Floresan kullanma Alg hücrelerinde nötral Lipidler Ölçüm Basit ve Hızlı Protokolü
Summary
Bir Nile Red boyama prosedürü kullanılarak alg hücrelerinin nötral lipid içeriğini belirlemek için basit bir protokol tarif edilmektedir. Bu zaman tasarrufu tekniği geleneksel gravimetrik esaslı lipid miktar protokoller için bir alternatif sunuyor. Bu izleme biyoproses performansı belirli bir uygulama için tasarlanmıştır.
Abstract
Yosun doğal lipit depolama yetenekleri nedeniyle yenilenebilir yakıt kaynaklarından için mükemmel bir aday olarak kabul edilir. Alg fermantasyon süreçleri ve yeni petrol zengini suşları için tarama güçlü izleme hücre içi lipit içeriğinin belirlenmesi için hızlı ve güvenilir bir protokolü gerektirir. Güncel uygulamalar yağ içeriğini belirlemek büyük ölçüde gravimetrik yöntemler güvenmek, teknikler zaman alıcı ve büyük örnek hacimleri gerektiren onlarca yıl önce geliştirdi. Bu yazıda, Nile Red, organizmaların çok sayıda türleri lipid cisimlerin varlığının belirlenmesi için kullanılan bir floresan boya, Auxenochlorella protothecoides nötr lipid içeriği, yeşil bir ölçmek için basit, hızlı ve güvenilir bir protokole zikredilen alg. Yöntem, boyama önce hücre zarı ve fluoresans yoğunluğu ölçümleri sırasında örnek kapasitesini artırmak için, 96 oyuklu bir mikro-plaka nüfuz edilebilir kılınması için, etanol, nispeten hafif bir çözücü kullanmaktadır. Bu tasarım olmuşturİzleme biyoproses performansı belirli bir uygulama ile ed. Büyüyen bir kültürden önce kuru numune veya canlı numuneleri deneyde kullanılabilir.
Introduction
Nedeniyle bazı stres koşullarında lipit cesetleri saklamak için kendi yeteneği, yosun potansiyel yenilenebilir bir yakıt kaynağı 1,2 gibi son yıllarda ilgi büyük aldık. Nötr lipidler uygun büyüme koşulları altında 3 hücre kuru ağırlığının% 60'ın üzerinde hesap. Oysa sanayi düzgün, biyoproses performansını izlemek kültürleri analiz etmek ve yeni suşları için ekran için alg hücrelerinin lipid içeriğini ölçmek için, basit, temiz, hızlı ve güvenilir standart bir protokol yoktur.
Bligh-Dyer gravimetrik yöntem yaklaşık 50 yıl önce bugün gelişmiş 4,5 kullanılan en yaygın teknikler arasında kalır. Bu işlem, basit, güvenilir ve yürütmek kolay olsa da, bu, zaman alıcıdır büyük örnek hacmi gerektirir, ve toksik çözücülerin kullanımı yapar. Bu fermantasyon vadede birçok örnekleri analiz veya yeni petrol zengini suşları için tarama için pratik değildir. Diğer yöntemler b vareen geliştirdi, ancak genellikle gelişmiş donanım gerektirmez ve 6 standardize edilmemiştir.
Ilgi bir hayli topladı alternatif Nil Kızıl leke. Nile Red, polar olmayan ortamlarda tercihen floresant bir boya, nematodlar 7, 8, maya, bakteri 9 ve 10-19 yosunu dahil olmak üzere çeşitli organizmalarda lipid organları belirlemek ve ölçmek için kullanılmıştır. Nile Red ilgili ilk teknikleri tek bir küvet spektrofotometri yöntemi ile ya da akış sitometrisi leke birleştirerek, niteliksel ya da yarı-nicel idi. Ayrıca, yeşil yosunu gibi yosun bazı sınıfları tekniği 10 aralığını sınırlı boya, çoğunlukla geçirmeyen kalın hücre kuyulara sahiptir.
Nile Red boyama yöntemi için yeni gelişmeler protokol 10,11 ilk eksiklikleri bypass olduğu bildirilmiştir. Bir Carr mevcudiyetinde hücrelerin boyanmasıier 10, DMSO gibi bir çözücü veya etanol 10,11 güvenilir niceliksel ölçümler için izin veren, yağ içeriği ve absorbansı ile süre arasındaki ilişkiyi linearizes. Çözücü, Nile Red moleküllerin geçmesine ve böylece, hücre membran geçirgenliği sağlar. Buna ek olarak, mikro-plaka okuma yetenekleri olan bir spektrofotometre içeren kantitatif analiz için uygun olan yüksek verim protokolleri sağlar.
Bu makale, detaylı olarak, etanol, bir uygun çözücü varlığında, Nil kırmızısı ile kültürleri boyanarak alg hücrelerinin yağ içeriğini ölçmek için basit bir yöntemdir. En doğru amacıyla ölçümlerde arka plan gürültü hesabı, yağ içeriği için floresan yoğunluğu ilişkilendirerek, standart bir eğri bilinen bir yağ bileşiminin yosun hücreleri kullanılarak geliştirilmiştir. Bu yöntem, daha önce yayınlanmış protokollere 10,11 uyarlanmıştır. 96 çukurlu bir spektrofotometre kullanılarak, tek bir saat tha numune aynı miktarda analiz edebilmektedirt gravimetrik yöntemlerle izlemek için gün alacaktı. Ayrıca, istenen alg türlerinin temsili numuneler kullanılarak kalibre bu yöntemi doğrudan yorumlanabilir nispeten hassas ölçümler üretir. Farklı suşları ve uygulamalar için optimize Nil Kırmızı yosun boyama yöntemlerini özetleyen birçok protokol var; Bu çok daha fazla türlere ve sınıflar için muhtemel uygun olmasına rağmen burada sunulan protokol başlangıçta, Auxenochlorella protothecoides için de la Hoz Siegler ve ark. 11 tarafından Chlorella vulgaris, Scenedesmus'u dimorphus ve Scenedesmus Obliquus geliştirilmiştir. Bu izleme biyoproses performansı belirli bir uygulama ile dizayn edilmiştir ve bu büyüyen bir kültürden önce kurutulmuş bir numune ve sulu numuneler için aynı şekilde iyi çalışır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Standart eğri kullanılan yosunlar, bu ölçülen ile aynı deney koşulları altında ekilen aynı tür olmalıdır. Medyum kompozisyonu, yetiştirme tekniği ve boyama protokolü önemli değişiklikler floresans okuma yoğunluğunu etkileyebilir. (Bölümler 1 ve 2'de tarif edilmiştir) ekstre Heksan, standart eğri kullanılan numunelerin nötr lipid içeriğini belirlemek için kullanılmıştır. Doğru floresan yoğunluğu ölçümleri için, bütün numuneler aynı biyokütle konsantrasyonu (5 g / L, bu ça…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar bu proje için mali destek sağlamak için Doğa Bilimleri ve Kanada'nın Mühendislik Araştırma Konseyi teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Dry Weight | |||
| 25 ml disposable pipettes | Fisher | 13-676-10K | |
| Pipette Bulb | Fisher | 13-681-51 | |
| 40 ml Nalgene Teflon Centrifuge Tubes | Fisher | 05-562-16A | Teflon needed for hexane |
| Weigh Dishes (polypropylene) | Fisher | 2-202B | |
| 1.5 ml micro-centrifuge tubes | Fisher | 05-408-129 | |
| Centrifuge | Sorvall | RC6plus | |
| Drying Oven (Fisher 625D) | Fisher | 13-254-2 | |
| Storage vials | Fisher | 0337-4 | |
| Bench-top microcentrifuge (Eppendorf 5415D) | Fisher | 05-40-100 | |
| Gravimetric Quantification | |||
| Porcelain Mortar (Coorstek) | Fisher | 12-961A | |
| Porcelain Pestle (Coorstek) | Fisher | 12-961-5A | |
| 40 ml Centrifugation tubes (FEP) | Fisher | 05-562-16A | Could also use glass tubes |
| Pasteur Glass Pipettes | Fisher | 13-678-20C | |
| Aluminum weigh dishes | Fisher | 08-732-101 | |
| Hexanes | Fisher | H292-4 | |
| Fluorometric quantification of oil content | |||
| Fluorescence multi-well plate reader | Thermo Lab Systems | Fluoroskan Ascent | |
| Fluorescence reader software | Thermo Lab Systems | Ascent Software 2.6 | |
| COSTAR 96 well plate with round bottom | Fisher | 06-443-2 | |
| Nile Red | Sigma | N3013-100MG | |
| Ethanol (Alcohol reagent grade) | Fisher | AC65109-0020 | |
| Imaging Fluorescent cells | |||
| Leica DMRXA2 (or equivalent) microscope | Leica | DMRXA2 | |
| Microscope slides | Fisher | 12-550-15 | |
| Microscope cover slips | Fisher | 12-541B | |
| Camera | Qimaging | Retiga Ex | |
| Imaging software | Qimaging | QCapture v.1.1.8 |
References
- Chisti, Y. Biodiesel from microalgae. Biotechnol. Adv. 25, 294-306 (2007).
- . National Algal Biofuels Technology Roadmap. Energy Efficiency & Renewable Energy. U.S. Department of Energy, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Biomass Program. , (2010).
- de la Hoz Siegler, H., et al. Optimization of microalgal productivity using an adaptive, non-linear model based strategy. Bioresour. Technol. 104, 537-546 (2012).
- Bligh, E. G., Dyer, W. J. A Rapid method of total lipid extraction and purification. Can. J. Biochem. Physiol. 37, 911-917 (1959).
- Hara, A., Radin, N. S. Lipid extraction of tissues with a low-toxicity solvent. Anal. Biochem. 90, 420-426 (1978).
- Han, Y., et al. Review of methods used for microalgal lipid-content analysis. Energ. Procedia. 12, 944-950 (2011).
- Pino, E. C., et al. Biochemical and high throughput microscopic assessment of fat mass in Caenorhabditis elegans. J. Vis. Exp. (73), (2013).
- Sitepu, I. R., et al. An improved high-throughput Nile red fluorescence assay for estimating intracellular lipids in a variety of yeast species. J. Microbiol. Meth. 91, 321-328 (2012).
- Izard, J., Limberger, R. J. Rapid screening method for quantitation of bacterial cell lipids from whole cells. J. Microbiol. Meth. 55, 411-418 (2003).
- Chen, W., et al. A high throughput Nile red method for quantitative measurement of neutral lipids in microalgae. J. Microbiol. Meth. 77, 41-47 (2009).
- de la Hoz Siegler, H., et al. Improving the reliability of fluorescence-based neutral lipid content measurements in microalgal cultures. Algal Res. 1, 176-184 (2012).
- de la Jara, A., et al. Flow cytometric determination of lipid content in a marine dinoflagellate, Crypthecodinium cohnii. J. Appl. Phycol. 15, 433-438 (2003).
- Elsey, D., et al. Fluorescent measurement of microalgal neutral lipids. J. Microbiol. Meth. 68, 639-642 (2007).
- Feng, G. -. D., et al. Evaluation of FT-IR and Nile Red methods for microalgal lipid characterization and biomass composition determination. Bioresour. Technol. 128, 107-112 (2013).
- Guzmán, H., et al. Estimate by means of flow cytometry of variation in composition of fatty acids from Tetraselmis suecica in response to culture conditions. Aquacult. Int. 18, 189-199 (2010).
- Huang, G. -. H., et al. Rapid screening method for lipid production in alga based on Nile red fluorescence. Biomass Bioenerg. 33, 1386-1392 (2009).
- Lee, S., et al. Rapid method for the determination of lipid from the green alga Botryococcus braunii. Biotechnol. Tech. 12, 553-556 (1998).
- Montero, M., et al. Isolation of high-lipid content strains of the marine microalga Tetraselmis suecica for biodiesel production by flow cytometry and single-cell sorting. J. Appl. Phycol. 23, 1053-1057 (2011).
- Vigeolas, H., et al. Isolation and partial characterization of mutants with elevated lipid content in Chlorella sorokiniana and Scenedesmus obliquus. J. Biotechnol. 162, 3-12 (2012).
- Bertozzini, E., et al. Application of the standard addition method for the absolute quantification of neutral lipids in microalgae using Nile red. J. Microbiol. Meth. 87, 17-23 (2011).
- Kou, Z., et al. Fluorescent measurement of lipid content in the model organism Chlamydomonas reinhardtii. J. Appl. Phycol. , 1-9 (2013).
