Schnelle Sammlung von floralen Duftflüchtigen mit einer Headspace Volatile Collection Technique für GC-MS Thermal Desorption Sampling
Summary
Hier präsentieren wir ein Protokoll zum Sammeln der blumigen Duftflüchtige aus blühenden Blüten, mit einem zerstörungsfreien Probenahmeverfahren.
Abstract
Düfte vieler Blumenfamilien wurden beprobt und die Flüchtigen analysiert. Das Wissen um die Verbindungen, aus denen die Düfte bestehen, kann ein wichtiger Schritt zur Erhaltung bedrohter oder gefährdeter Blüten sein. Da Blumenduft ist entscheidend für die Anziehung von Bestäubern, Diese Methode könnte verwendet werden, um besser zu verstehen oder sogar die Bestäubung zu verbessern. Wir präsentieren ein Protokoll mit einem tragbaren Kohleluftfilter und Vakuum, um florale Duftflüchtige zu sammeln, die dann von einem GC-MS analysiert werden. Mit dieser Methode können Duftflüchtige mit einer zerstörungsfreien Methode mit einer Maschine, die leicht transportiert werden kann, beprobt werden. Diese Methode verwendet ein schnelles Probenahmeverfahren, bei dem die Probenahmezeit von 2-3 Stunden auf etwa 10 Minuten verkürzt wird. Mit GC-MS können die Duftstoffe individuell identifiziert werden, basierend auf authentischen Standards. Die Schritte zum Sammeln von Duft- und Steuerdaten werden dargestellt, vom Materialaufbau bis zum Sammeln der Datenausgabe.
Introduction
Blumen produzieren in der Regel einen Duft verwendet, um Bestäuber anzuziehen. Diese Düfte bestehen aus vielen chemischen Verbindungen, die alle zusammen als florale Mischung1,2,3. Ohne diese Düfte würden Blumen ihre genetischen Informationen seltener mit Bestäubern weitergeben. Floral Duft wurde in vielen blühenden Pflanzenfamilien dokumentiert, mit Orchidaceae ist eine der häufigsten Familien untersucht4. Um die Rolle des Blumendufts bei der Bestäubung zu verstehen, ist es wichtig, die chemischen Verbindungen, die von den Blüten zu verschiedenen Tageszeiten emittiert werden, und während der verschiedenen Tage bis Wochen die Blüten geöffnet sind, da der Duft im Laufe der Zeit variieren kann5.
Ein frühes Protokoll für diese Art der Probenahme wurde von Heath und Manukian6entwickelt. Ziel ihrer Probenahmemethoden war es, die Belastung der untersuchten Probe (z. B. Pflanzen, Insekten) zu verringern. Frühere Papiere dokumentierten, dass zerstörerische Verfahren an der Pflanze erforderlich waren, wie das Entfernen blühender Blumen, um den Duft zu sammeln. Neuere Blumenduft-Publikationen von Cancino und Damon7,8 verwendeten ähnliche Methoden. Diese Studie legte die Blumen in Glaskammern und übergab gereinigte Luft über sie; dann wurden Duftstoffe aus der Kammer auf poröse Polymeradsorbentien in klaren Pasteurpipetten absorbiert. Die Düfte wurden während dieser Studie für mindestens zwei Stunden gesammelt. Sadler et al.9 führten blumenflorale Duftstudien an einer epiphytischen Orchidee in Südflorida durch, ähnlich wie die ursprüngliche Studie10. Auch in dieser Studie mussten die Blüten über zwei Stunden lang beprobt werden, um den Duft flüchtig zu sammeln, wobei der Duft auf dem porösen Polymeradsorbent gesammelt wurde. Das Papier hier präsentiert eine zerstörungsfreie Methode, die eine viel schnellere Probenahme ermöglicht, die nur 10 Minuten dauert. Anstelle eines Glaskammerofens werden Auch Backbeutel verwendet, die eine flexiblere Bewegung der Kammer ermöglichen und die Wahrscheinlichkeit von Schäden an den Blüten verringern. Diese Beutel sind in verschiedenen Größen erhältlich, so dass die Option, die Größe des Beutels zu wählen, die leicht einzelne Proben passen, ohne die Probe oder das umgebende Material zu beschädigen. Das in dieser Studie verwendete Adsorbentwart war Tenax Porous Polymer Adsorbent. Dies unterscheidet sich von Porapak, da die Probe zur Analyse thermisch auf die GC-MS-Säule eingespeist werden kann, wodurch die Verwendung eines chemischen Lösungsmittels vermieden wird.
Die Methoden in dieser Studie bieten eine Möglichkeit, schnell Duftflüchtige, die von Blumen produziert werden, zu proben und könnten auch zur Probe von Flüchtigen von anderen Proben wie Insektenpheromone oder Pilzflüchtigen verwendet werden. Die verkürzte Probenahmezeit bedeutet, dass die Probe weniger belastet wird und viele Proben in kurzer Zeit entnommen werden können. Zum Beispiel, in Sadler et al.9, die Blume war nur duftend in der Nacht, so dass nur zwei oder drei Proben pro Nacht gesammelt werden konnte. Mit der Methode hier konnten die ganze Nacht proben in 15-20-Minuten-Intervallen von der gleichen Blume genommen werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung von Säcken anstelle von Glaskammern der Kopfraum leichter für die Probenahme im Feld für die In-situ-Sammlung an gefährdeten oder bedrohten Pflanzenarten aufgehängt werden. Mit der hier vorgestellten Methode konnten wir 1,5 bis 2 Meter über dem Boden Blühen proben. Diese Methoden sind unglaublich nützlich für die Duftsammlung im Labor und auf dem Feld und bieten Forschern eine Probenahmetechnik, die schnell und zerstörungsfrei für die Probe ist.
Protocol
Representative Results
Discussion
Obwohl diese Technik unglaublich wertvoll für seine Probenahmegeschwindigkeit und Portabilität ist, ist eine Einschränkung, es für epiphytische Arten zu verwenden, oder diejenigen, die auf Bäumen und nicht vom Boden wachsen. In der ursprünglichen Studie10war eine der beprobten Blüten epiphytisch. Da die Maschine zu schwer ist, um frei zu hängen, muss eine stabile, erhöhte Basis für die Probenahme gemacht werden. Darüber hinaus kann die Maschine entweder an eine Steckdose angeschlossen o…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
USDA-ARS Forschungsprojekt Nummer 6036-22000-028-00D. Die Verwendung von Handels-, Firmen- oder Unternehmensnamen in dieser Publikation dient der Information und Bequemlichkeit des Lesers. Eine solche Verwendung stellt keine offizielle Billigung oder Genehmigung eines Produkts oder einer Dienstleistung durch das Landwirtschaftsministerium der Vereinigten Staaten oder den Agriculture Research Service dar, mit Ausnahme anderer, die geeignet sein könnten. Darüber hinaus stellten das University of Florida Biology Department-Lewis und Varina Vaughn Fellowship in Orchid Biology (2017) sowie ein University of Florida Graduate Research Fellowship (2014-2018) ebenfalls Fördermittel zur Verfügung. Wir danken auch Cindy Bennington von der Stetson University für die Orchideenpflanze, die während der Dreharbeiten zu diesem Video verwendet wurde.
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
- 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).
- Dudareva, N. A., Pichersky, E. . Biology of floral scent. , (2006).
- Altenburger, R., Matile, P. Rhythms of fragrance emission in flowers. Planta. 174, 242-247 (1988).
- 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).
- Theis, N., Raguso, R. A. The effect of pollination on floral fragrance in thistles. Journal of Chemical Ecology. 31 (11), 2581-2600 (2005).
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- Cancino, A., Damon, A. Fragrance analysis of euglossine bee pollinated orchids from Soconusco, south-east Mexico. Plant Species Biology. 22, 129-134 (2007).
- 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).
- 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).
- . National Institute of Standards and Technology. U.S. Department of Commerce Available from: https://www.nist.gov/ (2019)
