ラベルフリーその場でイメージング
Summary
共焦点ラマン顕微鏡法に基づく方法は、ラベルフリー植物細胞壁中のリグニンの可視化と異なる組織、試料や種の木質化の比較に支払うよう提示される。
Abstract
会議増大するエネルギーを安全に要求し、効率的に地球規模の課題です。そのため、費用対効果の高い、持続可能な解決策を見つけるように努めるバイオ燃料生産の研究は、局所および重要な課題となっています。リグノセルロース系バイオマスは、液体バイオ燃料〜1-6の変換のためのバイオマスの主な情報源になろうとしています。しかし、費用対効果的かつ効率的にこれらの植物細胞壁の材料の反抗劣化はバイオ燃料や化学物質4の生産で使用するための大きな障害となって提示。特に、リグニン、複雑で不規則なポリフェニルプロパノイドヘテロポリマーは、リグノセルロース系バイオマスの収穫後の脱構築に問題となる。バイオ燃料用のバイオマスの変換の例では、それは発酵7の単糖を生成することを目的とプロセスの糖化を抑制する。工業用の植物バイオマスの有効利用は、実際には植物の細胞壁がlignifiedされる範囲に大きく依存している。リグニンの除去はコストがかかり、制限因子8、リグニンは、したがって、細胞壁の変換を改善するために重要な植物の品種改良と遺伝子工学の対象となっている。
植物細胞壁の木質化の正確な急速な特性評価を可能にする分析ツールは、繁殖集団の多数を評価するためにますます重要になる。このようなリグニンなどのネイティブコンポーネントの分離のための抽出手順は、重要な化学的および構造的な変更が9月11日をもたらし、必然的に破壊的です。 現場の方法で分析化学は、このようにリグノセルロース系材料の組成および構造解析のための非常に貴重なツールです。ラマン顕微鏡は、レーザー光子のエネルギーのシフトは分子振動に関連しているレーザー、からそのように、単色光の非弾性またはラマン散乱に依存し、試料の固有のラベルフリーの分子"フィンガープリント"を提示する手法である。ラマン顕微鏡は、天然状態に近いの化学組成と分子構造についての洞察を与えて、最小限のサンプル調製で非破壊で比較的安価な測定値を手に入れることができます。共焦点ラマン顕微鏡による化学イメージングは、以前は木材の細胞壁12-14にセルロースとリグニンの空間分布の可視化のために使用されています。これらの以前の結果に基づいて、我々は最近、野生型およびリグニン欠損トランスジェニックポプラtrichocarpa（ブラックコットンウッド）の幹木材15に木質化を比較するためにこの方式を採用している。 1600、1,700 cm -1に 、リグニンの信号強度と局在との間のスペクトル領域でのリグニンのラマンバンドが16,17の分析は、 その場でマッピングした。我々のアプローチは、リグニン含有量の違い、ローカライズ、および化学組成を可視化。最近では、我々は18のサブμmである横方向の解像度を持つシロイヌナズナの細胞壁ポリマーのラマンイメージングを示した。ここでは、この方法は、染色や組織の標識せずに植物細胞壁中のリグニンの可視化と異なる組織、試料や種の木質化の比較を得た提示されます。
Protocol
Discussion
リグノセルロース系材料は、階層と構造と組成の両方に関して不均一である。詳細な特性評価のために化学物質過敏症を持っている分析ツール、空間分解能、およびネイティブのコンテキストでこれらの材料についての洞察を与えることが望ましいです。記載された方法は、リグニンと天然状態の近くでサンプルを染色またはラベリングすることなくサブミクロンである空間分解能を持つリ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は、実りのコラボレーションと有用な議論をアンドリューキャロル、ブライトChaibang、Purbashaサルカール（エネルギーバイオサイエンス研究所、バークレー校）、Bahramパービン（ローレンスバークレー国立研究所）とヴィンセントL.チェンマイ（ノースカロライナ州立大学）を感謝。この作品は、エネルギーバイオサイエンス研究所によってサポートされていました。分子ファウンドリーで仕事は契約番号DE – AC02 – 05CH1123下で、米国エネルギー省の科学局、基礎エネルギー科学局によってサポートされていました。
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| microscope slides | ||||
| cover slips | ||||
| D2O | ||||
| nail polish | ||||
| immersion oil | ||||
| tweezers | ||||
| pointed brush | ||||
| microtome | ||||
| confocal Raman microscope |
References
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