יחיד-תפוקה משלימים שיטות אנליטיות ברזולוציה גבוהה עבור אפיון תערובות מורכבות חומר אורגני טבעי
Summary
פרוטוקול זה מתאר תפוקת יחיד של שיטות אנליטיות, טכנולוגיות משלימים לשיאה אפיון מלא-זוגי של חומר אורגני טבעי, פרוטאומיקס מיקרוביאלית של מערכות אקולוגיות. גישה זו מאפשרת השוואות חזקים לזיהוי מסלולים מטבוליים והעתקות חשוב המתאר הפקת גז חממה, חיזוי תגובות השינוי הסביבתי.
Abstract
חומר אורגני טבעי (NOM) מורכבת תערובת מורכבת מאוד אלפי תרכובות אורגניות שהוכיח עצמו, מבחינה היסטורית, קשה לאפיין. עם זאת, כדי להבין את הפקדים תרמודינמי, קינטי החממה הפקת גז (פחמן דו-חמצני [CO2] ו- [CH4] מתאן) הנובע הפירוק של NOM, אפיון מולקולרי ברמת בשילוב עם חיידקים פרוטאום ניתוח הכרחי. יתרה מזאת, אקלים ושינויים סביבתיים צפויים perturb הטבעיות, שעשוי להיות מעצבן לאינטרקציות מורכבות המשפיעים על אספקת מצעים חומר אורגני וגם מיקרואורגניזמים ביצוע העתקות. אפיון מולקולרי מפורט של חומר אורגני, מיקרוביאלי פרוטאומיקס, ואת המסלולים המרות שלפיו מפורקת חומר אורגני יהיה צורך לחזות את הכיוון ואת הגודל של ההשפעות של שינויים סביבתיים. מאמר זה מתאר קצב מתודולוגי אפיון מקיף מטבוליט דגימה בודדת על-ידי הזרקה ישירה פורייה המרה יון ציקלוטרון תהודה ספקטרומטר מסה (FTICR-MS), גז כרומטוגרפיה ספקטרומטר מסה (GC-MS), תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ספקטרוסקופיה, כרומטוגרפיה נוזלית ספקטרומטר מסה (LC-MS), וניתוח פרוטאומיקס. גישה זו גורמת dataset מצוייד במלואו, אשר משפר את אמון סטטיסטי עבור מסיקים מסלולים של פירוק חומר אורגני, ה-CO הנוצרת2 קצב ייצור4 CH, ואת התגובות ההפרעות הסביבה שלהם. במסמך זה אנו מציגים תוצאות החלת בשיטה זו NOM דגימות נאספו מ peatlands; עם זאת, הפרוטוקול חל דוגמה NOM (למשל, כבול, מיוער קרקעות, משקעים ימיים, וכו ‘).
Introduction
ברחבי העולם, ביצות מוערך להכיל עמוד 529 של פחמן (C), בעיקר בתור C אורגני קבורה כבול פיקדונות1. כיום, peatlands כזה לשמש כיור C נטו, sequestering 29 y Tg ג-1 ב צפון אמריקה לבד1. עם זאת, הפרעה סביבתיים כגון ניקוז, שריפות, הבצורת בטמפרטורות חם ניתן להסיט את הכיור C הזה על-ידי הגברת פירוק חומר אורגני וכתוצאה מכך הפסדים C מוגבר באמצעות גז חממה (פחמן דו-חמצני [CO2] ו 1,לייצור מתאן [CH4])2. שינויי אקלים עשויים לתרום הפסד C אם הטמפרטורות חם או תנאים מייבש לעורר הפירוק C מהר יותר על-ידי מיקרואורגניזמים. לחלופין, טמפרטורות גבוהות יותר אוויר CO2 ריכוזים עשוי לעורר הייצור הראשוני לבודד CO עוד2 בתור פחמן אורגני (OC). באיזו מידה, כמה מהר זה OC מפורקת ואז לתוך CO2 ו- CH4 תלוי הגומלין המורכבים בין סובסטרטים התורם של אלקטרון, הזמינות של אלקטרון acceptors המיקרואורגניזמים לתווך טרנספורמציה. במקרים רבים, המנגנונים אינם מאופיין היטב, ובכך את תגובתם לפליטת הסביבה אינה מוגבלת היטב, עדיין לא ברור מה יהיה התוצאה הסופית של שינוי האקלים על איזון פחמן peatland מערכות אקולוגיות.
האופי המורכב של חומר אורגני טבעי (NOM) הפך אפילו לזהות את תרכובות אורגניות נוכח תערובות NOM קשה מבחינה היסטורית. ההתקדמות האחרונה שיפרנו בגדול את היכולת לאפיין תרכובות באופן מסורתי זה ולהמשיך, במידה מסוימת, להיחשב הסרבן רקבובי או fulvic תרכובות3,4,5. עכשיו הבנו כי רבים של תרכובות אלו זמינים למעשה microbially, עשוי להיות מפורקת אם מקבל אלקטרון מסוף מתאימים (תה) זמין6,7. חישוב מצב חמצון הנומינלי של הפחמן (NOSC) עבור תרכובת מספק מדד של ניבוי הפוטנציאל הפירוק, את התשואה אנרגיה של התה הנדרש. עם זאת, זה דורש אפיון מולקולרי ברמת של חומר אורגני7. NOSC מחושבת על פי נוסחה מולקולרית באמצעות המשוואה הבאה7: NOSC = − ((−z + 4(#C) + (#H) − − 3(#N) 2(#O) + 5(#P) − 2(#S)) / (#C)) + 4, כאשר z הוא המטען נטו. NOSC הוא מתואם עם תרמודינמי נהיגה כוח8, שבו תרכובות עם NOSC גבוהה יותר קלים לבזות, בעוד תרכובות עם NOSC נמוך יותר דורשים יותר ויותר אנרגטיים תה כדי להיות מופחת. מתחמים עם NOSC פחות −2 דורשים אנרגיה גבוהה מניבים תה כגון O2, חנקתי או Mnהרביעי, לא יכול להיות מושפל על ידי המתרחשים בדרך כלל נמוך אנרגיה מניבים תה כגון Feהשלישי או חומצה גופרתית7. זהו שיקול חשוב בתנאים אנאוקסיים רטוב נמצאו מקווי מים בהם O2 ואנרגיה גבוהה אחרים מניבים תה נדיר9 , ולכן הם ההשפלה של תרכובות NOSC התחתון בתנאים האלה למה מוגבלת. פרטורבציה סביבתיים יכולים להשפיע על ה תרמודינמי של המערכת האקולוגית באמצעות הידרולוגיה שינויים המשפיעים על O2 (הכי אנרגטית אלקטרון מקבל), שינויים מצעים אורגני אלקטרון acceptors זמין על-ידי ראשי הפקה, ולא במידה קטנה יותר על ידי טמפרטורה. דוגמה חשובה של ההשפעות טמפרטורה במערכות המלחות מתרחשת לגבי החלופה המתרחשת בין homoacetogenesis (קרי, אצטט הפקה של CO2 ו- H2) hydrogenotrophic methanogenesis ( כלומר, CH4 הפקה של CO2 ו- H2). בטמפרטורות נמוכות נראה ש-homoacetogenesis הזה הוא מעט המועדף, בעוד בטמפרטורות חם יותר טובה CH4 ייצור10. אפקט זה טמפרטורה שיש השלכות חשובות על התגובה של מערכות אקולוגיות לשינוי האקלים, כמו CH4 הוא גז חממה הרבה יותר חזק מאשר CO211 ובכך הגדלת הייצור של CH4 -חשבון של CO2 בטמפרטורות חם עשויים לתרום משוב חיובי עם התחממות האקלים.
Peatlands מייצרים כמויות משמעותיות באופן גלובלי של CO2 , CH46באמצעות נשימה מיקרובית של באופן טבעי אורגני משנה. NOSC של סובסטרטים פחמן אורגני קביעת חלקם היחסי של CO2: CH4 המיוצר אשר הוא פרמטר קריטי בגלל גבוה יותר קרינה לאלץ CH4 בהשוואה ל- CO211, אלא גם בגלל מידול המאמצים זיהו את היחס הזה כפרמטר קריטי עבור הערכת השטף C peatlands12. בהיעדרו של אלקטרון מסוף acceptors חוץ CO2, ניתן להראות על ידי אלקטרון איזון כי מצעים אורגני C עם NOSC > 0 רצון לייצר CO2: CH4 > 1, C אורגני עם NOSC = 0 יוצרת CO2 ו- CH4 יחס equimolar, ו C אורגני עם NOSC < 1 יפיק CO2: CH-4 -< 1-13. פירוק של OC ב הטבעיות מתווך על ידי מיקרואורגניזמים, כך גם כאשר השפלה של מתחם מסוים הוא למה ריאלי, זה kinetically מוגבל על ידי הפעילות של אנזימים מיקרוביאלי, בתנאים אנאוקסיים, מאת תרמודינמי הדוחף (קרי, NOSC)7. עד עכשיו זה מאתגר לאפיין באופן מלא את החומר האורגני כי המגוון של תרכובות דורשת טכניקות שונות משלימים עבור האפיון שלהם. התפתחויות אחרונות יש סגר את הפער; באמצעות חבילת בשיטות אנליטיות אנחנו ניתן לנתח את מגוון רחב של תרכובות אורגניות מתן אפיון מולקולרי ברמת, כימות מקרים מסוימים, של מטבוליטים ראשי קטן כמו גלוקוז עד 800 Da פולי-heterocycles. בעבר מולקולות מורכבות גדולים כאלה כבר שאפיינו פשוט כמו כמו ליגנין או דמוי טאנין, בדוי כדי להיות עקשניים. אפיון מולקולרי ברמת, עם זאת, מאפשר חישוב NOSC עבור מולקולות מורכבות גדולה אפילו אלה. ערכים אלה NOSC הן באופן ליניארי בקורלציה עם הכוח המניע תרמודינמי ומאפשר הערכה של איכות חומר אורגני זמין עבור פירוק, אשר במקרים רבים מגלה כי מולקולות מורכבות אלה עשוי למעשה להיות microbially מתכלה אפילו בתנאים אנאוקסיים הקיימות בביצות.
מאז כניסתה של O2 מאפשר חומר אורגני של כמעט כל הערכים NOSC נצפתה באופן טבעי להיות מפורקת, במסמך זה אנו מתמקדים השינויים חומר אורגני ו פרוטאומיקס חיידקים אשר צפויים להיות הנהגים ראשי בביצות (קרי, O מוגבל2) מערכות. עם זאת, כל הטכניקות שבהן נדון ניתן ליישם חומר אורגני של כל המערכת האקולוגית. בדרך כלל, בצובר מדדים המבוססים על אופטי, ניתוחים פלורסצנטיות שימשו להערכת חומר אורגני איכותי3,14. בעת שימוש בצובר מדידות כאלה, עם זאת, הפרטים אינם נשמרים כפי מספר רב של מולקולות מסווגים יחד בתנאים כלליים כמו humics או fulvics. ההגדרות של קטגוריות אלה אינם מוגבל היטב והם, למעשה, עשויים להשתנות אפשרי מחקר כדי לימוד ביצוע השוואות. עוד, מדידות בצובר לא לספק הפירוט מולקולרית הדרושים לחישוב את התרמודינמיקה המסדירים את המערכת, ולכן נופל קצר באמת הערכת איכות חומר אורגני15.
טכניקות בודדים כגון פורייה להפוך יון ציקלוטרון תהודה ספקטרומטר מסה (FTICR-MS), תהודה מגנטית גרעינית (NMR) ספקטרוסקופיה, גז כרומטוגרפיה המוני מסות (GC-MS) ולבצע כרומטוגרפיה נוזלית ספקטרומטר מסה (LC-MS) לספק בכזה פירוט ברמה המולקולרית. בעוד כל אחת מהטכניקות הללו מציג את מגבלותיה, הם הביאו את נקודות החוזק שלהם זה ניתן למנף בגישה משולבת כדי להשיג את הפרטים מולקולרית בסדר הכרחי עבור לכימות איכות חומר אורגני במובן תרמודינמי קפדני . GC-MS שימושית לזיהוי מטבוליטים קטן קריטי כי צפויים proximal השפעה על CO2 ו- CH4 הייצור (למשל, גלוקוז, אצטט, וכו ‘); עם זאת, GC-MS דורש אימות מול תקן ולכן מוגבלת תרכובות ידועות כבר קיים במסד הנתונים מונע זיהוי של תרכובות הרומן. יתר על כן, GC-MS היא טכניקה למחצה איכותי המאפשר הסקה על השינויים בריכוזים יחסית, אבל לא מספק בפועל ריכוז המידע הדרוש לחישוב חינם אנרגיות של גיב לדוגמה. לבסוף GC-MS דורש derivatization של מולקולות לפני ניתוח אשר מגביל את הרזולוציה כדי תרכובות קטן מ- Da ~ 400, כהלים נדיף אובדים במהלך השלב ייבוש.
חד-ממדי (1 ד) 1H למצב נוזלי NMR מאפשרת אפיון כמותי מאוד קטנה מטבוליטים (לרבות מטבוליטים העיקרי משקל מולקולרי קטן שיכללו חומרים נדיפים כמו כהלים, אצטט, אצטון, formate, פירובט, succinate, כבל קצר חומצות שומן, כמו גם מגוון של פחמימות לשמצה נעדר או פרוץ מפעולות שירות מבוססי MS) ריכוזים שלהם הם שימושיים במיוחד לצורך חישוב פרמטרים תרמודינמי. ובכל זאת, כמו GC-MS, 1 י NMR של תערובות מורכבים דורש תקינה יחסית מסד נתונים, ולכן לא לבד לאפשר זיהוי קל של תרכובות הרומן כי צפויים להיות בשפע מורכבות מערכות אקולוגיות טבעיות ומשתנה. בנוסף, NMR רגיש פחות מאשר טכניקות מבוססות MS. לכן, יצירת פרופילים המטבוליט כמותיים מושגת רק מעל 1 מיקרומטר באמצעות NMR מערכות מצויד מקורר הליום קר-הגששים. NMR קצת קר-הגששים מוערך לא נרחב, מלח-סובלניים ולאפשר ניתוח הסביבה תערובת בנוכחות ריכוזי מלח millimolar בשימוש קטנים בקוטר (הקוטר החיצוני < 3 מ מ) מדגם צינורות16. עם זאת, זה סיבוך נוסף של NMR כמויות גבוהות של מתכות פאראמגנטיים ומינרלים (למשל, Fe ו- Mn מעל % wt 1-3), אשר יכול להיות שופע בקרקעות בתוליים, ניתן להרחיב תכונות ספקטרליות, לסבך את הפרשנות של ספקטרום NMR . באמצעות מיצוי מעבדתי (SPE) ניתן עוזרו של פרשנות של NMR והן מבוססות MS מטבולומיקס בשיטות על-ידי הפחתת מלחים מינרליים והגברת איכות ספקטרלי.
FTICR-MS על ידי הזרקה ישירה היא טכניקה רגישה מאוד מסוגלת לאתר עשרות אלפי מטבוליטים של דוגמה אחת, אבל זה לא ללכוד מטבוליטים קטן קריטיים כגון אצטט, פירובט succinate והוא שקשה לחסלם השתמש עבור סוכרים, פחמימות אחרות17, ואינה מספקת מידע כמותי. אולם, בניגוד טכניקות אחרות, FTICR-MS מצטיין זיהוי והקצאת נוסחה מולקולרית תרכובות הרומן, ולכן מזהה את המספר הגדול ביותר של תרכובות מתן מידע מולקולריות יותר מאשר בכל אחת מהטכניקות שתואר אחרים. דבר זה שימושי, כי המידע מולקולרית FTICR-MS (וטכניקות אחרות) יכול לשמש כדי לחשב את NOSC הקשורה הכוח המניע תרמודינמי המסדירים את הסבירות של תגובות מסוימות8 והתעריפים שלהם תחת מסוימים תנאים7. יתר על כן, על ידי צימוד FTICR-MS עם טכניקות הפרדה, כגון LC יחד עם טנדם MS, כמותיים מבניים בר השגה, קיזוז חלק מהחסרונות של טכניקה זו. LC-MS שימושית לזיהוי חומרים דמויי השומנים, אחרים מטבוליטים שאינם מאופיין היטב על ידי כל אחד השיטות האחרות. צימוד LC FTICR-MS או LC-MS עם שברים של אלמונים מסוימים עניין הבהרה מבנית של אספן שבר ואיסוף דו-ממדית (2D) נוזלי המדינה ש-NMR הוא המצב האידיאלי בזיהוי וכימות לא ידוע תרכובות18 ,19. עם זאת, זהו צעד שצורכת שיכול לשמש אם וכאשר הדרושים. לקחו בנפרד, כל אחת מהטכניקות הללו מספקים תמונה שונה של החומר האורגני, על ידי שילוב אותם, נוכל להשיג הבנה מלאה יותר מאשר שימוש בכל אחת מהטכניקות בבידוד.
בעוד השיקולים תרמודינמי להגדיר את האילוצים האולטימטיבי איזה העתקות אפשריים במערכת, פירוק חומר אורגני מתווך על ידי מיקרואורגניזמים שפעילותם אנזים לשלוט שיעורי התגובה. לכן, אני מבין הפקדים פירוק חומר אורגני ובסופו של דבר החממה הפקת גז (CO2 ו- CH4) מן הביצות דורש גישה משולבת טכנולוגיות אפיון פעילות האנזים מיקרוביאלית כמו גם המטבוליטים. במאמר זה, אנו מתארים שיטה להשגת ניתוח מקיף של דוגמה אחת שימוש בגישה סדרתית שתוצאתו ניתוח מלא לזווג. גישה זו מרחיבה על מטבוליט, חלבונים, שומנים בדם החילוץ (MPLex) פרוטוקול שבו פרוטאומיקס היה בשילוב עם GC-MS ו- LC-MS20 כדי לזהות קטנה מטבוליטים, חלבונים ושומנים על-ידי שילוב מידע כמותי מטבוליט ויה NMR וזיהוי של גדול מטבוליטים משניים ויה FTICR-גב’ מעט שונה MPLex, אנו מתחילים את הפרוטוקול עם שאיבת מים, ואז השתמש החילוץ רציפים עם ממיסים יותר ויותר לא קוטביים. כל עקירות נעשות על מדגם יחיד אשר חוסך לדוגמה כאשר אמצעי אחסון מוגבל או קשה להשיג, הקטנת השגיאה ניסיוני הציג דרך וריאציה בין aliquots מ מדגם הטרוגנית מטריצות (למשל, אדמה, כבול) או ההבדלים בין תנאי אחסון ומשך.
לבסוף, על-ידי התאמת הניתוחים אום עם פרוטאומיקס ניתוחים של הקהילה מיקרוביאלי, נוכל לבנות רשתות מטבוליות המתארים את המסלולים ואת הפיכתו של פירוק חומר אורגני. זה מאפשר לנו לבדוק היפותזות ספציפיות על איך תשפיע לפליטת למערכת CO האולטימטיבי2 ו- CH4 ייצור באמצעות שינוי של מצעים אורגני זמין, אלקטרון acceptors של הקהילות מיקרוביאלי בתיווכן של תגובות באמצעות הפעילות של אנזימים מזרזים.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא לספק תפוקה יחיד פרוטוקול לניתוח מטבוליטים, שומנים, חלבונים מיקרוביאלי מתוך מדגם יחיד ובכך יוצר dataset לזווג מלא לבניית רשתות מטבוליות תוך הגבלת משגיאות אנליטיות .
Protocol
Representative Results
Discussion
יחיד-התפוקה, זרם מצמידים במלואו ניתוח שימוש כדי לאפיין מטבוליטים, את פרוטאום מספק תובנות מסלולים מאת C איזה רכיבה על אופניים היא היווצרותן של מערכת אקולוגית מורכבת. אדמה, כבול הן מטריצות הטרוגנית, לכן, אחד הצעדים הקריטיים של שיטה זו מתרחשת בשלבים המוקדמים ביותר להבטיח כי ההתחלה כבול או אדמ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות ג’יי. פי Chanton במקום Kostka, קולטון ועותרת לקבלת סיוע עם איסוף דגימות כבול. חלקים של עבודה זו נערכו במעבדה סביבתיים מולקולרית מדעי, DOE Office של המשתמש מתקן מדעי בחסות את Office הביולוגיים ואת המחקר הסביבתי. PNNL מופעל על ידי Battelle על האלמונית תחת חוזה דה-AC05-76RL01830. עבודה זו נתמכה על ידי משרד האנרגיה האמריקני, משרד המדע, המחקר הביולוגי של משרד איכות הסביבה (מענקים: דה-AC05-00OR22725, דה-SC0004632, DESC0010580, דה-SC0012088 ו- DE-SC0014416).
Materials
| methoxyamine hydrochloride | Sigma Aldrich | 226904 | derivitization agent |
| 5 mm triple resonance salt-tolerant cold probe | Bruker | instrumentation | |
| capillary GC column HP-5MS column (30 m × 0.25 mm × 0.25 μm) | Agilent | AG19091S-433 | instrumentation |
| reversed phase charged surface hybrid column (3.0 mm × 150 mm × 1.7 μm particle size) | ThermoFisher | instrumentation | |
| 2 mL glass vials | VWR International | 46610-722 | sample vials |
| autosampler vials | VWR International | 97055-324; 9467671 | sample vials |
| Chloroform | VWR International | JT9174-3 | solvent |
| Ethanol | VWR International | BDH67002.400 | solvent |
| methanol | VWR International | BDH85681.400 | solvent |
| pyridine | VWR International | BDH67007.400 | solvent |
| 2,2-dimethyl-2-silapentane-5-sulfonate-d6 | Sigma Aldrich | 178837 | standard |
| C8-C24 fatty acid methyl ester | Sigma Aldrich | CRM18918 | standard |
| N-methyl-N- (trimethylsilyl)trifluoroacetamide | Sigma Aldrich | 24589-78-4 | standard |
| Suwanee River Fulvic Acid standard | International Humic Substances Society | 2S101F | standard |
| trimethylchlorosilane | Sigma Aldrich | 89595 | standard |
| Tuning Solution | Agilent | ||
| FTICR-MS analysis software | Bruker | Compass DataAnalysis 4.1 | |
| Formularity Software | Pacific Northwest National Laboratory | Formularity | available for download at: https://omics.pnl.gov/software/formularity |
| GC-MS | Agilent | Agilent GC 7890A with MSD 5975C | |
| silica-based sorbent | Phenomenex (Torrance, CA) | Strata C18-E (PN 8E-S001-DAK) | |
| NMR TUBE 3MM 8 150 CS5 | VWR International | KT897820-0008 | NMR tube |
| Varian Direct Drive 600-MHz NMR spectrometer | Varian Inova | Varian Direct Drive 600-MHz | NMR spectrometer |
| Chenomx NMR Suite 8.3 | Chenomx | Chenomx NMR Suite | NMR software |
| ultra-performance liquid chromatograph | waters | Aquity UPLC H | liquid chromatograph |
| Velos-ETD Orbitrap mass spectrometer | ThermoFisher | Thermo Scientific LTQ Orbitrap Velos | mass spectrometer |
References
- Bridgham, S. D., Megonigal, P. J., Keller, J. K., Bliss, N. B., Trettin, C. The carbon balance of North American wetlands. Wetlands. 26 (4), 889-916 (2006).
- Wilson, R. M., et al. Greenhouse gas balance over thaw-freeze cycles in discontinuous zone permafrost. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 122 (2), 387-404 (2017).
- Broder, T., Knorr, K. H., Biester, H. Changes in dissolved organic matter quality in a peatland and forest headwater stream as a function of seasonality and hydrologic conditions. Hydrology and Earth System Sciences. 21 (4), 2035-2051 (2017).
- Ejarque, E., et al. Quality and reactivity of dissolved organic matter in a Mediterranean river across hydrological and spatial gradients. Science of The Total Environment. 599, 1802-1812 (2017).
- Valenzuela, E. I., et al. Anaerobic methane oxidation driven by microbial reduction of natural organic matter in a tropical wetland. Applied and Environmental Microbiology. 83 (11), e00645-e00617 (2017).
- Lehmann, J., Kleber, M. The contentious nature of soil organic matter. Nature. 528 (7580), 60-68 (2015).
- Keiluweit, M., Nico, P. S., Kleber, M., Fendorf, S. Are oxygen limitations under recognized regulators of organic carbon turnover in upland soils?. Biogeochemistry. 127 (2-3), 157-171 (2016).
- LaRowe, D. E., Van Cappellen, P. Degradation of natural organic matter: A thermodynamic analysis. Geochimica et Cosmochimica Acta. 75 (8), 2030-2042 (2011).
- Wilson, R. M., et al. Hydrogenation of organic matter as a terminal electron sink sustains high CO2: CH4 production ratios during anaerobic decomposition. Organic Geochemistry. 112, 22-32 (2017).
- Ye, R., Jin, Q., Bohannan, B., Keller, J. K., Bridgham, S. D. Homoacetogenesis: A potentially underappreciated carbon pathway in peatlands. Soil Biology and Biochemistry. 68, 385-391 (2014).
- Neubauer, S. C., Megonigal, J. P. Moving beyond global warming potentials to quantify the climatic role of ecosystems. Ecosystems. 18 (6), 1000-1013 (2015).
- Ma, S., et al. Data-Constrained Projections of Methane Fluxes in a Northern Minnesota Peatland in Response to Elevated CO2 and Warming. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 122 (11), 2841-2861 (2017).
- Conrad, R. Contribution of hydrogen to methane production and control of hydrogen concentrations in methanogenic soils and sediments. Federation of European Microbiological Societies Microbiology Ecology. 28 (3), 193-202 (1999).
- Cunada, C. L., Lesack, L. F. W., Tank, S. E. Seasonal dynamics of dissolved methane in lakes of the Mackenzie Delta and the role of carbon substrate quality. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 123 (2), 591-609 (2018).
- Wilson, R. M., Tfaily, M. M. Advanced molecular techniques provide new rigorous tools for characterizing organic matter quality in complex systems. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 123 (6), 1790-1795 (2018).
- Borton, M. A., et al. Coupled laboratory and field investigations resolve microbial interactions that underpin persistence in hydraulically fractured shales. Proceedingsof the National Academy of Sciences. 115 (28), E6585-E6659 (2018).
- Tang, K., Page, J. S., Smith, R. D. Charge competition and the linear dynamic range of detection in electrospray ionization mass spectrometry. Journal of the American Society for Mass Spectrometry. 15 (10), 1416-1423 (2004).
- Boiteau, R. M., et al. Structure Elucidation of Unknown Metabolites in Metabolomics by Combined NMR and MS/MS Prediction. Metabolites. 8 (1), 8 (2018).
- Walker, L. R., et al. Unambiguous Metabolite Identification in High-throughput Metabolomics by Hybrid 1DNMR/ESI MS Approach. Magnetic Resonance in Chemistry. 54 (12), 998-1003 (2016).
- Nicora, C. D., Burnum-Johnson, K. E., Nakayasu, E. S., Casey, C. P., White III, R. A., Roy Chowdhury, T., Kyle, J. E., Kim, Y. M., Smith, R. D., Metz, T. O., Jansson, J. K., Baker, E. S. The MPLEx Protocol for Multi-omic Analyses of Soil Samples. J. Vis. Exp. (135), e57343 (2018).
- Folch, J., Lees, M., Sloane-Stanley, G. H. Extraction of fatty acid. Journal of Biological Chemistry. 226, 497-509 (1957).
- Tolic, N., et al. Formularity: software for automated formula assignment of natural and other organic matter from ultrahigh-resolution mass spectra. Analytical Chemistry. 89 (23), 12659-12665 (2017).
- Kim, Y. M., et al. Diel metabolomics analysis of a hot spring chlorophototrophic microbial mat leads to new hypotheses of community member metabolisms. Frontiers in microbiology. 6, 209 (2015).
- Hiller, K., et al. MetaboliteDetector: comprehensive analysis tool for targeted and nontargeted GC/MS based metabolome analysis. Analytical Chemistry. 81 (9), 3429-3439 (2009).
- Kind, T., et al. FiehnLib: mass spectral and retention index libraries for metabolomics based on quadrupole and time-of-flight gas chromatography/mass spectrometry. Analytical Chemistry. 81 (24), 10038-10048 (2009).
- Kyle, J. E., et al. LIQUID: an-open source software for identifying lipids in LC-MS/MS-based lipidomics data. Bioinformatics. 33 (11), 1744-1746 (2017).
- Kanehisa, M. Enzyme annotation and metabolic reconstruction using KEGG. Protein Function Prediction: Methods and Protocols. 1611, 135-145 (2017).
- Van Krevelen, D. W. Graphical-statistical method for the study of structure and reaction processes of coal. Fuel. 29, 269-284 (1950).
- Hodgkins, S. B., et al. Changes in peat chemistry associated with permafrost thaw increase greenhouse gas production. Proceedings of the National Academy of Sciences. 111 (16), 5819-5824 (2014).
