Summary

복잡 한 자연 유기 물질 혼합물을 특성화에 대 한 단일 처리량 보완 고해상도 분석 기법

Published: January 07, 2019
doi:

Summary

이 프로토콜 자연 유기 물질과 다른 생태계에서 미생물 단백질의 완전 한 쌍 특성에 culminating 보완 분석 및 omics 기술에 대 한 단일 처리량을 설명 합니다. 이 이렇게 강력한 비교 대사 경로 및 변환을 설명 하는 온실 가스 생산 및 환경 변화에 대 한 응답을 예측에 대 한 중요 한 식별 수 있습니다.

Abstract

자연 유기 물질 (NOM) 역사적으로, 특성화 하기 어려운 증명 하는 유기 화합물의 수천의 매우 복잡 한 혼합물으로 구성 된다. 그러나, NOM의 분해에서 발생 하는 온실 가스 (이산화탄소 CO2와 메탄 [채널4]) 생산에 열역학 및 운동 제어, 이해 하는 분자 수준의 특성화와 결합 하 여 미생물 프로테옴 분석은 필요 합니다. 또한, 기후 및 환경 변화는 잠재적으로 유기 물 기판의 공급 및 변환을 수행 하는 미생물에 영향을 주는 복잡 한 상호 작용을 열 받은 자연 생태계를 교란 하 예상 된다. 유기 물, 미생물 proteomics, 경로 및 유기 물 분해 되는 변환의 상세한 분자 특성화 방향 및 환경 변화의 효과의 크기를 예측 하는 데 필요한 것입니다. 이 문서에서는 단일 샘플에서 포괄적인 대사 산물 특성화에 대 한 방법론 처리량 푸리에 변환 이온 싸이 클 로트 론 공명 질량 분석 (MS FTICR), 가스 크로마토그래피 질량 분석 (GC-MS)를 직접 주입 하 여 핵 자기 공명 (NMR) 분광학, 액체 착 색 인쇄기 질량 분석 (MS LC), 그리고 proteomics 분석. 이 방법은 유기 물질 분해, 결과 CO2 와 채널4 생산 속도, 그리고 환경 섭 동에 대 한 그들의 응답의 통로 유추에 대 한 통계 신뢰도 향상 완벽 하 게 결합 하 여 데이터 집합에서 발생 합니다. 여기 우리는 peatlands;에서 수집 된 NOM 샘플에이 메서드를 적용 한 결과 제시 그러나, 프로토콜 (예를 들어, 물, 숲된 토양, 해양 퇴적 물, ) 어떤 NOM 샘플에 적용 됩니다.

Introduction

세계적으로, 습지 유기 C 토 탄 예금1매장으로 주로 탄소 (C), 529 페이지 포함 견적 된다. 현재, 이러한 peatlands 북미 혼자129 Tg C y-1 를 격리 그물 C 싱크 역할을 합니다. 그러나, 배수, 화재, 가뭄, 더 온난 한 온도 등 환경 장애 온실 가스를 통해 증가 C 손실의 결과로 유기 물 분해를 증가 시켜이 C 싱크를 상쇄 수 있습니다 (이산화탄소 [CO2]와 [4채널] 메탄) 생산1,2. 기후 변화는 더 온난 한 온도 또는 건조 조건 빠른 C 분해 미생물에 의해 자극 하는 경우 C 감소에 기여할 수 있습니다. 또는, 높은 온도 및 공기 CO2 농도 유기 탄소 (OC는)로 더 많은 CO2 격리를 기본 생산을 자극 수 있습니다. OC CO2 로 분해 다음 어느 정도 하 고 얼마나 빨리와 채널4 는 전자 기증자 기판, 전자 수락자의 가용성 및 중재 미생물 사이 복잡 한 상호 작용에 따라 달라 집니다를 변환입니다. 대부분의 경우, 메커니즘은 잘 성격을 나타낸, 따라서 환경 섭 반응 잘 제한 된 이며 기후 변화의 결과 peatland 생태계에 탄소 균형에 있을 것입니다 불분명 남아.

자연 유기 물질 (NOM)의 복잡 한 자연도 역사적으로 어려운 다른 혼합물에 있는 유기 화합물을 식별 했다. 최근 발전 하는 전통적으로 화합물의 특성, 어느 정도 계속 완강히 humic 또는 fulvic 화합물3,,45으로 간주, 우리의 능력 크게 향상. 우리는 지금 이러한 화합물의 많은 microbially 실제로 사용할 수 있으며 적당 한 터미널 전자 수락자 (차) 제공6,7경우 분해 수 있습니다 이해 합니다. 화합물에 대 한 탄소 (NOSC)의 명목상 산화 상태 계산 분해 하 고 필요한 차 에너지 생산량에 대 한 가능성을 예측에 대 한 통계를 제공 합니다. 그러나, 그것은7유기 물질 분자 수준 특성을 요구 한다. NOSC는 분자 수식을 통해 다음 방정식7에서 계산: NOSC = − ((−z + 4(#C) + (#H) − 3(#N) − 2(#O) + 5(#P) − 2(#S)) / (#C)) + 4, z 그물 충전이. NOSC 열역학 운전 힘8, 어떤 점에서 더 높은 NOSC와 화합물은 저하, 낮은 NOSC와 화합물 감소 하기 위해 점점 더 에너지 차와 필요로 쉽게 상관 된다. NOSC −2 보다는 더 적은으로 화합물 O2, 질산염 또는 미네소타4, 같은 차를 양보 하는 높은 에너지를 필요로 하 고 일반적으로 발생 하 여 저하 될 수 없습니다 FeIII 같은 차 들을 생성 하는 에너지를 낮은 또는 황산7. 이것은 O2 와 다른 고 에너지 차와 저조한는 부족9 및 따라서 이러한 조건 하에서 낮은 NOSC 화합물의 저하는 습지에 물이 찼 네요 무산 소 조건에서 중요 한 고려 사항 열역학으로 제한. 환경 섭 동 O2 (가장 정력적 인 전자 수락자), 유기 기판에 전자 수락자 사용할 수 변화에 영향을 주는 문학적 변화를 통해 생태계의 열역학적 상태에 영향을 미칠 수 있습니다 기본으로 생산, 및 온도 의해 더 작은 넓이에. Homoacetogenesis (, CO2 와 H2에서 초 산 생산)와 hydrogenotrophic methanogenesis (사이 발생 하는 교환 관련 하 여 발생 하는 습지 시스템에서 온도 효과의 중요 한 예 , CO2 와 H2에서 채널4 생산). 낮은 온도에서 그 homoacetogenesis는 약간 선호 따뜻한 온도 선호 채널4 생산10동안 나타납니다. 채널4 는 CO211 및 따라서 증가 생산의 비용에 채널4 의 보다 훨씬 더 강한 온실 가스가 온도 효과, 기후 변화 하는 생태계의 응답에 대 한 중요 한 암시를 할 수 있습니다. 따뜻한 온도에서 CO2 기후 온난화와 긍정적인 의견을 기여할 수 있습니다.

Peatlands CO2 의 세계적으로 중요 한 양을 생성 그리고 채널46을 통해 미생물의 호흡 유기 자연적 중요 합니다. 유기 탄소 기판의 NOSC CO2의 상대적 비율 결정: 채널4 채널4 때문에 뿐만 아니라 CO211에 비해 높은 복사 강제 때문에 중요 한 매개 변수는 생산 모델링 노력 peatlands12C 자 속 추정을 위한 중요 한 매개 변수로이 비율을 확인 했습니다. CO2이외의 터미널 전자 수락자의 부재, 그것은 수 있다 표시 전자 균형에 의해 NOSC > 0 것 유기 C 기판 CO2생산: 채널4 > 1, NOSC 유기 C = 0 생성 CO24 채널 < 1 아데닌의 비율, 그리고 NOSC 유기 C에서 CO2를 생산할 예정 이다: 채널4 < 113. OC의 자연 생태계에서 분해 미생물, 중재는 그래서 그 경우에 특정 화합물의 열역학으로 가능, 운동 제한 무산 소 조건 하에서 그리고 미생물 효소의 활동으로 (, NOSC) 강제로 열역학 운전7. 지금까지 그것은 화합물 존재의 다양성 그들의 특성에 대 한 다른 보완 기술이 필요 하기 때문에 유기 물질을 완벽 하 게 특성을 도전 하고있다. 최근 발전 격차; 폐쇄 분석 기법에의 한 벌을 사용 하 여 우리가 유기 화합물 분자 수준 특성을 제공 하 고, 800 다 폴 리-heterocycles까지 포도 당 같은 작은 기본 대사 산물에서 어떤 경우 부 량에서 큰 범위를 분석할 수 있습니다. 이전 같은 큰 복잡 한 분자 것가지고 되었습니다 단순히으로 리그 닌 같은 또는 탄 닌 같은 특징 완강히 되었다고 가정. 그러나 분자 수준 특성,,도 이러한 큰 복잡 한 분자에 대 한 NOSC의 계산을 허용 한다. 이 NOSC 값은 선형 열역학 원동력의 유기 물 분해, 많은 경우에는 이러한 복잡 한 분자 microbially 수 실제로 있습니다 보여 사용할 수 있는 품질의 평가 대 한 수 있도록 연관 습지에 승리 무산 소 조건 에서도 분해.

O2 의 유기 물 분해를 거의 모든 자연 관찰 된 NOSC 값의 수, 이후 여기 우리가 변화에 포커스에서 유기 물질과 미생물 단백질 (, 습지에서 기본 드라이버를 될 것입니다. 제한 된 O2) 시스템입니다. 그러나, 우리가 논의할 것 이다 모든 기법 모든 생태계에서 유기 물질에 적용할 수 있습니다. 일반적으로, 대량 측정 광학에 기반 하 고 형광 분석 유기 물질 품질3,14을 평가 하기 위해 사용 되었습니다. 그러나 이러한 대량 측정을 사용 하 여,, 세부 묘사가 손실 됩니다 분자의 많은 수는 함께 humics 또는 fulvics 같은 일반적인 용어 분류로. 이러한 범주 정의 잘 제한 된 그리고, 사실, 연구에서 연구 하 고 비교 불가능 한 다를 수 있습니다. 또한, 대량 측정 하지 시스템을 관리 하는 열역학 계산에 필요한 분자 정보 제공 고 따라서 진정으로 유기 물 품질15평가 짧은을.

푸리에 등 개별 기술 이온 싸이 클 로트 론 공명 질량 분석 (MS FTICR), 핵 자기 공명 (NMR) 분광학을 변형, 가스 착 색 인쇄기 질량 분 광 분석 (GC-MS), 그리고 액체 착 색 인쇄기 질량 분석 (LC-MS) 이러한 분자 수준의 정보를 제공 합니다. 이러한 기술을 각각 선물 자체의 한계, 하는 동안 그들은 또한는 분자 세부 엄격한 열역학적 의미에서 유기 물 품질 측정에 필요한 달성 하기 위해 통합된 된 접근 방식에 활용 될 수 있는 그들의 자신의 힘을가지고 . GC-MS는 CO2 와 채널4 생산 (예를 들면, 포도 당, 아세테이트,);에 근 영향을 미칠 가능성이 중요 한 작은 대사 산물을 식별 하는 데 유용 그러나, GC-MS 표준에 대 한 확인 필요 이며 따라서 소설 화합물을 방지 하는 데이터베이스에 있는 이미 알려진된 화합물으로 제한. 또한, GC-MS 상대적 농도 변화에 대 한 유추를 허용 하지만 예 Gibb의 자유 에너지 계산에 필요한 실제 농도 정보를 제공 하지 않는 세미 질적 기술입니다. 마지막으로, GC-MS 분석 화합물 ~ 400 다 보다 작은 해상도 제한 이전 분자의 derivatization 필요 하 고 휘발성 알코올 건조 단계 동안 손실 됩니다.

1 차원 (1d) 1H 액체 상태 NMR 수 작은 대사 (포함 기본 작은 분자량 대사와 같은 알콜, 아세테이트, 아세톤, formate, pyruvate, 호박, 휘발성의 높은 양적 특성 짧은 체인 지방산 뿐만 아니라 탄수화물 악명 결 석 하 또는 MS 기반 방법에서 타협의 범위) 및 그들의 농도 특히 열역학 매개 변수를 계산 하는 데 유용. 그러나, GC-MS, 같은 복잡 한 혼합물의 1d NMR 데이터베이스를 기준으로 표준화를 요구 하 고 따라서 혼자 복잡 한 자연과 변화 생태계에서 풍부한 될 것 소설 화합물의 쉽게 식별을 허용 하지 않습니다. 또한 NMR은 MS 기반 기술을 보다 덜 민감한 따라서, NMR 시스템 헬륨 냉각 냉 프로브를 사용 하 여 1 µ M 이상만 달성은 양적 대사 산물 프로 파일링. 감사 합니다 널리 하지, 일부 NMR 냉 프로브 소금 관대 고 작은 직경 (< 3 m m 외부 직경) 튜브 샘플16에서 사용 될 때 millimolar 소금 농도의 환경 혼합물 분석을 허용 한다. 그러나, NMR의 더 합병증이 상자성 금속 및 무기물의 높은 금액 (예를 들어, Fe와 Mn, 고지대 토양에서 풍부한 수 1-3 wt %), 스펙트럼 기능을 확대 수 있습니다 그리고 복잡 하 게 NMR 스펙트럼의 해석 . 고체 상 추출 (SPE)를 사용 하 여 NMR과 MS 기반 metabolomics의 해석에서 보좌관 수 미네랄 소금 스펙트럼 품질 증가 여 방법.

직접 주입 하 여 FTICR MS 단일 샘플에서 대사 산물의 수천 수만 감지 능력이 매우 중요 한 기술 하지만 아세테이트, pyruvate, 호박 등 중요 한 작은 대사 산물을 캡처하지 않습니다 하 고 악명 높게 어렵다 설탕과 다른 탄수화물17에 대 한 사용 하 여도 그것은 정량적 인 정보를 제공지 않습니다. 그러나, 다른 기법과 달리 FTICR MS 식별 하 고 소설 화합물 분자 수식을 할당에서 능가 하 고 따라서 다른 설명 기법 보다 더 분자 정보를 제공 하는 화합물의 가장 큰 수를 식별 합니다. 특정 반응8 및 특정 아래 그들의 비율의 가능성을 통치 열역학 원동력 관련 있는 NOSC 계산 하 FTICR MS (및 다른 기술)에 의해 제공 하는 분자 정보를 사용할 수 있습니다 때문에이 유용 조건7. 또한, 함께 협동 MS, LC 등 분리 기술로 FTICR MS를 연결 하 여 양적 구조 정보 수 있습니다 달성 될,이 기술의 단점 들을 상쇄. LC-MS 지질 같은 화합물과 다른 방법의 특징이 잘 하지 않은 다른 대사 산물을 식별 하는 데 유용 합니다. 일부 수집기와 구조 설명에 대 한 관심의 특정 신원 미상의 2 차원 (2D) 액체 상태 NMR은 식별 하 고 알 수 없는 화합물18 측정을 위한 이상적인 상황에 의해 수집 LC FTICR-MS 또는 LC MS 커플링 ,19. 그러나,이 필요할 때 사용할 수 있는 매우 시간이 걸리는 단계입니다. 개별적으로 촬영, 이러한 기술의 각 유기 물질의 다른 스냅샷을 제공 하 고 그들을 통합 하 여 격리에서 기법 중 하나를 사용 하 여 보다 더 완벽 한 이해를 얻을 수 있습니다.

열역학 고려 사항에 어떤 변환 시스템에서 가능한 최고의 제약을 설정 하는 동안 유기 물 분해 미생물의 효소 활동 반응 속도 제어에 의해 중재 됩니다. 따라서, 미생물 효소 활동을 특성화 하는 통합된 omics 접근 필요 완벽 하 게 이해 하는 유기 물 분해 및 궁극적으로 습지에서 온실 가스 (CO2 와 채널4) 생산에 컨트롤 뿐만 아니라 대사 산물입니다. 이 문서에서는, 우리 완전히 대응된 분석 결과 순차적 접근을 사용 하 여 단일 샘플에서 이러한 포괄적인 분석을 달성 하는 방법을 설명 합니다. 이 이렇게 대사 산물, 단백질, proteomics와 GC-MS LC MS20 작은 대사, 단백질 및 지질 대사 산물 양적 정보를 통합 하 여 식별 하 결합 했다 지질 추출 (MPLex) 프로토콜에 확장 통해 NMR 및 더 큰 2 차 대사 산물 을 통해 FTICR 양 약간 다른 MPLex의 식별, 우리 물 추출 그리고 점점 비 극 지 용 매로 사용 하 여 순차 추출와 프로토콜을 시작합니다. 모든 기사는 단일 샘플 볼륨 제한 또는 얻기 어려운 때 샘플을 보존 하 고 이기종 샘플 매트릭스 (예를 들면, 토양 및 토 탄)에서 aliquots 사이 변이 통해 소개 하는 실험적인 오류 감소에 완료 또는 보관 조건 및 기간에 차이입니다.

마지막으로, 미생물 커뮤니티의 proteomics 분석 옴 분석 커플링, 우리 통로 유기 물 분해의 변화를 설명 하는 대사 네트워크를 구축할 수 있습니다. 이것은 우리가 어떻게 섭 시스템에 영향을 미치는 궁극 CO2 와 변경 사용할 수 유기 기판, 전자 수락자, 미생물 커뮤니티를 통해 채널4 생산에 대 한 특정 가설을 테스트 하 반응을 통해 효소 촉매의 활동을 중재.

이 방법의 전반적인 목표 대사 산물, 지질, 및 분석 오류를 제한 하는 동안 대사 네트워크를 구축 하기 위한 완벽 하 게 짝된 데이터 집합 만드는 단일 샘플에서 미생물 단백질을 분석 하기 위한 단일 처리 프로토콜을 제공 하는 .

Protocol

1. 토양, 앙금, 또는 토 탄에서 유기 물질의 연속 추출 토양, 앙금, 또는 토 탄을 통해 유선 수집 하 고 (예를 들어, 깊이) 테스트 중인 가설에 따르면 코어 분할. 소계에 게 샘플 컨테이너 코팅 및 분석 전에 저장에 대 한-80 ℃에서 동결.참고: 약 25 mg C이이 프로토콜에 대 한 필요 합니다. 토 탄 (일반적으로 45 %C), 말린된 토 탄의 50 mg이 필요 합니다. 더 많은 양의 샘플 C에 따라 ?…

Representative Results

우리는 설명된 보완 분석 프로토콜을 수행 하 고 미네소타, 미국에서에서 가문비나무와 Peatlands 응답 아래 변경 환경 (가문비나무) 사이트에서 S1 수렁에 깊이 가진 토 탄을 비교. 이러한 결과 영구 동 토 층 늪지와 펜에서 사이트 대사 산물 및 효소 활동에 다를 수 있습니다 방법을 보여 북부 스웨덴에서 비교 됩니다. 우리는 proteomics 분석에 3,312 효소 발견. 깊이와 효소 활동의 분석 효소의 수 15 cm와…

Discussion

단일-처리량, 대사와는 프로테옴을 특성화 하는 데 사용 하는 완전히 결합 분석 스트림 경로 c 사이클에서 발생 하는 복잡 한 생태계에 대 한 통찰력을 제공 합니다. 토양 및 토 탄은 이기종 행렬, 그리고 따라서,이 방법의 중요 한 단계 중 하나 시작 토 탄 또는 토양 물자는 높게 균질 성 확보에 초기 단계에서 발생 합니다. 그것은 뿐만 집계 추출 효율을 줄일 수 있습니다 샘플을 분쇄 하는 것이 좋?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

우리는 일본 Chanton, J.E. Kostka, mm은 Kolton 물 샘플을 수집에 대해 감사 하 고 싶습니다. 이 작품의 일부는 환경 분자 과학 연구소, 암컷 사무실의 과학 사용자 시설 사무실의 생물학과 환경 연구의 후원에서 실시 했다. PNNL는 Battelle 계약 드 AC05 76RL01830 아래 DOE에 대 한에 운영 됩니다. 이 작품은 미국 에너지 부, 과학, 및 사무실의 생물학과 환경 연구에 의해 지원 되었다 (부여: 드-AC05-00OR22725, DE SC0004632, DESC0010580, 드-SC0012088, 및 드-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 

Referencias

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Lehmann, J., Kleber, M. The contentious nature of soil organic matter. Nature. 528 (7580), 60-68 (2015).
  7. 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).
  8. LaRowe, D. E., Van Cappellen, P. Degradation of natural organic matter: A thermodynamic analysis. Geochimica et Cosmochimica Acta. 75 (8), 2030-2042 (2011).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Neubauer, S. C., Megonigal, J. P. Moving beyond global warming potentials to quantify the climatic role of ecosystems. Ecosystems. 18 (6), 1000-1013 (2015).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Boiteau, R. M., et al. Structure Elucidation of Unknown Metabolites in Metabolomics by Combined NMR and MS/MS Prediction. Metabolites. 8 (1), 8 (2018).
  19. 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).
  20. 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).
  21. Folch, J., Lees, M., Sloane-Stanley, G. H. Extraction of fatty acid. Journal of Biological Chemistry. 226, 497-509 (1957).
  22. 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).
  23. 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).
  24. Hiller, K., et al. MetaboliteDetector: comprehensive analysis tool for targeted and nontargeted GC/MS based metabolome analysis. Analytical Chemistry. 81 (9), 3429-3439 (2009).
  25. 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).
  26. 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).
  27. Kanehisa, M. Enzyme annotation and metabolic reconstruction using KEGG. Protein Function Prediction: Methods and Protocols. 1611, 135-145 (2017).
  28. Van Krevelen, D. W. Graphical-statistical method for the study of structure and reaction processes of coal. Fuel. 29, 269-284 (1950).
  29. 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).

Play Video

Citar este artículo
Tfaily, M. M., Wilson, R. M., Brewer, H. M., Chu, R. K., Heyman, H. M., Hoyt, D. W., Kyle, J. E., Purvine, S. O. Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures. J. Vis. Exp. (143), e59035, doi:10.3791/59035 (2019).

View Video