースは、基本的にはβ-1、4グリコシド結合によって結合したグルコースモノマーで構成されています。このプロトコルを5つのフェーズに分けた。第1段階では、植物バイオマス材料を調製する。第2段階では、粗細胞壁を抽出する。第3段階では、Updegraffがサンプルからヘミセルロースとリグニンの除去に役立つ酢酸と硝酸で構成されているUpdegraff処理を使用します。第4段階では、グルコースモノマーを生成する硫酸の助けを借りて酸加水分解を行います。最後に、第5段階では、結晶セルロース含有量を推定するために、即位アッセイを使用します。温室から植物材料を収集し、水で十分に洗浄し、2日間空気乾燥し、組織を分離し、組織を個別に標識された容器に移し、インキュベーターで49°Cで10日間インキュベートします。最後に、はさみや刃を使って切り取ります。均一な粉末に細かく粉砕するための組織とモルタルと害虫に負荷を凍結するか、または代わりにフリーザー/ミルを使用してください。ここでは、冷凍庫/ミルを使用してデモンストレーションを行うので、これらの粉砕バイアルに組織サンプルをロードし、フリーザー/ミルに入れて、3サイクルで10 CP速度を実行します。組織粉末は、ここに示すようにファルコンチューブに集められます。組織粉末の20mgの重量を量り、予め計量された2つのmLチューブに移す。タンパク質の可溶化バッファーの 1 つの mL を追加して、タンパク質を除去します。渦動。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。上清を捨てます。この手順をさらに 2 回繰り返します。保持されたペレットに滅菌水1mLを加えます。渦動。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。この手順をさらに 2 回繰り返します。70%エタノールの1 MLを保持ペレットに加えます。渦動。1時間同時に揺れる予熱70度の摂氏ブロックに移します。1時間のインキュベーション後、遠心分離機を15,000 RPMで5分間行う。この手順をもう一度繰り返します。保存したペレットに、100%メチロンの1mLを加える。渦動。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。1 mLのクロロホルムメタノールを加えます。渦動。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。上清を捨て、1mLのアセトンを加えます。渦動。室温で5分間インキュベートします。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。上清を再捨て、空気は一晩摂氏37度でそれらを乾燥させるか、真空乾燥によって継続します。サンプルを真空乾燥機に積み込み、2~3時間、またはペレットが完全に乾燥するまで空気乾燥します。前工程から得られた細胞壁抽出物の5mgを秤量する。2つのmLスクリューキャップチューブに移します。また、この時点で正のコントロールを含めます。その目的のためにWhatmanフィルターペーパーの2mgを使用してください。2つのmLスクリューキャップチューブに移します。各計量細胞壁抽出物に1.5 mLのUpdegraff試薬を加えます。渦を、予熱されたブロックで摂氏100度で30分間インキュベートする。30分のインキュベーションの後、ラックに移します。ベンチで10分間冷まします。遠心分離機を15,000 RPMで10分間行う。ペレットを邪魔することなく上清を捨てます。滅菌水を1mL加えます。渦動。遠心分離機を15,000 RPMで10分間行う。上清の500マイクロリットルを捨てる。アセトンを1mL追加します。渦動。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。上清のmLを1個捨てます。アセトンを1mL追加します。渦動。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。上清を完全に捨てよ。アセトンを1mL追加します。渦動。遠心分離機で15,000 RPMで5分間。上清を捨てます。一晩摂氏37度で乾燥。1泊のインキュベーションの後、ラックに移します。67%の硫酸の1 mLを加えます。渦動。摂氏25度で1時間、同時に揺れ動く。1時間のインキュベーションの後、ペレットが完全に溶解していることを確認してください。ラックに転送します。これはセルロース抽出の最終ステップです。これでサンプル希釈の準備が整いました。サンプル希釈の場合は、前のステップから各サンプルの10マイクロリットルを使用し、滅菌水の490マイクロリットルを追加します。すべての実験サンプルに対してこれを繰り返します。グルコース標準曲線調製物の場合、1 mLグルコースに1mgの新鮮なストックを調製し、20マイクロリットル単位で1mg/mLグルコースを1mgずつ添加して0マイクログラムから200マイクログラム濃度に調製し、最終体積を無菌水で1mLにします。スクリューキャップチューブに用意された各標準の500マイクロリットルを取り、1 mL 0.2%の玉座を追加します。そして今、サンプルは即位アッセイの準備ができています。準備したての王位の1つのmLを追加します。渦をかいてすぐに混ぜ、氷に移します。すべての標準とサンプルについても同じ方法で繰り返します。その後、予熱した摂氏100度のブロックに10分間移します。10分のインキュベーションの後、氷に移し、氷の上で5分間インキュベートします。インキュベーション後、各サンプルの200マイクロリットルを3回の複製で取ります。同じ方法で、標準とサンプルの両方に対して繰り返します。そして、ロードされた96ウェルプレートは、マルチモード検出器にロードされました。スマートマックスプロプログラムを使用して、フィルタ設定を620ナノメートルに設定しました。プレートタイプは96ウェルタイプに。すべての読み取り領域を選択します。[OK] をクリックします。読む。プレートを読んでください。セルロース含有量のさらなる分析と推定のためにExcelシートに収集される標準とサンプルの両方の吸光度測定値を取得します。グルコース標準曲線は、x軸上のmL当たりのマイクログラムのグルコース濃度と、y軸上の620ナノメートルでのそれぞれの濃度の正規化された吸光度値を用いて調製される。サンプル結晶セルロースの含有量を推定するために使用するプロットされた散布図のmとcの値を持つ回帰線を取得します。最初のステップでは、620ナノメートルでのOD値を平均化しました。次に、空白の値を減算してデータを正規化しました。式xを用いてグルコース濃度を計算し、ODマイナスc/mに等しく、標準曲線の回帰直線の前のステップからcとmの値を差し込みます。即位アッセイに使用された総体積は500マイクロリットルなので、希釈因子2で割ります。使用されたサンプル量はわずか10マイクロリットルであったため、さらに10分け、10マイクログラムのグルコース濃度当たりマイクログラムを得ます。そして、その過程で水分が得られる水分係数1.11を使用しました。そして最後に、5mgに近い細胞壁の重量で割って結晶セルロースのパーセントを計算し、パーセントを得るために100を掛けます。次に、3つの生物学的複製物の結晶セルロース含有量を平均して個々のサンプルの値を取得し、3つの生物学的複製の別の実験ライン平均と比較する。t検定を使用して、その重要性のレベルをテストすることができます。ここで表Aでは、620ナノメートルの濃度とそれぞれのODの表値を示し、2本の実験線間のセルロース含量差を得るためにCで使用されたmおよびc値を用いた散布図および回帰線をプロットするためにさらに用いた。結論として、両方のサンプルはセルロースの違いを示す。見てくれてありがとう。

Research

JoVE Journal

Environment

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

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トウモロコシとテオシンテ線における ウスチラゴ の病原性を評価するための迅速かつ効率的な方法

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

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根粒とマメ科植物の成長のための単一の植物、滅菌マイクロコズム<em&gt;ウマゴヤシtruncatula</em&gt;根粒共生と<em&gt;シノリゾビウム根粒</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

低コストのイオン液体でリグノセルロース系バイオマスの前処理

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

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アンモニア繊維膨張(AFEX)リグノセルロース系バイオマスの前処理

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

ペントサン解析手法ジュート バイオマスと酸性イオン液体を用いた糖モノマーへの変換に存在

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

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植物感染試験: スプレーと傷を介した植物病原体イネいもち病菌接種

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

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植物性の水溶性タンパク質と消化性炭水化物含量の手本として使用してトウモロコシ (トウモロコシ) の定量化

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

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タバココナジラミの迅速同定のループ介在増幅法 (LAMP) アッセイ

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

東京三菱銀行、導管隠花植物の水量を推定する低コストのオープン ソース データロガー

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

木管化カブトムシの付属物の走査型および透過型電子顕微鏡の試料調製方法

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