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

Bitki ve Toprak Bilimi Bölümü ve Pamuk A.Ş.'ye bu çalışmaya verdikleri kısmi destek için teşekkür ederiz.

1. Deneysel hazırlık
<ol><li>Kurutulmuş bitki malzemeyi ince bir toz haline getirin.</li>
	<li>Protein Çözünürlüğü Tamponu (PSB): 1 M Tris (pH 8.8), 0.5 M etilenediaminetetraasetik asit (EDTA) (pH 8.0) stok çözeltilerini hazırlayın ve otoklavlayın. Steril suda 50 mM Tris, 0,5 mM EDTA ve %10 sodyum dodecyl sülfat (SDS) konsantrasyonlarında bu stok çözeltilerinden taze PSB tamponu yapın.</li>
	<li>%70 etanol (v/v) 100 mL hazırlayın: %100 etanol 70 mL ve 30 mL steril su.</li>
	<li>100 mL metanol haz?...

<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>

Pamuk lifleri pamuklu elyaftan üretilen doğal liflerdir. Pamuk lifi, tekstil endüstrisindeki kapsamlı uygulamaları ile yüksek kristal selüloz içeriğine sahip ~% 95 selüloz içeriği2 olan tek bir hücredir31. Pamuk lifi ~ % 95 selüloz içerdiğinden, kristal selüloz içeriğinin tahmininin gösterimi için pamuk kök dokuları kullandık. Pamuk kök dokuları kristal selüloz içeriği bakımından orta derecede zengindir ve yaygın olarak bulunan bir bitki biyo...

Selüloz, hem birincil hem de ikincil hücre duvarlarında bulunan hücre duvarlarının birincil yük taşıyan bileşenidir. Hücre duvarı, bitki hücrelerini çevreleyen hücre dışı bir matristir ve öncelikle selüloz, lignin, hemiselüloz, pektin ve matris proteinlerinden oluşur. Bitki biyokütlesinin yaklaşık üçte biri selüloz1'dir ve güç, sertlik, hücre büyüme hızı ve yönü, hücre şekli bakımı ve biyotik ve abiyotik stresörlerden korunma sağlayarak bitki büyümesinde ve gelişmesinde önemli roller oynar. Pamuk lifi% 95 selüloz2 içeriği içerirken, ağaçlar bitki türlerine ve organ türlerine bağlı olarak selülozun% 40 ila% 50'sini içerir3. Selüloz, β-1,4 glikosidik bağ4ile birbirine bağlanan glikoz kalıntılarının bir disakkarit olan tekrarlayan selobioz ünitelerinden oluşur. Selülozik etanol bitki hücre duvarlarında bulunan selülozdan elde edilen glikozdan üretilir5. Selülozik lif, her mikro fibril'in 500-15000 glikoz monomerleri1,6ile çekirdek birim olarak hareket ettiği birkaç mikro fibrilden oluşur. Selüloz homopolimer plazma membran gömülü selüloz synthase kompleksleri (CSC'ler)1,7ile sentezlenmiştir. Bireysel selüloz synthase A (CESA) proteinleri glukan zincirlerini sentezler ve bitişik glukan zincirleri hidrojen bağları ile bağlanarak kristal selülozoluşturur 1,8. Selüloz, iki baskın formla çeşitli kristal formlarda bulunur, selüloz Iα ve selüloz Iβ yerel formlar olarak9. Daha yüksek bitkilerde selüloz Iβ formunda selüloz bulunurken, daha düşük bitki selülozu Iα formundabulunur 10,11. Genel olarak, selüloz bitki hücre duvarlarına güç ve sertlik vermede önemli bir rol oynar.
Birinci nesil biyoyakıtlar öncelikle gıda kaynakları olan mısır nişastası, kamış şekerleri ve pancar şekerlerinden üretilirken, ikinci nesil biyoyakıtlar gıda dışı bitki biyokütle hücre duvar malzemesinden biyoyakıt üretimine odaklanmaktadır12. Kristal selüloz içeriğinin doğru tahmini sadece selüloz biyosentezi ve hücre duvarı dinamikleri üzerine temel araştırmalar için değil, aynı zamanda uygulamalı biyoyakıt ve biyo ürünler araştırmaları için de önemlidir. Bitki biyokütlesinde selülozun tahmini için çeşitli yöntemler geliştirilmiş ve optimize edilmiştir ve Updegraff yöntemi selüloz tahmini için en yaygın kullanılan yöntemdir. Selüloz tahmini için bildirilen ilk yöntem 1908'de Cross ve Bevan tarafından13. Yöntem, sodyum sülfat ile alternatif klorlama ve ekstraksiyon prensibine dayanıyordu. Bununla birlikte, Cross ve Bevan yönteminin orijinal ve değiştirilmiş protokolleri tarafından elde edilen selüloz, önemli miktarda kslan ve mannans14'eek olarak lignin küçük fraksiyonlarının kirlenmesini gösterdi. Lignin ve hemiselülozları selüloz fraksiyonundan çıkarmak için yapılan çeşitli değişikliklere rağmen, Cross-Bevan yöntemi selülozla birlikte önemli miktarda mannan tuttu. Daha sonra Kurschner'in yöntemi selüloz çıkarmak için nitrik asit ve etanol kullanarak geliştirilmiştir15. Bu yöntemde total lignin ve pentosanların %75'inin çıkarıldığı ancak gerçek selüloz sonuçlarının Cross ve Bevan klorlama yöntemi ile tahmin edilenlerle aynı olduğu belirtilmiştir. Başka bir yöntem (Norman ve Jenkins) selüloz çıkarmak için metanol-benzen, sodyum sülfat ve sodyum hipoklorit kullanarak geliştirilmiştir16. Bu yöntem ayrıca lignin bazı fraksiyonunu da korudu (%3) ve selülozun doğru tahmin edilmesine yol açan önemli miktarda pentosan. Daha sonra, Kiesel ve Semiganowsky% 80 konsantre sülfürik asit kullanarak selülozu hidrolize etmek için farklı bir yaklaşım kullandılar ve hidrolizlenmiş azaltılmış şekerler Bertrand'ın yöntemi ile tahmin edildi17. Kiesel ve Semiganowsky'nin yöntemine dayanarak geliştirilen Waksman's ve Stevens18ve Salo 14 ,19 olmak üzere iki yöntem, önceki yöntemlere kıyasla % 4-5 daha az selüloz içeriği sağladı20.
Updegraff yöntemi, kristal selüloz içeriğinin tahmin edilmesi için en yaygın kullanılan yöntemdir. Bu yöntem ilk olarak Updegraff tarafından 1969 yılında selüloz ölçümü içintanımlanmıştır 21. Updegraff yöntemi Kurschner yöntemini (nitrik asit kullanımı), Kiesel ve Seminowsky yöntemlerini (selülozun sülfürik asit kullanarak glikoz monomerlerine hidrolizi) ve glikoz ve kristal selüloz içeriğinin basit kolorimetrik tahmini için Viles ve Silverman'ın antroni tahlilini entegre eder22. Bu yöntemin prensibi, daha fazla işleme ve tahmin için asetik/nitrik aside dirençli selüloz bırakan homojen bitki dokularından hemiselüloz ve lignin ortadan kaldırmak için asetik asit ve nitrik asit (Updegraff reaktifi) kullanılmasıdır15. Asetik/nitrik aside dirençli selüloz, selülozu glikoz monomerlerine kırmak için% 67 sülfürik asit ile tedavi edilir ve salınan glikoz monomerleri anthrone tahlil21,23. Prosedürü ve selüloz tahminini anthrone tahlil24ile basitleştirmek için orijinal Updegraff yönteminin çeşitli modifikasyonları kullanılmıştır. Genel olarak, bu yöntem beş aşamaya ayrılabilir. İlk aşamada, bitki malzemesi hazırlanır. İkinci aşamada, selüloz bitki hücre duvarlarının anahtar bileşeni olduğu için ham hücre duvarı toplam biyokütleden ayrılır. Daha sonra üçüncü fazda selüloz, Updegraff reaktifi ile tedavi ederek selüloz olmayan hücre duvarı bileşenlerinden ayrılır. Dördüncü evrede asetik/nitrik aside dirençli selüloz sülfürik asit tedavisi ile glikoz monomerlerine ayrılır. Selülozun sülfürik asit tedavisi, glikotik monomerlerin sülfürik asit ile reaksiyonundan 5-hidroksimetilfurfural bileşiklerin oluşumu ile sonuçlanır. Son olarak, son aşamada, anthrone önceki faz25'teüretilen furfural bileşik ile kaynatılarak yeşilimsi mavi bir kompleks oluşturur. Bu anthrone tabanlı kolorimetrik yöntem ilk olarak 1942 yılında Dreywood tarafından kullanılmıştır. Antroron, asidik koşullar altında 5-hidroksimetilfurfural gibi pentoz ve altıgen susuz ürünlerin furfural bileşiklerini tanımlayan bir boyadır. Altıgen ile reaksiyon pentozlara kıyasla yoğun bir renk ve daha iyi tepki üretir25. Bağlı glikoz miktarı 620 nm'de spektrofotometre emilimi ile ölçülür ve yeşilimsi mavi kompleksin yoğunluğu numunedeki şeker miktarı ile doğru orantılıdır. Ölçülen absorbans değerleri, numunenin glikoz konsantrasyonunu hesaplamak için bir glikoz standart eğri gerileme hattı ile karşılaştırıldı. Ölçülen glikoz içeriği, bitki biyokütlesinin selüloz içeriğini tahmin etmek için kullanılmıştır.

<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

Selüloz, fotosentez ve hücre duvarlarının ana yük taşıyan bileşeni tarafından üretilen dünyadaki en bol polimerdir. Hücre duvarı, güç, sertlik, hücre büyüme hızı ve yönü, hücre şekli bakımı ve biyotik ve abiyotik stresörlerden korunma sağlayarak bitki büyümesinde ve gelişmesinde önemli bir rol oynar. Hücre duvarı öncelikle selüloz, lignin, hemiselüloz ve pektin oluşur. Son zamanlarda bitki hücre duvarları ikinci nesil biyoyakıt ve biyoenerji üretimi için hedeflenmiştir. Özellikle, bitki hücre duvarının selüloz bileşeni selülozik etanol üretimi için kullanılır. Biyokütlenin selüloz içeriğinin tahmini, temel ve uygulamalı hücre duvarı araştırmaları için kritik öneme sahiptir. Updegraff yöntemi basit, sağlam ve bitki biyokütlesinin kristal selüloz içeriğinin tahmin edilmesi için en yaygın kullanılan yöntemdir. Updegraff reaktifi ile tedavi üzerine alkol çözünmeyen ham hücre duvarı fraksiyonu hemiselüloz ve lignin fraksiyonlarını ortadan kaldırır. Daha sonra, Updegraff reaktif dirençli selüloz fraksiyonu, selüloz homopolimerini monomerik glikoz birimlerine hidrolleştirmek için sülfürik asit tedavisine tabi tutulur. Çeşitli glikoz konsantrasyonları kullanılarak bir gerileme hattı geliştirilir ve deneysel örneklerde selüloz hidrolizi üzerine salınan glikoz miktarını tahmin etmek için kullanılır. Son olarak, selüloz içeriği kolorimetrik anthrone testine göre glikoz monomerlerinin miktarına göre tahmin edilmektedir.

Bu çalışma için yeşil evde yetişen pamuk bitkileri seçilmiştir. Selüloz içeriğinin karşılaştırmalı analizi için iki farklı deneysel pamuk çizgisi seçildi. Her deneysel çizgi için kök doku üç biyolojik kopyadan toplanmıştı. Toplam 500 mg doku homojenize edildi ve 20 mg'ı ham hücre duvarı ekstraksiyonu için kullanıldı. Daha sonra, selülozdan hemiselüloz ve lignin çıkarmak için Updegraff reaktif tedavisi için 5 mg ham hücre duvarı özü kullanılmıştır. Saflaştırılmış selül...

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

Updegraff yöntemi selüloz tahmini için en yaygın kullanılan yöntemdir. Bu gösterimin temel amacı, bitki biyokütle örneklerinde selüloz içeriğinin tahmini için ayrıntılı bir Updegraff protokolü sağlamaktır.

Updegraff Yöntemi Kullanılarak Bitki Biyokütlesinin Kristal Selüloz İçeriğinin Tahmini

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 ...

Burada, kristal selüloz içeriğinin tahmin edilmesi için dünyanın en yaygın kullanılan yöntemi olan Updegraff yöntemini gösteriyoruz. Selüloz temel olarak beta-1, 4 glikosidik bağlarla birbirine bağlı glikoz monomerlerinden oluşur. Bu protokolü beş aşamaya ayırdık.İlk aşamada bitki biyokütle malzemesini hazırlıyoruz. İkinci aşamada, ham hücre duvarını çıkarıyoruz. Üçüncü aşamada, Updegraff'ın numunelerimizden hemiselüloz ve lignin çıkarılmasına yardımcı olan asetik asit ve nitrik asitten oluşan Updegraff tedavisini kullanıyoruz.Dördüncü fazda glikoz monomerlerini üreten sülfürik asit yardımıyla asit hidrolizine tabi tutmaktadır. Son olarak, beşinci aşamada, kristal selüloz içeriğini tahmin etmek için anthrone testini kullanıyoruz. Bitki malzemesini seradan toplayın, suyla iyice yıkayın, iki gün boyunca hava kurutun, dokuyu ayırın ve dokuyu ayrı ayrı etiketlenmiş kaplara aktarın ve 10 gün boyunca 49 santigrat derecede inkübatörde kuluçkaya yatırın.Son olarak makas veya bıçak kullanarak parçalara bölün. Dokuyu dondurun ve düzgün toz haline ince öğütmek için harç ve pestle içine yükleyin veya alternatif olarak Dondurucu / Değirmen kullanın. Burada, Dondurucu / Değirmen kullanarak gösteriyoruz, bu yüzden doku örneklerimizi bu taşlama şişelerine yüklüyoruz ve Dondurucu / Değirmen'e yerleştiriyoruz ve üç döngü boyunca 10 CP hızını çalıştırıyoruz.Doku tozu burada gösterildiği gibi Falcon tüpünde toplanır. 20 mg doku tozunun ağırlığını ölçün ve önceden tartılmış iki mL tüpe aktarın. Proteinleri çıkarmak için bir mL protein çözünürlüğü tamponu ekleyin. girdap.15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj. Üstnatant atın. Bu adımı iki kez daha yineleyin.Tutulan peletin içine bir mL steril su ekleyin. girdap. 15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj. Bu adımı iki kez daha yineleyin.Tutulan peletin içine bir ML%70 etanol ekleyin. girdap. Önceden ısıtılmış 70 derecelik bir bloğa bir saat boyunca aynı anda sallanarak aktarın. Bir saatlik inkübasyondan sonra, beş dakika boyunca 15.000 RPM'de santrifüj yapın.Bu adımı bir kez daha yineleyin. Kaydedilen peletin için% 100 methylone bir mL ekleyin. girdap. 15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj.Bir mL kloroform metanol ekleyin. girdap. 15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj. Süpernatant atın ve bir mL aseton ekleyin. girdap.Oda sıcaklığında beş dakika kuluçkaya yaslanın. 15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj. Süpernatant'ı yeniden atın ve bir gecede 37 santigrat derecede havayla kurutun veya vakumla kurutarak devam edin.Numunelerinizi vakumlu kurutucuya yükleyin ve iki ila üç saat boyunca veya pelet tamamen kuruyana kadar kurulayın. Önceki adımdan elde edilen hücre duvarı ekstresinin beş mg'ını tartın. İki mL vidalı kapak tüpüne aktarın.Ayrıca bu noktada pozitif kontrol ekleyin. Bu amaçla iki mg Whatman filtre kağıdı kullanın. İki mL vidalı kapak tüpüne aktarın.Tartılan her hücre duvarı ekstresine 1,5 mL Updegraff reaktifi ekleyin. Girdap ve 30 dakika önceden ısıtılmış bir blokta 100 santigrat derecede kuluçkaya yaslanın. 30 dakika kuluçkadan sonra bir rafa aktarın.10 dakika boyunca bankta soğumasını bekleyin. 10 dakika boyunca 15.000 RPM'de santrifüj. Peletin rahatsız etmeden süpernatant atın.Bir mL steril su ekleyin. girdap. 10 dakika boyunca 15.000 RPM'de santrifüj. Süpernatantın 500 mikrolitresini atın.Bir mL aseton ekleyin. girdap. 15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj. Üstndan birinin bir mL'sini atın.Bir mL aseton ekleyin. girdap. 15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj. Üsttant tamamen atın.Bir mL aseton ekleyin. girdap. 15,000 RPM'de 5 dakika santrifüj. Üstnatant atın.Bir gecede 37 santigrat derecede kurutun. Bir gecelik bir kuluçkadan sonra, bir rafa aktarın. %67 sülfürik asit bir mL ekleyin. girdap.Aynı anda sallanarak bir saat boyunca 25 santigrat derecede kuluçkaya yatır. Bir saatlik inkübasyondan sonra, peletin tamamen çözüldüğünden emin olun. Rafa aktarın.Bu selüloz ekstraksiyonunun son adımıdır. Şimdi numuneler numune seyreltme için hazır. Numune seyreltme için, önceki adımdaki her numuneden 10 mikrolitre kullanın ve 490 mikrolitre steril su ekleyin.Tüm deneysel örnekler için bunu tekrarlayın. Glikoz standart eğrisi hazırlığı için, mL glikoz başına bir mg taze stok hazırlayın ve 20 mikroliter artışlarla mL glikoz başına bir mg ekleyerek 200 mikrogram konsantrasyonlarına sıfır mikrogram hazırlayın ve son hacmi steril su ile bir mL'ye oluşturun. Bir vidalı kapak tüpüne hazırlanan her standarttan 500 mikroliter alın ve bir mL% 0.2 anthrone ekleyin.Ve şimdi numuneler bir kron tahlil için hazır. Yeni hazırlanmış bir mL anthrone ekleyin. Girdapla hemen karıştırın ve buza aktarın.Tüm standartlar ve numuneler için aynı şekilde tekrarlayın. Ardından 10 dakika boyunca önceden ısıtılmış 100 derecelik bir bloğa aktarın. 10 dakika kuluçkadan sonra, buza aktarın ve buzda beş dakika kuluçkaya yatır.Kuluçkadan sonra, her numuneden 200 mikrolitreyi üç kopya halinde alın. Hem standartlar hem de numuneler için aynı şekilde tekrarlayın. Ve dolu bir 96 kuyu plakası multimode dedektörüne yüklendi.Smart Max Pro programını kullanarak filtre ayarını 620 nanometre olarak ayarladık. Plaka tipi 96 kuyu tipine. Tüm okuma alanını seçin.Tamam'ı tıklatın. okumak. Tablayı oku. Selüloz içeriğinin daha fazla analizi ve tahmini için Excel sayfasında toplanacak olan hem standartların hem de örneklerin absorbans okumalarını elde edersiniz.Glikoz standart eğrisi, x ekseninde mL başına mikrogram olarak glikoz konsantrasyonları ve y ekseninde 620 nanometrede ilgili konsantrasyonun normalleştirilmiş absorbans değerleri kullanılarak hazırlanır. Örnek kristal selüloz içeriğini tahmin etmek için kullandığımız çizilmiş dağılım grafiğinde m ve c değerlerine sahip regresyon çizgisini elde ediyoruz. İlk adımda, 620 nanometrede OD değerlerinin ortalamasını aldık.Ve sonra boş değeri çıkararak verileri normalleştirdik. Standart eğrideki regresyon çizgisinin önceki adımından c ve m değerlerini taktığımız x formülünün OD eksi c/m'ye eşit olduğunu kullanarak glikoz konsantrasyonunu hesaplıyoruz. Anthrone test için kullanılan toplam hacim 500 mikrolitre olduğundan, seyreltme faktörü iki ile böleriz.Kullanılan örnek hacmi sadece 10 mikrolitre olduğundan, mL konsantrasyonu başına mg'a eşit olan mikrolitre glikoz konsantrasyonu başına mikrogram elde etmek için 10'a daha fazla böleceğiz. Ve sonra işlemdeki nem kazancı olan nem faktörü 1.11'i kullandık. Ve son olarak, yüzde kristal selüloz içeriğini, beş mg'a yakın olan hücre duvarı ağırlığıyla bölerek hesaplıyoruz ve yüzdeyi elde etmek için 100 ile çarpıyoruz.Daha sonra, üç biyolojik kopyanın kristal selüloz içeriğinin ortalamasını adlaarak bireysel örneklerin değerini elde ettik, bu da üç biyolojik kopyanın başka bir deneysel çizgi ortalamasıyla karşılaştırılacak. Ve t-testi, önem düzeylerini test etmek için kullanılabilir. Burada, A tablosunda, konsantrasyonun tablo değerlerini ve ilgili OD'yi 620 nanometrede gösteriyoruz, bu da iki deneysel çizgi arasındaki selüloz içerik farklılıklarını elde etmek için C'de kullanılan m ve c değerleriyle bir dağılım grafiği ve bir gerileme çizgisi çizmek için daha fazla kullanıldı.Sonuç olarak, her iki örnek de selüloz farklılıklarını göstermektedir. İzlerken teşekkürler.

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

Ustilago maydis'in Mısır ve Teosinte Hatlarında Patojenitesini Değerlendirmek İçin Hızlı ve Verimli Bir Yöntem

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

Nodülasyona ve Baklagil Bitki Büyüme için tek-bitki, Steril Mikrokozmoslar<em&gt; Medicago truncatula</em&gt; Rhizobial Symbiont ile<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

Düşük maliyetli İyonik Sıvılar ile Lignoselülozik Biyokütle tedavi öncesi

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

Amonyya Lif Genleşme (AFEX) Lignoselülozik Biyokütle Ön Arıtma

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

Pentosan analizi için yeni bir yöntem mevcut Jüt biyokütle ve şeker monomerleri asidik iyonik sıvı kullanarak içine onun dönüşüm

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

Bitki enfeksiyon Test: Sprey ve bitki patojeni Magnaporthe Grisea ile aşı yara-aracılı

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

Bitki çözünür Protein ve sindirilebilir karbonhidrat içeriği, Mısır (Zea mays) kullanarak bir suret olarak miktarının

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

Bir döngü-aracılı izotermal amplifikasyon (lamba) tahlil hızlı teşhis edilmesi için kullanılan Bemisia tabaci

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, Nonvascular Cryptogams su içeriği tahmin etmek için bir düşük maliyetli açık kaynak Datalogger

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

Woodboring Böceği uzantıları için Tarama ve İletim Elektron Mikroskobu Örnek Hazırlama Yöntemi

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