التحديد الكمي لمصنع البروتين للذوبان والهضم الكربوهيدرات المحتوى، استخدام الذرة (ميس زيا) كأنموذج

الكتلة الحيوية النباتية تشكل الأساس للشبكات الغذائية الأرضية كلها تقريبا. الحصول على العناصر الغذائية من التربة عن طريق نظم جذور النباتات والاستفادة من أشعة الشمس في أنسجتها ورقي توليف الجزيئات الحيوية. على وجه الخصوص، الكربون والنيتروجين وتستخدم لإنشاء الكربوهيدرات، البروتينات (التي تتألف من الأحماض الأمينية)، والدهون اللازمة لبناء الكتلة الحيوية النباتية (أنه ينبغي ملاحظة أن في النبات فسيولوجيا غالباً ما يشير مصطلح “macronutrient” لعناصر التربة، مثل ن، ك ف وق، ولكن في جميع أنحاء هذه الورقة هذا المصطلح سيشير إلى الجزيئات الحيوية، مثل البروتينات والكربوهيدرات والدهون). عندما آكلات العشب تستهلك المواد النباتية، المغذيات الكبيرة الواردة في الأنسجة النباتية مقسمة إلى الأجزاء المكونة لها وتستخدم بعد ذلك لقيادة العمليات الفسيولوجية للمستهلك. وبهذه الطريقة، يكون المغذيات النباتية الكبيرة تأثيراً قويا على فسيولوجيا المستهلك جنبا إلى جنب مع آثار هامة على أعلى ترتيب التفاعلات الإيكولوجية وديناميات الشبكة الغذائية.

عبر مملكة الحيوان، بروتين قابل للذوبان والهضم الكربوهيدرات هي المغذيات الكبيرة ارتباطاً أوثق ل البقاء على قيد الحياة، والاستنساخ، والأداء¹. وعلاوة على ذلك، تنظم غالبية الحيوانات بنشاط استهلاكهم من هذه المغذيات الكبيرة اثنين لتلبية تلك المتطلبات الفسيولوجية^1،2. هذا صحيح بصفة خاصة للحشرات آكلات العشب التي تكشف عن تركيزات السكريات والأحماض الأمينية في الأنسجة النباتية، والتي بدورها توجه سلوك التغذية. نتيجة لذلك مصنع البروتين للذوبان ومحتوى الكربوهيدرات القابلة الهضم قد لعبت دوراً قويا في تطور التفاعلات النبات-الحشرات.

بينما البيانات في مصنع البروتين للذوبان ومحتوى الكربوهيدرات القابلة الهضم نادرة نسبيا (ولكن انظر^6،7،،من^89،،من¹⁰¹¹)، هناك كثرة البيانات المتاحة بشأن محتوى عنصري النبات (الكربون والنيتروجين والفوسفور). هذا إلى حد كبير بسبب عناصر الدور أساسي في محطة التغذية المعدنية^3،،من⁴⁵. حيث يتم قياس العناصر، الارتباطات قد استخدمت لاستخلاص كمية البروتين للذوبان والكربوهيدرات القابلة الهضم، ولكن حسابات دقيقة غالباً ما يصعب الحصول عليها. على سبيل المثال، من المستحيل استخدام الكربون كمؤشر لمحتوى الكربوهيدرات القابلة الهضم النبات لأن الكربون أوبيكويتوسلي موجودة في جميع المركبات العضوية. وجود علاقة أقوى بين عنصري النتروجين ومحتوى قابل للذوبان بروتين النبات، وغالباً ما تستخدم عوامل التحويل النيتروجين للبروتين المعمم. ومع ذلك، هناك أدلة قوية على أن التحويلات النيتروجين للبروتين يتم إبلاغها الغاية^{12،13،14،15}، مما يجعل من المحتمل استخدام التحويل المعمم غير دقيقة. وبسبب هذا، عوامل التحويل النيتروجين للبروتين غالباً ما تفتقر إلى الدقة، لا سيما بقدر ما مطلوب للدراسات التغذوية في آكلات العشب. أيضا، وجود النبات المحتوية على ن الليلوتشيميكالس، مثل قلويدات وجلوكوسينولاتيس التي غالباً ما تكون سامة لأكلات العشب، ويمكن الخلط بين هذه التحويلات.

وهنا، نحن نقدم اثنين الاختبارات الكيميائية لقياس تركيز البروتينات القابلة للذوبان والهضم من الكربوهيدرات في الأنسجة النباتية. وترد هذه الاختبارات بشكل منفصل، ولكن يقترح أن استخدامها في نفس الوقت لتحليل العينات النباتية نفسها بغية التوصل إلى تحليل أكثر شمولاً من المغذيات النباتية الكبيرة. كلا تستخدم منهجيات مماثلة، تتألف من خطوة الاستخراج، تليها الكمي عن طريق امتصاص. مصنع عينة الإعدادية أيضا متطابقة في كلا البروتوكولين، مما يجعل من السهل لتشغيل كل التحليلات بالترادف. الأداة المساعدة لهذه الاختبارات لا تنبع من تلك الجدة، كما أنها تعتمد على كبار السن، (برادفورد، جونز، دوبوا) الراسخة فحوصات قياس الألوان^16،،من¹⁷¹⁸، لكن هنا قمنا بتنظيم واضح وسهل لمتابعة البروتوكول الذي يجمع بين هذه الأساليب مع التقنيات الخاصة بمصنّع استخراج أكثر غموضاً^17،19 بغية جعل تطبيق هذه الاختبارات أكثر يسرا لتلك الموجودة في الميادين ذات الصلة بالنباتات.

لكلا فحوصات، يتم استخراج المغذيات النباتية الكبيرة أولاً ماديا بالتجميد، وليوفيليزينج، وطحن المواد النباتية. مقايسة البروتين للذوبان، كذلك يتم استخراج المواد الكيميائية^،من¹⁷¹⁹ من خلال عدة جولات من فورتيكسينج والتدفئة العينات في محلول هيدروكسيد الصوديوم. ثم يتم استخدام مقايسة برادفورد معروفة، الاستفادة من أخذ G-250 الأزرق الرائعة، لتحديد كمية البروتينات القابلة للذوبان والبروتينية بين 3,000 5,000 دالتونس^16،17. هذا التحليل قد كشف مدى بين 1-20 ميكروغرام مجموع البروتينات الواحدة الميكروسكوبية جيدا أو < 25 ميكروغرام/مل، ولكن لا قياس الأحماض الأمينية الحرة لا. خطوة الاستخراج من مقايسة الكربوهيدرات القابلة الهضم يستند إلى أسلوب حمض مخفف سميث et al. ²⁰ ويسمح لعزل السكريات قابل للذوبان، والنشا، وفروكتوسان – لكن الكربوهيدرات غير الهيكلية. أسلوب القياس الكمي حمض الكبريتيك فينول مأخوذ من دوبوا et al. ¹⁸ والتدابير جميع أحادية الطور، اليغو-، والسكريات (، فضلا عن المشتقات الميثيل). هذا التحليل قادراً على تحديد كمية السكريات محددة، ولكن هنا نستخدم كمؤشر لمحتوى المجموع الكربوهيدرات القابلة الهضم (انظر سميث et al. ²⁰ لتحليل أكثر تفصيلاً). معا، هذه فحوصات قياس اثنين من المغذيات الكبيرة التي ترتبط بشدة بأداء منظمة التعاون الاقتصادي-علم وظائف الأعضاء وحركيتها، توفير البيانات الهامة على نوعية الموارد في القاعدة الأرضية في الشبكات الغذائية النباتية. عرض هذه البروتوكولات يعزز توليد مصنع macronutrient مجموعات البيانات من أجل الحصول على فهم أكثر دقة لفسيولوجيا النبات وحركيتها التغذوية الإيكولوجيا، وتفاعلات النبات العشبي.