संयंत्र घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट सामग्री को बढ़ाता है, एक अनुकरणीय के रूप में मकई (Zea mays) का उपयोग
Summary
यहां वर्णित प्रोटोकॉल घुलनशील प्रोटीन और पच (गैर संरचनात्मक) संयंत्र के ऊतकों में कार्बोहाइड्रेट सामग्री को मापने के लिए एक स्पष्ट और दृष्टिकोण पद्धति प्रदान करते हैं । इन दो संयंत्र macronutrients यों की क्षमता संयंत्र फिजियोलॉजी, पोषण पारिस्थितिकी, संयंत्र-शाकाहारी बातचीत और खाद्य-वेब पारिस्थितिकी के क्षेत्रों को आगे बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ है ।
Abstract
तात्विक डेटा सामांयतः शाकाहारी करने के लिए एक संसाधन के रूप में संयंत्र की गुणवत्ता अनुमान करने के लिए उपयोग किया जाता है । हालांकि, सर्वव्यापकता में कार्बन के अणुओं, नाइट्रोजन युक्त संयंत्र रक्षात्मक यौगिकों की उपस्थिति, और प्रजातियों में भिन्नता-नाइट्रोजन और संयंत्र प्रोटीन सामग्री के बीच विशिष्ट सहसंबंध इन अनुमान की सटीकता की सीमा । इसके अतिरिक्त, अनुसंधान संयंत्र और/या शाकाहारी फिजियोलॉजी पर केंद्रित सटीकता का एक स्तर है कि सामान्यीकृत सहसंबंध का उपयोग कर प्राप्त नहीं है की आवश्यकता होती है । तरीकों यहां प्रस्तुत की पेशकश शोधकर्ताओं ने सीधे संयंत्र घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट को मापने के लिए एक स्पष्ट और तेजी से प्रोटोकॉल, दो संयंत्र macronutrients सबसे निकट पशु शारीरिक प्रदर्शन से बंधा । प्रोटोकॉल अच्छी तरह से अनुकूलित संयंत्र विशिष्ट पाचन कदम सटीक और reproducible परिणाम प्रदान करने के साथ वर्णमिति परख चरित्रों गठबंधन । विभिंन मीठी मकई के ऊतकों के हमारे विश्लेषण बताते है कि इन परख के लिए कई स्थानिक तराजू भर में संयंत्र में घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट सामग्री में भिंनता का पता लगाने के लिए संवेदनशीलता है । इन के बीच क्षेत्र और संयंत्र प्रजातियों या किस्मों, साथ ही भीतर ऊतक प्रकार और भी एक ही ऊतक के भीतर स्थिति अंतर में संयंत्र मतभेद बढ़ भर में अंतर संयंत्र शामिल हैं । तात्विक डेटा के साथ घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट सामग्री के संयोजन भी संयंत्र शारीरिक प्रक्रियाओं के साथ संयंत्र खनिज पोषण कनेक्ट करने के लिए संयंत्र जीवविज्ञान में नए अवसर प्रदान करने की क्षमता है । ये विश्लेषण भी मदद घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट के लिए पोषण पारिस्थितिकी, संयंत्र शाकाहारी बातचीत और खाद्य-वेब गतिशीलता है, जो बारी में वृद्धि फिजियोलॉजी और पारिस्थितिकी अनुसंधान का अध्ययन करने की जरूरत डेटा उत्पंन करते हैं ।
Introduction
संयंत्र बायोमास वस्तुतः सभी स्थलीय खाद्य-जाले की नींव रूपों । पौधों को अपनी जड़ों प्रणालियों के माध्यम से मिट्टी से पोषक तत्वों का अधिग्रहण और उनके पत्तियों ऊतकों में सूर्य के रोशनी का उपयोग करने के लिए विश्लेषित अणुओं । विशेष रूप से, कार्बन और नाइट्रोजन कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, प्रोटीन (अमीनो एसिड के शामिल), और लिपिड है कि संयंत्र बायोमास बनाने की जरूरत है (यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि संयंत्र फिजियोलॉजी में शब्द “macronutrient” अक्सर मिट्टी के तत्वों को संदर्भित करता है, जैसे N, पी, कश्मीर, और एस, तथापि, इस पत्र के दौरान इस शब्द प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, और लिपिड के रूप में, ऐसे अणुओं का उल्लेख होगा) । जब शाकाहारी संयंत्र सामग्री का उपभोग, संयंत्र के ऊतकों में निहित macronutrients नीचे उनके घटक भागों में टूट रहे हैं और फिर उपभोक्ता की शारीरिक प्रक्रियाओं ड्राइव करने के लिए इस्तेमाल किया. इस तरह, संयंत्र macronutrients उच्च क्रम पारिस्थितिकी बातचीत और खाद्य वेब गतिशीलता के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ के साथ उपभोक्ता शरीर क्रिया विज्ञान पर एक मजबूत प्रभाव है ।
पशु किंगडम, घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट के पार macronutrients सबसे निकट अस्तित्व, प्रजनन, और प्रदर्शन1से बंधे हैं । इसके अलावा, पशुओं के बहुमत सक्रिय रूप से इन दो macronutrients के अपने सेवन को विनियमित करने के लिए उनकी शारीरिक मांगों को पूरा1,2। यह कीट शाकाहारी कि शर्करा और संयंत्र के ऊतकों, जो बारी में व्यवहार खिला निर्देशन में अमीनो एसिड की सांद्रता का पता लगाने के लिए विशेष रूप से सच है । नतीजतन, संयंत्र घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट सामग्री संयंत्र-कीट बातचीत के विकास में एक मजबूत भूमिका निभाई है ।
जबकि संयंत्र घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट सामग्री पर डेटा अपेक्षाकृत दुर्लभ है (लेकिन6,7,8,9,10,11देखें), वहां की एक विचार है संयंत्र मौलिक सामग्री (कार्बन, नाइट्रोजन, और फास्फोरस) पर उपलब्ध डेटा । मोटे तौर पर यह है क्योंकि तत्वों संयंत्र खनिज पोषण3,4,5में एक प्राथमिक भूमिका निभाते हैं । जहां तत्वों मापा जाता है, सहसंबंध घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट की मात्रा एक्सट्रपलेशन करने के लिए इस्तेमाल किया गया है, लेकिन सटीक गणना अक्सर प्राप्त करने के लिए मुश्किल हैं । उदाहरण के लिए, यह संयंत्र पच कार्बोहाइड्रेट सामग्री के एक संकेतक के रूप में कार्बन का उपयोग करना असंभव है क्योंकि कार्बन सभी कार्बनिक यौगिकों में मौजूद बैरे है । एक मजबूत संबंध मौलिक नाइट्रोजन और संयंत्र घुलनशील प्रोटीन सामग्री के बीच मौजूद है, और सामान्यीकृत नाइट्रोजन से प्रोटीन रूपांतरण कारकों अक्सर उपयोग किया जाता है । हालांकि, वहां मजबूत सबूत है कि नाइट्रोजन के लिए प्रोटीन रूपांतरण उच्च प्रजातियों-विशिष्ट12,13,14,15, सामान्यीकृत रूपांतरण की संभावना का उपयोग कर रहे है गलत. इस वजह से, नाइट्रोजन से प्रोटीन रूपांतरण कारकों अक्सर परिशुद्धता कमी, विशेष रूप से हद तक है कि शाकाहारी पर पोषण के अध्ययन के लिए आवश्यक है । इसके अलावा, N-युक्त संयंत्र allelochemicals की उपस्थिति, जैसे उपक्षारों और ग्लूकोसाइनोलेट्स कि अक्सर शाकाहारी के लिए विषाक्त कर रहे हैं, इन रूपांतरणों को मिल सकता है ।
यहां, हम घुलनशील प्रोटीन और संयंत्र के ऊतकों में सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट की एकाग्रता को मापने के लिए दो रासायनिक परख प्रदान करते हैं । इन परख अलग से प्रस्तुत कर रहे हैं, लेकिन यह सुझाव दिया है कि वे समवर्ती एक ही संयंत्र के नमूनों का विश्लेषण करने के लिए संयंत्र macronutrients का एक अधिक व्यापक विश्लेषण प्राप्त करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा । दोनों समान तरीके से काम, एक निष्कर्षण कदम से मिलकर, अवशोषक के माध्यम से ठहराव द्वारा पीछा किया । संयंत्र नमूना प्रस्तुत करने की तैयारी भी दोनों प्रोटोकॉल के लिए समान है, यह आसान बनाने में दोनों विश्लेषण चलाने के लिए । इन परख की उपयोगिता उनकी नवीनता से स्टेम नहीं है, के रूप में वे पुराने पर भरोसा करते हैं, (ब्रैडफोर्ड, जोंस, Dubois) अच्छी तरह से वर्णमिति परख16,17,18की स्थापना की, लेकिन यहां हम एक स्पष्ट और आसान का आयोजन किया है का पालन करें प्रोटोकॉल है कि अधिक अस्पष्ट संयंत्र विशिष्ट निष्कर्षण तकनीक17,19 के साथ इन तरीकों को जोड़ती है ताकि इन परख के आवेदन और संयंत्र में उन लोगों के लिए सुलभ बनाने के लिए प्रासंगिक क्षेत्रों ।
दोनों परख के लिए, संयंत्र macronutrients पहले ठंड से शारीरिक रूप से निकाले जाते हैं, lyophilizing, और संयंत्र सामग्री पीसने । घुलनशील प्रोटीन परख के लिए, आगे रासायनिक निष्कर्षण17,19 NaOH समाधान में भंवर और हीटिंग नमूनों के कई दौर के माध्यम से किया जाता है । अच्छी तरह से ज्ञात ब्रैडफोर्ड परख, Coomassie शानदार नीले जी-२५० का उपयोग, तो है घुलनशील प्रोटीन और 3000 के बीच polypeptides-5000 Daltons16,17। इस परख 1-20 µ g कुल प्रोटीन के बीच एक पहचान सीमा है microplate अच्छी तरह से या < 25 µ g/एमएल, लेकिन उपाय नहीं मुक्त अमीनो एसिड होता है । पच कार्बोहाइड्रेट परख के निष्कर्षण कदम स्मिथ एट अल के एसिड विधि पतला पर आधारित है । 20 और घुलनशील शर्करा, स्टार्च, और fructosan के अलगाव के लिए अनुमति देता है-लेकिन नहीं संरचनात्मक कार्बोहाइड्रेट । एक phenol-सल्फर एसिड ठहराव विधि Dubois एट अल से लिया जाता है । 18 और सभी मोनो उपाय, oligo-, और polysaccharides (साथ ही मिथाइल डेरिवेटिव). इस परख के लिए विशिष्ट शर्करा यों तो कर रहा है, लेकिन हम इसे कुल पच कार्बोहाइड्रेट सामग्री के एक संकेतक के रूप में उपयोग करें (स्मिथ एट अल देखें । 20 अधिक विस्तृत विश्लेषण के लिए) । साथ में, इन परख दो macronutrients कि दृढ़ता से संयंत्र पर्यावरण फिजियोलॉजी और शाकाहारी प्रदर्शन बंधे हैं, स्थलीय खाद्य-जाले के आधार पर संसाधन गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण डेटा उपलब्ध कराने के उपाय । पेश है इन प्रोटोकॉल संयंत्र macronutrient डेटासेट की पीढ़ी को बढ़ावा देने के क्रम में संयंत्र फिजियोलॉजी, शाकाहारी पोषण पारिस्थितिकी, और संयंत्र-शाकाहारी बातचीत की एक और अधिक गहन समझ प्राप्त करने के लिए ।
Protocol
Representative Results
Discussion
अच्छी तरह से संयोजन-प्रभावी संयंत्र विशिष्ट निष्कर्षण प्रोटोकॉल के साथ वर्णमिति परख की स्थापना की, परख यहां का प्रदर्शन किया संयंत्र घुलनशील प्रोटीन और सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट सामग्री को मापने के ल?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हमारे सहयोगियों, जो मीठे मकई क्षेत्र संग्रह के साथ उत्तरी कैरोलिना राज्य विश्वविद्यालय में डोमिनिक Reisig और दान Mott सहित, और पैट पोर्टर Lubbock, TX में टेक्सास में एक और एम विश्वविद्यालय में सहायता प्रदान की है के सभी के लिए धंयवाद । प्रोटोकॉल का अनुकूलन और इस पांडुलिपि को संपादन प्रदान करने के लिए मदद करने के लिए Fiona Clissold के लिए धंयवाद । इस काम के हिस्से में टेक्सास ए एंड एम सी Everette Salyer फैलोशिप (Entomology विभाग) और जैव प्रौद्योगिकी जोखिम मूल्यांकन अनुदान कार्यक्रम के भाग में समर्थित किया गया था अमेरिका के कृषि विभाग से प्रतिस्पर्धी अनुदान no. 2015-33522-24099 (गैस के लिए संमानित किया और STB) ।
Materials
| microplate reader (spectrophotometer) | Bio-Rad | Model 680 XR | |
| Bio-Rad Protein Assay Dye Reagent concentrate | Bio-Rad | #5000006 | 450mL |
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