Sans étiquette In situ de lignification dans les parois des cellules végétales
Summary
Une méthode basée sur la microscopie confocale Raman est présenté qui offre sans étiquette de visualisation de la lignine dans les parois des cellules végétales et la comparaison de la lignification dans les différents tissus, d'échantillons ou d'espèces.
Abstract
Réunion de l'énergie demande croissante en toute sécurité et est efficace une urgence planétaire. Par conséquent, la recherche sur la production de biocarburants, qui vise à trouver des solutions rentables et durables est devenue une tâche d'actualité et critique. La biomasse lignocellulosique est en passe de devenir la principale source de biomasse pour la conversion en biocarburants liquides 1-6. Cependant, la réticence de ces matières végétales paroi cellulaire à la dégradation rentable et efficace présente un obstacle majeur pour leur utilisation dans la production de biocarburants et de produits chimiques 4. En particulier, la lignine, un complexe et irrégulière poly-phénylpropanoïde hétéropolymère, devient problématique à l'après-récolte déconstruction de la biomasse lignocellulosique. Par exemple dans la conversion de la biomasse pour les biocarburants, il inhibe la saccharification dans les processus visant à produire des sucres simples pour la fermentation 7. L'utilisation efficace de la biomasse végétale à des fins industrielles est en effet largement tributaire de la mesure dans laquelle la paroi cellulaire végétale est lignifiée. L'élimination de la lignine est un facteur limitant coûteux et 8 et de la lignine est donc devenu une clé de l'amélioration des plantes et de cibler le génie génétique en vue d'améliorer la conversion paroi cellulaire.
Des outils analytiques qui permettent la caractérisation précise rapide de lignification des parois cellulaires des plantes de plus en plus important pour évaluer un grand nombre de populations d'oiseaux nicheurs. Procédures d'extraction pour l'isolement des composants natifs tels que la lignine sont inévitablement destructeur, entraînant chimiques importantes et des modifications structurelles 9-11. Analyse chimique des méthodes in situ sont donc des outils précieux pour la caractérisation de la composition et la structure de matériaux lignocellulosiques. Microscopie Raman est une technique qui s'appuie sur la diffusion inélastique ou Raman de la lumière monochromatique, comme celle d'un laser, lorsque l'évolution de l'énergie des photons laser est liée à des vibrations moléculaires et présente une valeur intrinsèque sans étiquette moléculaire "empreinte digitale" de l'échantillon . Microscopie Raman peut se permettre des mesures non destructives et relativement bon marché avec une préparation minimale de l'échantillon, ce qui donne un aperçu de la composition chimique et la structure moléculaire dans un proche état natif. Imagerie chimique par microscopie confocale Raman a été précédemment utilisé pour la visualisation de la distribution spatiale de la cellulose et la lignine dans les parois cellulaires du bois 12-14. Basé sur ces résultats antérieurs, nous avons récemment adopté cette méthode pour comparer la lignification de type sauvage et de la lignine déficientes transgéniques Populus trichocarpa (peuplier) tige de bois 15. L'analyse des bandes Raman lignine 16,17 dans la région spectrale entre 1600 et 1700 cm -1, l'intensité du signal de lignine et de localisation ont été cartographiés in situ. Notre approche visualisés différences de teneur en lignine, la localisation et la composition chimique. Plus récemment, nous avons démontré l'imagerie Raman de polymères paroi cellulaire chez Arabidopsis thaliana avec une résolution latérale qui est sous-um 18. Ici, cette méthode est présenté offrant une visualisation de la lignine dans les parois des cellules végétales et la comparaison de la lignification dans les différents tissus, d'échantillons ou d'espèces, sans coloration ou l'étiquetage des tissus.
Protocol
Discussion
Matières lignocellulosiques sont hiérarchiques et hétérogènes en ce qui concerne à la fois à structure et la composition. Pour un des outils de caractérisation en profondeur d'analyse qui ont une sensibilité chimique, la résolution spatiale, et qui donnent un aperçu de ces matériaux dans le contexte natif sont souhaitables. La méthode décrite permet la visualisation de la lignine et la comparaison de la lignification de la biomasse végétale lignocellulosique avec une résolution spatiale qui est sous…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à remercier Andrew Carroll, Bright Chaibang, Purbasha Sarkar (Energy Biosciences Institute, Berkeley), Bahram Parvin (Lawrence Berkeley National Laboratory) et Vincent L. Chiang (North Carolina State University) pour des collaborations fructueuses et des discussions utiles. Ce travail a été soutenu par l'Institut de l'énergie Biosciences. Le travail à la Fonderie Moléculaire a été soutenue par l'Office of Science, Bureau des sciences fondamentales de l'énergie, du Département américain de l'Énergie en vertu du contrat n ° DE-AC02-05CH1123.
Materials
| Material Name | Tipo | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| microscope slides | ||||
| cover slips | ||||
| D2O | ||||
| nail polish | ||||
| immersion oil | ||||
| tweezers | ||||
| pointed brush | ||||
| microtome | ||||
| confocal Raman microscope |
Riferimenti
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