Summary

Snelle verzameling van bloemige geur volatiles met een headspace vluchtige collectie techniek voor GC-MS thermische desorptie bemonstering

Published: December 10, 2019
doi:

Summary

Hier presenteren we een protocol voor het verzamelen van de bloemige geur vluchtige stoffen uit bloeiende bloemen, met behulp van een niet-destructieve bemonsteringsprocedure.

Abstract

Geuren van veel bloemen families zijn bemonsterd en de vluchtige stoffen geanalyseerd. Het kennen van de verbindingen waaruit de geuren bestaan kan een belangrijke stap zijn voor het behoud van bloemen die bedreigd of bedreigd zijn. Omdat florale geur cruciaal is voor het aantrekken van bestuivers, kan deze methode worden gebruikt om de bestuiving beter te begrijpen of zelfs te verbeteren. We presenteren een protocol met behulp van een draagbare houtskool luchtfilter en vacuüm voor het verzamelen van bloemengeur volatiles, die vervolgens worden geanalyseerd door een GC-MS. Door deze methode te gebruiken, kunnen geur volatikels worden bemonsterd met behulp van een niet-destructieve methode met een machine die gemakkelijk kan worden vervoerd. Deze methodologie maakt gebruik van een snelle bemonsteringprocedure, snijden bemonstering tijd omlaag van 2-3 uur tot ongeveer 10 minuten. Met behulp van GC-MS kunnen de geurstoffen individueel worden geïdentificeerd, op basis van authentieke normen. De stappen die worden gebruikt voor het verzamelen van geur-en controlegegevens worden weergegeven, van materiaalinstellingen tot het verzamelen van de gegevensuitvoer.

Introduction

Bloemen produceren meestal een geur die wordt gebruikt om bestuivers aan te trekken. Deze geuren bestaan uit vele chemische verbindingen die allemaal samen fungeren als een bloemige Blend1,2,3. Zonder deze geuren zouden bloemen minder snel hun genetische informatie doorgeven met bestuivers. Florale geur is gedocumenteerd in veel bloeiende plantenfamilies, met Orchidaceae als een van de meest voorkomende families bestudeerd4. Om de rol van florale geur in bestuiving te begrijpen, is het belangrijk om de chemische verbindingen die uit de bloemen op verschillende tijdstippen van de dag worden uitgezonden, niet destructief te verzamelen en te analyseren en gedurende de enkele dagen tot weken zijn de bloemen bloeiers open, omdat geur kan variëren in de tijd5.

Een vroeg protocol voor dit soort monstername werd ontwikkeld door Heath en Manukian6. Het doel van hun bemonsteringsmethoden was om de stress op het preparaat (bijv. planten, insecten) te verminderen. In eerdere papers werd gedocumenteerd dat destructieve procedures voor de plant nodig waren, zoals het verwijderen van bloeiende bloemen om de geur te verzamelen. Meer recente florale geur publicaties van cancino en Damon7,8 gebruikten vergelijkbare methoden. Deze studie zette de bloemen in glazen kamers en gaf gezuiverde lucht over hen; vervolgens werden geurstoffen uit de kamer geabsorbeerd op poreuze polymeer adsorbenten in heldere Pasteur-pipetten. De geuren werden gedurende ten minste twee uur verzameld tijdens deze studie. Sadler et al.9 heeft florale geur studies uitgevoerd op een epifytische orchidee in Zuid-Florida, net als de originele studie10. Nogmaals, deze studie vereist dat de bloemen worden bemonsterd voor meer dan twee uur om de geur vluchtige stof te verzamelen, met geur verzameld op de poreuze polymeer adsorbens. Het papier bevat hier een niet-destructieve methode die een veel snellere bemonstering mogelijk maakt, die slechts 10 minuten duurt. Ook, in plaats van het gebruik van een glazen kamer oven bakken zakken worden gebruikt, die zorgen voor meer flexibele beweging van de kamer en de kans op schade aan de bloemen te verminderen. Deze tassen zijn er in verschillende maten waardoor de optie om de grootte van de zak die gemakkelijk zal passen individuele monsters zonder beschadiging van het monster of het omringende materiaal te selecteren. Het adsorbens gebruikt in deze studie was Tenax poreus polymeer Adsorbens. Dit verschilt van Porapak, omdat het monster thermisch kan worden gedesorverd op de GC-MS-kolom voor analyse, waardoor het gebruik van een chemisch oplosmiddel wordt geëlimineerd.

De methoden in deze studie bieden een manier om snel geuren van geur vluchtige stoffen geproduceerd door bloemen te proeven en kunnen worden gebruikt om vluchtige monsters van andere specimens te proeven, zoals insecten feromonen of champignon-vluchtige stoffen. De kortere bemonsteringstijd betekent dat er minder stress is op het monster en dat er in korte tijd veel monsters kunnen worden verzameld. Bijvoorbeeld, in Sadler et al.9, de bloem was alleen geurige ‘s nachts, dus slechts twee of drie monsters kunnen worden verzameld elke nacht. Met de methode hier, monsters kunnen worden genomen de hele nacht op 15-20-minuten intervallen van dezelfde bloem. Door het gebruik van zakken in plaats van glazen kamers kan de headspace bovendien gemakkelijker worden gesuspendeerd voor bemonstering in het veld voor in-situ inzameling van bedreigde of bedreigde plantensoorten. Met behulp van de hier gepresenteerde methode, waren we in staat om te proeven van bloemen 1,5 tot 2 meter boven de grond. Deze methoden zijn ongelooflijk nuttig voor het verzamelen van geuren in het laboratorium en het veld, en biedt onderzoekers een bemonsteringstechniek die snel en niet-destructief is voor het monster.

Protocol

Opmerking: parfums of geurende lotions en producten mogen tijdens geen van deze procedures worden gedragen. 1. bloem selectie Opmerking: bloemen die worden gebruikt, kunnen natuurlijk in het milieu groeien of onder kunstmatige omgevingsomstandigheden worden gehouden. Temperatuur, vochtigheid en lichtniveau tijdens het verzamelen kan variëren afhankelijk van de specifieke bloemsoorten die worden gebruikt, en welk type gegevens worden verzameld. Er zijn bijvoorbeeld ge…

Representative Results

Representatieve gegevens van de GC-MS worden weergegeven als een chromatogram in Figuur 1. Naast het chromatogram wordt ook een gegevensbestand met resultaten verstrekt (aanvullend bestand 1). Dit gegevensbestand biedt de retentietijd voor elke piek (RT) en een identificatie van welke verbinding die piek is (bibliotheek/ID). Pieken tussen 10:00 en 15:00 minuten zijn bloemen volatiles, als gevolg van het molecuulgewicht van de verbindingen10. De getall…

Discussion

Hoewel deze techniek ongelooflijk waardevol is voor de Samplingsnelheid en draagbaarheid, gebruikt een beperking het voor epifytische soorten, of die op bomen groeien en niet vanaf de grond. In de originele studie10was een van de gesamplede bloemen epifytisch. Omdat de machine te zwaar is om vrij te hangen, moet een stabiele, verhoogde basis worden gemaakt voor bemonstering. Bovendien kan de machine ofwel worden aangesloten op een stopcontact of op batterijen, dus als er een langdurige veld bemons…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

USDA-ARS Research Project nummer 6036-22000-028-00D. Het gebruik van handels-, firma-of corporatie namen in deze publicatie is voor de informatie en het gemak van de lezer. Een dergelijk gebruik vormt geen officiële bekrachtiging of goedkeuring door het Amerikaanse ministerie van landbouw of de Landbouwonderzoekdienst van een product of dienst met uitsluiting van andere producten die geschikt kunnen zijn. Daarnaast financierde de Universiteit van Florida biologie Department-Lewis en Varina Vaughn Fellowship in Orchid Biology (2017), en een University of Florida Graduate Research Fellowship (2014-2018) ook financiering. We danken ook Cindy Bennington van Stetson University voor de orchideeën plant die tijdens het filmen van deze video werd gebruikt.

Materials

Bulkhead Union Cole-Palmer UX-06390-10
FEP tubing Cole-Palmer UX-06407-60
Gas Chromatography Hewlett Packard 6890
Glass Wool, Silanized Sigma-Aldrich 20411
Inlet liner Agilent 5062-3587
Mass Spectrometer Hewlett Packard 5973
Reynolds oven bag Reynolds Consumer Products Turkey size
Tenax Porous Polymer Adsorbent Sigma-Aldrich 11982

References

  1. Knudsen, J. T., Tollsten, L., Bergstrom, L. G. Floral scents- A checklist of volatile compounds isolated by head-space techniques. Phytochemistry. 33, 253-280 (1993).
  2. Dudareva, N. A., Pichersky, E. . Biology of floral scent. , (2006).
  3. Altenburger, R., Matile, P. Rhythms of fragrance emission in flowers. Planta. 174, 242-247 (1988).
  4. Dodson, C. H., Dressler, R. L., Hills, H. G., Adams, R. M., Williams, N. H. Biologically active compounds in orchid fragrances. Science. 164, 1243-1249 (1969).
  5. Theis, N., Raguso, R. A. The effect of pollination on floral fragrance in thistles. Journal of Chemical Ecology. 31 (11), 2581-2600 (2005).
  6. Heath, R. R., Manukian, A. Development and evaluation of systems to collect volatile semiochemicals from insects and plants using a charcoal-infused medium for air purification. Journal of Chemical Ecology. 18, 1209-1226 (1992).
  7. Cancino, A., Damon, A. Comparison of floral fragrance components of species of Encyclia and Prosthechea (Orchidaceae) from Soconusco, southeast Mexico. Lankesteriana. 6, 83-139 (2006).
  8. Cancino, A., Damon, A. Fragrance analysis of euglossine bee pollinated orchids from Soconusco, south-east Mexico. Plant Species Biology. 22, 129-134 (2007).
  9. Sadler, J. J., Smith, J. M., Zettler, L. W., Alborn, H. T., Richardson, L. W. Fragrance composition of Dendrophylax lindenii (Orchidaceae) using a novel technique applied in situ. European Journal of Environmental Science. 1, 137-141 (2011).
  10. Ray, H. A., Stuhl, C. J., Gillett-Kaufman, J. L. Floral fragrance analysis of Prosthechea cochleata (Orchidaceae), an endangered native, epiphytic orchid, in Florida. Plant Signaling and Behavior. , (2018).
  11. . National Institute of Standards and Technology. U.S. Department of Commerce Available from: https://www.nist.gov/ (2019)
check_url/kr/58928?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Ray, H. A., Stuhl, C. J., Gillett-Kaufman, J. L. Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling. J. Vis. Exp. (154), e58928, doi:10.3791/58928 (2019).

View Video