Name: estimation of plant biomass lignin content using thioglycolic acid (tga)
Uploaded: 2021-07-24T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Estimation of Plant Biomass Lignin Content using Thioglycolic Acid TGA at JoVE.com

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

1. Bitki örneklerinin hazırlanması
<ol><li>Seradan iki aylık pamuk bitkilerini toplayın (Şekil 1A).</li>
	<li>Bitkinin etrafındaki toprağı gevşeterek toprağı ve kökleri sağlam yanal köklerle ayırmak için bitki saksılarını hafifçe çevirin (Şekil 1B).</li>
	<li>Toplanan bitkileri, tüm kiri temizlemek için suyla dolu tepsilerde iyice yıkayın (kök örnekleri için) (Şekil 1C).</li>
	<li>Ayrılmış kök, k...

<ol>
	<li>Freudenberg, K., Neish, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Constitutionand Biosynthesis of Lignin. , 129 (1968).</li><li>Chio, C., Sain, M., Qin, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin+utilization:+A+review+of+lignin+depolymerization+from+various+aspects.">Lignin utilization: A review of lignin depolymerization from various aspects.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 107, 232-249 (2019).</li><li>Sun, Z., Fridrich, B., de Santi, A., Elangovan, S., Barta, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bright+Side+of+Lignin+Depolymerization:+Toward+New+Platform+Chemicals.">Bright Side of Lignin Depolymerization: Toward New Platform Chemicals.</a> Chemical Reviews. 118, 614-678 (2018).</li><li>Xu, F., Sun, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Cereal Straw as a Resource for Sustainable Biomaterials and Biofuels. , 9-47 (2010).</li><li>Liu, Q., Luo, L., Zheng, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignins:+Biosynthesis+and+Biological+Functions+in+Plants.">Lignins: Biosynthesis and Biological Functions in Plants.</a> International Journal of Molecular Sciences. 19, 335 (2018).</li><li>Ithal, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Developmental+transcript+profiling+of+cyst+nematode+feeding+cells+in+soybean+roots.">Developmental transcript profiling of cyst nematode feeding cells in soybean roots.</a> Molecular Plant-Microbe Interactions. 20, 510-525 (2007).</li><li>Moura, J. C. M. 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=Abiotic+and+Biotic+Stresses+and+Changes+in+the+Lignin+Content+and+Composition+in+Plants.">Abiotic and Biotic Stresses and Changes in the Lignin Content and Composition in Plants.</a> Journal of Integrative Plant Biology. 52, 360-376 (2010).</li><li>Vanholme, R., Morreel, K., Ralph, J., Boerjan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin+engineering.">Lignin engineering.</a> Current Opinion In Plant Biology. 11, 278-285 (2008).</li><li>Lupoi, J. S., Singh, S., Parthasarathi, R., Simmons, B. A., Henry, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+innovations+in+analytical+methods+for+the+qualitative+and+quantitative+assessment+of+lignin.">Recent innovations in analytical methods for the qualitative and quantitative assessment of lignin.</a> Renewable and Sustainable Energy Reviews. 49, 871-906 (2015).</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>Shrotri, A., Kobayashi, H., Fukuoka, A., Song, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advances in Catalysis. 60, 59-123 (2017).</li><li>Brunow, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biorefineries-Industrial Processes and Products: Status Quo and Future Directions. 2, 151-163 (2008).</li><li>Constant, 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=New+insights+into+the+structure+and+composition+of+technical+lignins:+a+comparative+characterisation+study.">New insights into the structure and composition of technical lignins: a comparative characterisation study.</a> Green Chemistry. , (2016).</li><li>Shimada, N., Tsuyama, T., Kamei, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Determination+of+Thioglycolic+Acid+Lignin+for+Various+Biomass+Samples.">Rapid Determination of Thioglycolic Acid Lignin for Various Biomass Samples.</a> Mokuzai Gakkaishi. 65, 25-32 (2019).</li><li>Li, X., Weng, J. K., Chapple, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+biomass+through+lignin+modification.">Improvement of biomass through lignin modification.</a> The Plant Journal: For Cell and Molecular Biology. 54, 569-581 (2008).</li><li>Ponnusamy, V. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+on+lignin+structure,+pretreatments,+fermentation+reactions+and+biorefinery+potential.">A review on lignin structure, pretreatments, fermentation reactions and biorefinery potential.</a> Bioresource Technology. 271, 462-472 (2019).</li><li>Hatfield, R., Fukushima, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+Lignin+Be+Accurately+Measured.">Can Lignin Be Accurately Measured.</a> Crop Science. 45, 832-839 (2005).</li><li>Bolker, H., Somerville, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultraviolet+spectroscopicstudies+of+lignin+in+solid+state.+I.+Isolated+lignin+preparations.">Ultraviolet spectroscopicstudies of lignin in solid state. I. Isolated lignin preparations.</a> Tappi Journal. 72, 826-829 (1962).</li><li>Fergus, B. J., Goring, D. A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+distribution+of+lignin+in+birchwood+as+determined+by+ultraviolet+microscopy.">The distribution of lignin in birchwood as determined by ultraviolet microscopy.</a> Holzforschung. 24, 118-124 (1970).</li><li>Schultz, T. P., Templeton, M. C., McGinnis, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+determination+of+lignocellulose+by+diffuse+reflectance+Fourier+transform+infrared+spectrometry.">Rapid determination of lignocellulose by diffuse reflectance Fourier transform infrared spectrometry.</a> Analytical Chemistry. 57, 2867-2869 (1985).</li><li>Dence, C. W., Lin, S. Y., Dence, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Determination+of+Lignin.">The Determination of Lignin.</a> Methods in Lignin Chemistry. , (1992).</li><li>Adler, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin+chemistry-past,+present+and+future.">Lignin chemistry-past, present and future.</a> Wood Science and Technology. 11, 169-218 (1977).</li><li>Brinkmann, K., Blaschke, L., Polle, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+different+methods+for+lignin+determination+as+a+basis+for+calibration+of+near-infrared+reflectance+spectroscopy+and+implications+of+lignoproteins.">Comparison of different methods for lignin determination as a basis for calibration of near-infrared reflectance spectroscopy and implications of lignoproteins.</a> Journal of Chemical Ecology. 28, 2483-2501 (2002).</li><li>Pandey, M. P., Kim, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin+Depolymerization+and+Conversion:+A+Review+of+Thermochemical+Methods.">Lignin Depolymerization and Conversion: A Review of Thermochemical Methods.</a> Chemical Engineering &amp; Technology. 34, 29-41 (2011).</li><li>Moreira-Vilar, F. C., 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=The+acetyl+bromide+method+is+faster,+simpler+and+presents+best+recovery+of+lignin+in+different+herbaceous+tissues+than+Klason+and+thioglycolic+acid+methods.">The acetyl bromide method is faster, simpler and presents best recovery of lignin in different herbaceous tissues than Klason and thioglycolic acid methods.</a> PLoS One. 9, 110000 (2014).</li><li>Hatfield, R. D., Grabber, J., Ralph, J., Brei, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+the+Acetyl+Bromide+Assay+To+Determine+Lignin+Concentrations+in+Herbaceous+Plants:+Some+Cautionary+Notes.">Using the Acetyl Bromide Assay To Determine Lignin Concentrations in Herbaceous Plants: Some Cautionary Notes.</a> Journal of Agricultural and Food Chemistry. 47, 628-632 (1999).</li><li>Suzuki, 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=High-throughput+determination+of+thioglycolic+acid+lignin+from+rice.">High-throughput determination of thioglycolic acid lignin from rice.</a> Plant Biotechnology. 26, 337-340 (2009).</li><li>Nakatsubo, F., Tanahashi, M., Higuchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acidolysis+of+Bamboo+Lignin+II+:+Isolation+and+Identification+of+Acidolysis+Products.">Acidolysis of Bamboo Lignin II : Isolation and Identification of Acidolysis Products.</a> Wood research. 53, 9-18 (1972).</li><li>Aro, T., Fatehi, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Production+and+Application+of+Lignosulfonates+and+Sulfonated+Lignin.">Production and Application of Lignosulfonates and Sulfonated Lignin.</a> ChemSusChem. 10, 1861-1877 (2017).</li><li>Frei, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lignin:+Characterization+of+a+Multifaceted+Crop+Component.">Lignin: Characterization of a Multifaceted Crop Component.</a> The Scientific World Journal. 2013, 436517 (2013).</li><li>Lora, J. H., Glasser, W. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Industrial+Applications+of+Lignin:+A+Sustainable+Alternative+to+Nonrenewable+Materials.">Recent Industrial Applications of Lignin: A Sustainable Alternative to Nonrenewable Materials.</a> Journal of Polymers and the Environment. 10, 39-48 (2002).</li><li>Wang, R., Zhou, B., Wang, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+on+the+Preparation+and+Application+of+Lignin-Derived+Polycarboxylic+Acids.">Study on the Preparation and Application of Lignin-Derived Polycarboxylic Acids.</a> Journal of Chemistry. 2019, 5493745 (2019).</li><li>Welker, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineering+Plant+Biomass+Lignin+Content+and+Composition+for+Biofuels+and+Bioproducts.">Engineering Plant Biomass Lignin Content and Composition for Biofuels and Bioproducts.</a> Energies. 8, 7654-7676 (2015).</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=Global+bioenergy+potential+from+high-lignin+agricultural+residue.">Global bioenergy potential from high-lignin agricultural residue.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 109, 4014-4019 (2012).</li><li>Brinkmann, K., Blaschke, L., Polle, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Different+Methods+for+Lignin+Determination+as+a+Basis+for+Calibration+of+Near-Infrared+Reflectance+Spectroscopy+and+Implications+of+Lignoproteins.">Comparison of Different Methods for Lignin Determination as a Basis for Calibration of Near-Infrared Reflectance Spectroscopy and Implications of Lignoproteins.</a> Journal of Chemical Ecology. 28, 2483-2501 (2002).</li><li>Moreira-Vilar, F. C., 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=The+Acetyl+Bromide+Method+Is+Faster,+Simpler+and+Presents+Best+Recovery+of+Lignin+in+Different+Herbaceous+Tissues+than+Klason+and+Thioglycolic+Acid+Methods.">The Acetyl Bromide Method Is Faster, Simpler and Presents Best Recovery of Lignin in Different Herbaceous Tissues than Klason and Thioglycolic Acid Methods.</a> PLoS One. 9, 110000 (2014).</li><li>Iwaasa, A. D., Beauchemin, K. A., Acharya, S. N., Buchanan-Smith, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+stage+of+maturity+and+growth+cycle+on+shearing+force+and+cell+wall+chemical+constituents+of+alfalfa+stems.">Effect of stage of maturity and growth cycle on shearing force and cell wall chemical constituents of alfalfa stems.</a> Canadian Journal of Animal Science. 76, 321-328 (1996).</li><li>Arai-Sanoh, Y., 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=Genotypic+Variations+in+Non-Structural+Carbohydrate+and+Cell-Wall+Components+of+the+Stem+in+Rice,+Sorghum,+and+Sugar+Vane.">Genotypic Variations in Non-Structural Carbohydrate and Cell-Wall Components of the Stem in Rice, Sorghum, and Sugar Vane.</a> Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. , 1105072478 (2011).</li></ol>

Lignin bitki büyümesinde ve gelişmesinde önemli bir rol oynamaktadır ve son zamanlarda biyoyakıt, biyoenerji ve biyoürün uygulamaları için kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Lignin, tüm vasküler bitki ikincil hücre duvarlarında depolanan aromatik bileşikler bakımından zengindir. Ahşap panel ürünleri, biyo dispersantlar, flokülantlar, poliüretan köpükler ve devrekartları reçinelerinde29,30,31gibi çeşitli end?...

Lignin, bitki hücre duvarlarının hayati yük taşıyan bileşenlerinden biridir ve Dünya'daki en bol ikinci polimerdir1. Kimyasal olarak, lignin aromatik polimerlerin doğal yenilenebilir kaynağını oluşturan ve biyomalzemelerin sentezini oluşturan yüksek moleküler ağırlıklı karmaşık fenolik bileşiklerden oluşan çapraz bağlı bir heteropolimerdir2,3. Bu doğal polimer bitki büyümesi, gelişimi, hayatta kalma, mekanik destek, hücre duvarı sertliği, su taşıma, mineral taşıma, konaklama direnci, doku ve organ gelişimi, enerji birikimi ve biyotik ve abiyotik gerilmelerden korunmada önemli roller oynar4,5,6,7. Lignin öncelikle üç farklı monolignoldan oluşur: fenil propanoid yolundan elde edilen iğne yapraklı, sinapil ve p-coumaryl alkoller8,9. Lignin miktarı ve monomerlerin bileşimi bitki türlerine, doku / organ tipine ve bitki gelişiminin farklı aşamalarına göre değişir10. Lignin, kaynak ve monolignol bileşimine göre geniş ölçüde yumuşak ağaç, sertağaç ve çim lignin olarak sınıflandırılır. Softwood öncelikle% 4 p-coumaryl ve% 1 sinapil alkol ile% 95 iğne yapraklı alkolden oluşur. Sertağaç eşit oranlarda iğne yapraklı ve sinapil alkollere sahipken, çim lignin çeşitli oranlarda iğne yapraklı, sinapil ve p-coumaryl alkollerden oluşur11,12. Monomerlerin bileşimi, hücre duvarının lignin mukavemetini, ayrışmasını ve bozulmasını ve moleküler yapıyı, dallanmayı ve diğer polisakkaritlerle çapraz bağlantıyı belirlediği için kritik öneme sahiptir13,14.
Lignin araştırmaları, düşük maliyeti ve yüksek bolluğu nedeniyle yiyecek arama, tekstil endüstrileri, kağıt endüstrileri ve biyoetanol, biyoyakıt ve biyo-ürünler için önem kazanmaktadır15,16. Lignin ölçülmesi için enstrümantal yöntemler (örneğin, yakın kızılötesi (NIR) spektroskopisi, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi ve ultraviyole (UV) spektrofotometrisi) ile birlikte çeşitli kimyasal yöntemler (örneğin, asetil bromür, asit deterjanları, Klason ve kalıcıoksidasyon)kullanılmıştır. Lignin analiz yöntemleri genellikle elektromanyetik radyasyon, gravimetri ve çözünürlük esas alınarak sınıflandırılır. Elektromanyetik radyasyonla lignin tahmininin arkasındaki prensip, belirli dalga boylarında ışığı emdiği lignin kimyasal özelliğine dayanıyordu. Bu sonuçlar lignin karbonhidratlardan daha güçlü bir UV emiciliğe sahip olduğu ilkesine dayanarak tahmin edilmiştir. 1962'de Bolker ve Somerville, ahşaptaki lignin içeriğini tahmin etmek için potasyum klorür peletleri kullandılar18. Bununla birlikte, bu yöntem, lignin olmayan fenolik bileşiklerin varlığı ve uygun bir yok olma katsayısının bulunmaması nedeniyle otsu örneklerden lignin içeriğinin tahmininde sakıncalara sahiptir. 1970 yılında Fergus ve Goring, Guaiacyl ve Şırınil bileşik emilim maksimasının 280 nm ve 270 nm'de olduğunu ve bu sayede Bolker ve Somerville yönteminin yok olma katsayısı sorununu düzelttik19. Daha sonra, fenolikleri karakterize etmek için son derece hassas bir teknik olan kızılötesi spektroskopi, az miktarda bitki biyokütle örnekleri ile lignin tahmini için de kullanılmıştır. Bu teknolojinin bir örneği, dağınık yansıtıcı Fourier dönüşüm spektrofotometrisiydi. Ancak bu yöntem, UV yöntemine benzer uygun bir standart yok20. Daha sonra lignin içeriği NIRS (kızılötesi spektroskopiye yakın) ve NMR (nükleer manyetik rezonans spektroskopisi) tarafından tahmin edildi. Bununla birlikte, bu yöntemlerde dezavantajlar vardır, lignin kimyasal yapısını değiştirmezler, saflığınıkorurlar 20.
Gravimetrik Klason yöntemi, odunsu sapların lignin tahmini için doğrudan ve en güvenilir analitik yöntemdir. Gravimetrik lignin tahmininin temeli, lignin olmayan bileşiklerin hidroliz /çözünürlüğü ve gravimetri için çözünmeyen lignintoplanmasıdır 21. Bu yöntemde, karbonhidratlar lignin kalıntısı20,22çıkarmak için konsantre H 2 SO4 ile biyokütlenin hidrolizi ileçıkarılır. Bu yöntemle tahmin edilen lignin içeriği asit çözünmeyen lignin veya Klason lignin olarak bilinir. Klason yönteminin uygulanması bitki türüne, doku tipine ve hücre duvarı tipine bağlıdır. Tanenler, polisakkaritler ve proteinler gibi lignin dışı bileşenlerin değişken miktarlarda bulunması, asit çözünmeyen / çözünür lignin içeriğinin tahmininde orantılı farklılıklara neden olur. Bu nedenle, Klason yöntemi sadece odunsu saplar17,23gibi yüksek lignin içerikli biyokütlenin lignin tahmini için önerilir. Asetil bromür (AcBr), asit çözünmeyen lignin ve tiyoglikolik asit (TGA) gibi çözünürlük yöntemleri, lignin içeriğinin çeşitli bitki biyokütle kaynaklarından tahmin edilmesi için en sık kullanılan yöntemlerdir. Kim ve arkadaşları, çözünerek lignin çıkarılması için iki yöntem belirledi. İlk yöntem lignin çözünmeyen bir kalıntı olarak çözünmeyen bir kalıntı olarak ayıklanırken, ikinci yöntem çözünür fraksiyonda lignin ayırır, çözünmeyen kalıntı olarak selüloz ve hemiselüloz bırakır24.
Çözünürlük esasına dayalı lignin tahmininde kullanılan benzer yöntemler tiyoglikolik asit (TGA) ve asetil bromür (AcBr)yöntemleridir 25. Hem TGA hem de asetil bromür yöntemleri, çözünür lignin emiciliğini 280 nm'de ölçerek lignin içeriğini tahmin ediyor; ancak, AcBr yöntemi lignin çözünürlüğü sürecinde xylans bozulur ve lignin içeriğinde yanlış bir artış gösterir26. Tiyoglikolat (TGA) yöntemi, TGA ile lignin benzil alkol gruplarının tiyoether gruplarıyla spesifik bağlanmaya bağlı olduğu için daha güvenilir bir yöntemdir. TGA bağlı lignin HCl kullanılarak asidik koşullar altında çökelmez ve lignin içeriğinin emiciliği 280 nm27olarak tahmin edilir. TGA yöntemi, daha az yapısal modifikasyon, çözünür bir lignin tahmini şekli, lignin olmayan bileşenlerden daha az parazit ve TGA ile spesifik bağlanma nedeniyle lignin kesin tahmini gibi ek avantajlara sahiptir.
Bu TGA yöntemi, lignin içerik tahmini için kullanılan bitki biyokütle örneğinin türüne göre değiştirilmiştir. Burada, lignin içeriğini tahmin etmek için hızlı TGA pirinç pipetleri27 yöntemini pamuklu dokulara modifiye ettik ve uyarladık. Kısaca, kurutulmuş toz bitki örnekleri proteinleri ve alkol çözünür fraksiyonunu çıkarmak için protein çözünürlüğü tamponuna ve metanol ekstraksiyonuna tabi tutuldu. Alkol çözünmeyen kalıntısı Asidik koşullarda TGA ve çökelme lignin ile tedavi edildi. Ticari bambu lignin kullanılarak lignin standart eğrisi oluşturulmuş ve bir regresyon çizgisi (y = mx+c) elde edildi. "x" değeri 280 nm'de lignin ortalama emiş değerlerini kullanırken, pamuk bitkisi biyokütle örneklerinde bilinmeyen lignin konsantrasyonunu hesaplamak için regresyon hattından "m" ve "c" değerleri girildi. Bu yöntem beş aşamaya ayrılmıştır: 1) bitki örneklerinin hazırlanması; 2) örnekleri su ve metanol ile yıkamak; 3) pelet TGA ve asit ile tedavi lignin çökeltmek için; 4) lignin yağışı; ve 5) numunenin standart eğri hazırlama ve lignin içeriği tahmini. İlk iki aşama öncelikle bitki malzemesi hazırlamaya ve ardından alkol çözünmeyen malzemeyi elde etmek için su, PSB (protein çözünürlüğü tamponu) ve metanol ekstraksiyonlarına odaklanır. Daha sonra TGA (tiyoglikolik asit) ve HCl ile tedavi edilerek üçüncü fazda lignin ile kompleks oluşturuldu. Sonunda, HCl, emiciliğini 280 nm28olarak ölçmek için sodyum hidroksitte çözünen lignin çökeltmek için kullanıldı.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>BioSpectrophotometer kinetic</td>
			<td>Eppendorf kinetic</td>
			<td>6136000010</td>
			<td>For measuring absorbance at 280 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>5424</td>
			<td>For centrifuging&#160; samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Commercial bamboo lignin</td>
			<td>Aldrich</td>
			<td>1002171289</td>
			<td>Used in the preparation of the standard curve</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Distilled water</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>16690382</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Falcon tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>734-0448</td>
			<td>Containers for solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freezer mill</td>
			<td>Spex Sample Prep</td>
			<td>68-701-15</td>
			<td>For fine grinding of plant tissue samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Heat block/ Thermal mixer</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>13527550</td>
			<td>For temperature controlled steps during lignin extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hotplate stirrer</td>
			<td>Walter</td>
			<td>WP1007-HS</td>
			<td>Used for preparation of solutions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hydrochloric acid (HCL)</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>221677</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>150152633</td>
			<td>For thorough drying of plant tissue samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Measuring scale</td>
			<td>Mettler toledo</td>
			<td>30243386</td>
			<td>For measuring plant tissue weight, standards and microfuge tubes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methanol (100 %)</td>
			<td>Fischer Scientific</td>
			<td>67-56-1</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microfuge tubes (2 mL)</td>
			<td>Microcentrifuge</td>
			<td>Z628034-500EA</td>
			<td>Containers for extraction of lignin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plant biomass gerinder</td>
			<td>Hanchen</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>Used for crushing dried samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH meter</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>AE150</td>
			<td>Measuring pH for solutions prepared for lignin extraction</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Temperature controlled incubator/oven</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>15-015-2633</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thioglycolic acid (TGA)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>68-11-1</td>
			<td>Used in the protocol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vacuum dryer</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22820001</td>
			<td>Used for drying samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vortex mixer</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>3340001</td>
			<td>For proper mixing of samples</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

estimation of plant biomass lignin content using thioglycolic acid (tga)

Lignin, selülozdan sonra dünya üzerindeki en bol ikinci polimer olan doğal bir polimerdir. Lignin esas olarak bitki ikincil hücre duvarlarında birikir ve öncelikle önemli endüstriyel öneme sahip üç monolignoldan oluşan aromatik bir heteropolimerdir. Lignin bitki büyümesinde ve gelişmesinde önemli bir rol oynar, biyotik ve abiyotik streslerden ve hayvan yemi, ahşap ve endüstriyel lignin ürünlerinin kalitesinde korur. Lignin içeriğinin doğru tahmini, hem lignin biyosentezinin temel anlayışı hem de biyokütlenin endüstriyel uygulamaları için gereklidir. Tiyoglikolik asit (TGA) yöntemi, bitki biyokütleslerindeki toplam lignin içeriğini tahmin etmek için son derece güvenilir bir yöntemdir. Bu yöntem, alkali koşullarda çözünür ve asidik koşullarda çözünmeyen lignin benzil alkol grupları ile tiyoetherler oluşturarak lignin içeriğini tahmin eder. Toplam lignin içeriği, ticari bambu ligninden oluşturulan standart bir eğri kullanılarak tahmin edilir.

Farklı dokulardaki lignin içeriklerindeki farklılıklar için iki farklı pamuk deneysel çizgisi karşılaştırıldı. Her numunenin çıkarılan lignin içeriği 280 nm olarak ölçüldü ve ilgili absorbans değerleri kaydedildi. Her biyolojik yinelemenin ortalama absorbans değerleri lignin standart eğrisinin regresyon çizgisi ile karşılaştırıldı (Tablo 2, Şekil 3C). Regresyon çizgisi, y = mx + c, çıkarılan deneysel çizgilerin bilinmeyen lignin içeriğ...

Watch this Scientific Journal Video about Estimation of Plant Biomass Lignin Content using Thioglycolic Acid TGA at JoVE.com

Estimation of Plant Biomass Lignin Content using Thioglycolic Acid TGA

Burada, otsu bitki biyokütlesinde lignin içeriğinin tahmin edilmesi için değiştirilmiş bir TGA yöntemi sunuyoruz. Bu yöntem lignin ile belirli tiyoether bağları oluşturarak lignin içeriğini tahmin eder ve lignin içeriği tahmini için nispeten küçük bir örnek gerektirdiğinden Klason yöntemine göre bir avantaj sunar.

Tiyoglikolik Asit (TGA) Kullanılarak Bitki Biyokütle Lignin İçeriğinin Tahmini

Lignin is a natural polymer that is the second most abundant polymer on Earth after cellulose. Lignin is mainly deposited in plant secondary cell walls ...

Lignin, üç monolignoldan oluşan karmaşık bir heteropolimerdir. Selülozun yanında yeryüzündeki en bol ikinci polimerdir. Burada lignin içeriğinin tahmin edilmesi için en güvenilir yöntem olan tiyoglikolik asit yöntemini gösteriyoruz.Bu yöntem, lignin tiyoether bağları yoluyla tiyoglikolik aside bağlanması prensibine dayanır. Ayrıca, bu protokolü beş aşamaya ayırdık. İlk aşamada bitki malzemesini hazırlıyoruz.İkinci aşamada, alkol çözünmeyen ekstraktını izole ediyoruz. Üçüncü fazda tiyoglikolik asit ve asidik koşullar kullanarak lignin çökeltiyoruz. Dördüncü aşamada endüstriyel bambu lignin kullanarak lignin standart eğrisini hazırlıyoruz.Son olarak, beşinci aşamada, dördüncü aşamada hazırlanan standart eğriyi kullanarak lignin içeriğini tahmin ediyoruz. Bitki materyali toplanır, kökleri ayırmak için saksıları çevirir, suda iyice yıkanır, iki gün boyunca hava kurutulur, etiketli kaplara aktarılır ve bir hafta ila 10 gün boyunca 49 derecelik inkübatörde inkübe edilir. Makas kullanılarak, doku daha fazla 1 mm ila 3 mm boyutlarda parçalar halinde kesilir.Alternatif olarak, bitki dokularını ezmek için biyokütle öğütücü kullanılır. Kök dokusunu kullanın Biyokütle öğütücüsünü açın, ezilmiş tozu önceden etiketlenmiş kaplara toplayın. Benzer şekilde, kök doku ve yaprak dokusu için tekrarlayın.Ezilmiş toz, daha sonra dondurucu değirmenine yerleştirilen taşlama vazosuna yüklenir ve dondurucu değirmenini üç döngü boyunca 10 CP hızında çalıştırır. Zemin dokusu tozunun 20 mg'ını tartın ve önceden yapılmış bir 2ml tüpe aktarın. Laboratuvar defterinizdeki boş tüpü ve tüpe, doku tozunu ve doku tozunu not edin.60 derecelik açık tüpleri bir saat boyunca kuluçkaya yatırın. Kuluçkadan sonra, 10 dakika boyunca 15.000 RPM'de her örnek girdap santrifüjüne 1,8 ml su ekleyin. Süpernatant 1.8 ml metanol ekleyin atın.Vortex ve 15.000 RPM'de 10 dakika boyunca inkübasyon santrifüjden sonra 20 dakika boyunca önceden ısıtılmış 60 derecelik bir blokta kuluçkaya yatır. Bu adımı bir kez daha yineleyin. Santrifüjlemeden sonra süpernatantı atın ve peletleri vakum kurutucuda iki ila üç saat veya palet tamamen kuruyana kadar kurutun.Sonunda lignin içeriğinin tahmini için laboratuvar not defterinizdeki her tüpün ağırlığını ölçün ve kaydedin. Ayrıca bu noktada pozitif kontrol endüstriyel bambu lignin üç taraflı 0.5 mg ila 4 mg arasında ekleyin. Her örnek Girdap'a yüz mikrolitre glikolik asit ile birlikte 1 ml 3 normal hidroklorik asit ekleyin ve 3 saat boyunca 80 santigrat derecede kuluçkaya yatırın.3 saat sonra kuluçka bunları bir rafa aktarın ve 10 dakika soğumasını bekleyin. daha sonra 10 dakika boyunca 15.000 RPM'de santrifüjleyin. Santrifüjlemeden sonra, çözeltinin rengi böyle görünür.Üstnatant atın. 1 ml su ekleyin. Vortex Santrifüj 15,000 RPM'de 10 dakika.Üstnatant atın. 1 ml 1 normal sodyum hidroksit ekleyin. Girdap ve bir gecede 37 derecelik shaker'da kuluçkaya yaslan.Bir gecede kuluçkadan sonra tüpleri 15.000 RPM'de 10 dakika santrifüjleyin. Süpernatant taze önceden etiketlenmiş 2 ml tüpleri aktarın, süpernatant içine 200 mikrolitre konsantre hidroklorik asit ekleyin. Burada gösterildiği gibi nazik bir ters çevirme ile karıştırın.Onları buzdolabında bir gecede 4 santigrat derecede kuluçkaya yatırın. Kuluçka santrifüjünden sonra 15.000 RPM'de 10 dakika boyunca. Üstnatant atın.1 ml sodyum hidroksit ekleyin. Girdap ve oda sıcaklığında 10 ila 15 dakika çalkalayıcıda kuluçkaya yatırın. Absorbans okumalarını toplamak için spektrofotometre kullanın 280 nanometre, Lignin çökeltilmiş sodyum hidroksitte çözüldüğünden 2 mikrolitre sodyum hidroksit boş olarak alın.Boşluğu sıfıra indir. Benzer şekilde, örnekler için tekrarlayın. Laboratuvar not defterinizdeki absorbans okumalarını toplamak için her numuneden iki mikrolitre kullanın.Üç teknik çoğaltma için her örnek için üç okuma alın. İlk sütunda örnek numarası var. İkinci sütunda, R1, R2, R3'ün bir deneysel çizginin üç biyolojik tekrarını temsil ettiği biyolojik çoğalmalarımız var.Üçüncü sütunda ise 280 nanometrede elde edilen emiciliğin ortalamasını aldık. Dördüncü sütundaki lignin içeriğini, x'in ortalama OD olduğu, .m ve c değerlerinin hazırlanan standart eğrinin regresyon çizgisinden çizildiği y=mx-c formülünü kullanarak hesapladık. Beşinci kol metanol ve su yıkamadan sonraki ağırlıktır.Yani mg'da lignin içeriğinin tahmin edilmesi için kullanılan yol budur. Bu nedenle, altıncı sütundaki lignin içeriğinin mg'ı başına değeri elde etmek için dördüncü sütunda elde edilen değeri beşinci sütuna böleriz. Ve bu değer gram hücre başına duvar ağırlığı elde etmek için 1000 ile çarpılır.Ve yüzde lignin içeriği, bu değerin 1000'e bölünmesi ve 100 ile çarparak hesaplanır. Son olarak, lignin içeriğindeki farklılıkları anlamak için bir çubuk grafik şeklinde başka bir deneysel çizginin ortalaması ile karşılaştırılacak her deneysel hattın üç biyolojik replikinin lignin ortalamasını alarak ortalama lignin elde ediyoruz. Ayrıca, önem düzeylerini test etmek için öğrenci t-testi uygulayabiliriz.A sütununda, ticari bambu ligninimiz ve daha sonra TGA'dan önce alınan bambu lignin ağırlığı ve 280 nanometrede ilgili absorbans okumaları vardır. A tablosundaki bu değerler, B sütununda dağınık bir grafik çizmek için kullanılmıştır, bu da bize m ve c değerleriyle gerileme çizgisi verir. C'de standart eğri kullanılarak elde edilen değerleri karşılaştırdık ve endüstriyel bambu lignin deneysel çizgisi bir ve iki bar grafiği şeklinde karşılaştırıldı ve sonuç olarak birbirleri arasında fark gösteriyorlar.

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Estimation of Plant Biomass Lignin Content using Thioglycolic Acid (TGA)

High-throughput Screening of Carbohydrate-degrading Enzymes Using Novel Insoluble Chromogenic Substrate Assay Kits

Yeni çözünmez Kromojenik altyapı deneyiyle kitleri kullanılarak karbonhidrat parçalayıcı Enzimlerin yüksek verimli tarama

Carbohydrates active enzymes (CAZymes) have multiple roles in vivo and are widely used for industrial processing in the biofuel, textile, detergent, paper ...

Combining Raman Imaging and Multivariate Analysis to Visualize Lignin, Cellulose, and Hemicellulose in the Plant Cell Wall

Bitki Hücresi Duvarında Lignin, Selüloz ve Hemiselülozu Görselleştirmek için Raman Görüntüleme ve Çok Değişkenli Analizin Birleştirilmesi

The application of Raman imaging to plant biomass is increasing because it can offer spatial and compositional information on aqueous solutions. The ...

Determination of the Glycogen Content in Cyanobacteria

Siyanobakterlerde Glikojen İçeriğinin Belirlenmesi

Cyanobacteria accumulate glycogen as a major intracellular carbon and energy storage&#160;during photosynthesis. Recent developments in research have ...

High Throughput, Absolute Determination of the Content of a Selected Protein at Tissue Levels Using Quantitative Dot Blot Analysis (QDB)

High Throughput, Absolute Determination of the Content of a Selected Protein at Tissue Levels Using Quantitative Dot Blot Analysis QDB

Yüksek işlem hacmi, mutlak nicel nokta kullanarak doku düzeyleri, seçili bir Protein içeriği tayini Blot Analizi (QDB)

Lacking a convenient, quantitative, high throughput immunoblot method for absolute determination of the content of a specific protein at cellular and ...

Spectrophotometric Determination of Phycobiliprotein Content in Cyanobacterium Synechocystis

Spectrophotometric Determination of Phycobiliprotein Content in Cyanobacterium Synechocystis

Cyanobacterium Synechocystis Phycobiliprotein içeriğinde spektrofotometrik tayini

This is a simple protocol for the quantitative determination of phycobiliprotein content in the model cyanobacterium Synechocystis. Phycobiliproteins are ...

Affinity Purification of Chloroplast Translocon Protein Complexes Using the TAP Tag

Kloroplast Translocon Protein kompleksleri dokunun etiketini kullanarak benzeşme arıtma

Chloroplast biogenesis requires the import of thousands of nucleus-encoded proteins into the plastid. The import of these proteins depends on the ...

Using High Content Imaging to Quantify Target Engagement in Adherent Cells

Yüksek içeriği hedef nişan yapisan hücrelerdeki ölçmek için Imaging kullanarak

Quantitating the interaction of small molecules with their intended protein target is critical for drug development, target validation and chemical probe ...

Using In Vitro Fluorescence Resonance Energy Transfer to Study the Dynamics Of Protein Complexes at a Millisecond Time Scale

Protein kompleksleri milisaniyelik zaman ölçekte dinamikleri çalışmaya vitro Floresans rezonans enerji transferi içinde kullanma

Proteins are the primary operators of biological systems, and they usually interact with other macro- or small molecules to carry out their biological ...

Identifying Amino Acid Overproducers Using Rare-Codon-Rich Markers

Nadir-Codon zengin Işaretçileri kullanarak amino asit Overüreticiler tanımlama

To satisfy the ever-growing market for amino acids, high-performance production strains are needed. The amino acid overproducers are conventionally ...

Measuring Interactions between Fluorescent Probes and Lignin in Plant Sections by sFLIM Based on Native Autofluorescence

Floresan Problar ve Lignin Bitki Kesitlerinde Doğal Otofloresan Dayalı SFLIM Ile Etkileşimlerinin Ölçülmesi

In lignocellulosic biomass (LB), the activity of enzymes is limited by the appearance of non-specific interactions with lignin during the hydrolysis ...