Quantificare la pianta proteina solubile e digeribile carboidrati contenuti, utilizzando mais (Zea mays) As an Exemplar

Biomassa vegetale costituisce la base di praticamente tutte le reti alimentari terrestri. Piante acquisiscono elementi nutritivi dal terreno tramite i loro sistemi di radici e utilizzano la luce solare nei loro tessuti fogliari di sintetizzare biomolecole. In particolare, carbonio e azoto vengono utilizzati per creare i carboidrati, proteine (composto da aminoacidi) e lipidi che sono necessari per costruire la biomassa vegetale (dovrebbe essere notato che in fisiologia che il termine “dei macronutrienti” spesso si riferisce a elementi del terreno, ad esempio N, vegetale P, K e S, tuttavia, in tutta questa carta questo termine farà riferimento a biomolecole, come proteine, carboidrati e lipidi). Quando erbivori consumano materiale vegetale, i macronutrienti contenuti nei tessuti vegetali sono suddivisi nelle loro parti costituenti e quindi utilizzati per guidare i processi fisiologici del consumatore. In questo modo, i macronutrienti pianta hanno una forte influenza sulla fisiologia dei consumatori con le implicazioni importanti per interazioni ecologiche di più alti ordine e cibo-web dinamiche.

In tutto il Regno animale, proteina solubile e carboidrati digeribili sono i macronutrienti più strettamente legati alla sopravvivenza, riproduzione e prestazioni¹. Inoltre, la maggior parte degli animali regola attivamente la loro assunzione di questi due macronutrienti per soddisfare le loro esigenze fisiologiche^1,2. Ciò è particolarmente vero per gli insetti erbivori che rilevano le concentrazioni di zuccheri e aminoacidi nei tessuti vegetali, che a sua volta indirizza il comportamento alimentare. Di conseguenza, pianta proteina solubile e contenuto di carboidrati digeribili ha svolto un ruolo forte nell’evoluzione delle interazioni pianta-insetto.

Mentre i dati sulla pianta proteina solubile e contenuto di carboidrati digeribili sono relativamente rari (ma Vedi^{6,7,8,9,10,11}), c’è una preponderanza di dati disponibili sul contenuto elementare pianta (carbonio, azoto e fosforo). In gran parte questo è perché gli elementi svolgono un ruolo primario nella pianta nutrizione minerale^3,4,5. Dove gli elementi sono misurati, le correlazioni sono state utilizzate per estrapolare la quantità di proteina solubile e carboidrati digeribili, ma calcoli accurati sono spesso difficili da ottenere. Per esempio, è Impossibile utilizzare il carbonio come un indicatore del contenuto di carboidrati digeribili pianta perché il carbonio è ubiquitariamente presente in tutti i composti organici. Esiste una relazione più forte tra azoto elementare e contenuto di proteina solubile di pianta, e fattori di conversione generalizzati azoto / proteine sono spesso utilizzati. Tuttavia, c’è forte evidenza che le conversioni di azoto / proteine sono altamente specie-^12,13,14,15, rendendo probabile l’uso di conversione generalizzato imprecise. Per questo motivo, fattori di conversione dell’azoto / proteine spesso mancano di precisione, particolarmente per quanto è necessario per gli studi nutrizionali erbivori. Inoltre, la presenza di N-contenente pianta allelochemicals, come alcaloidi e glucosinolati che spesso sono tossici per gli erbivori, può confondere queste conversioni.

Qui, vi offriamo due analisi chimiche per misurare la concentrazione di proteine solubili e carboidrati digeribili nei tessuti vegetali. Queste analisi sono presentate separatamente, ma è suggerito che essi essere utilizzati contemporaneamente per analizzare i campioni di pianta stessa al fine di realizzare un’analisi più completa dei macronutrienti pianta. Entrambi utilizzano metodologie simili, costituito da una fase di estrazione, seguita da quantificazione tramite assorbanza. Preparazione di campioni di pianta anche è identico per entrambi i protocolli, che lo rende facile da eseguire entrambe le analisi in tandem. L’utilità di questi test non deriva da loro novità, come si affidano più anziani, (Bradford, Jones, Dubois) consolidata saggi colorimetrici^16,17,18, ma qui abbiamo organizzato una chiara e facile da seguire protocollo che unisce questi metodi con più oscuri estrazione impianto specifiche tecniche^17,19 al fine di rendere l’applicazione di questi saggi più accessibile a coloro nei campi rilevanti per la pianta.

Per entrambi i dosaggi, pianta macronutrienti prima vengono estratti fisicamente da congelamento, liofilizzazione e macinazione del materiale vegetale. Per il dosaggio di proteina solubile, ulteriore estrazione chimica è fatto^17,19 attraverso diverse fasi di agitazione e riscaldamento campioni in soluzione di NaOH. L’analisi di Bradford ben noto, utilizzando G-250 di blu brillante Coomassie, viene quindi utilizzato per quantificare le proteine solubili e polipeptidi tra 3.000-5.000 Dalton^16,17. Questo test ha un range tra 1-20 µ g di proteine totali per micropiastra bene o < 25 µ g/mL, ma non misura non acidi amminici liberi. La fase di estrazione del dosaggio dei carboidrati digeribili si basa sul metodo acido diluito di Smith et al. ²⁰ e consente per l’isolamento di zuccheri solubili, amido e fructosan – ma carboidrati non strutturali. Un metodo di quantificazione di acido solforico fenolo è preso da Dubois et al. ¹⁸ e misura tutti i mono-, oligo- e polisaccaridi (nonché derivati metile). Questo test è in grado di quantificare gli zuccheri specifici, ma qui lo usiamo come un indicatore del contenuto totale di carboidrati digeribili (Vedi Smith et al. ²⁰ per un’analisi più dettagliata). Insieme, questi saggi misurano i due macronutrienti che sono fortemente legati per prestazioni eco-fisiologia ed erbivoro, fornendo dati importanti sulla qualità della risorsa alla base delle catene alimentari terrestri delle piante. Presentando questi protocolli promuove la generazione dei DataSet dei macronutrienti pianta al fine di ottenere una comprensione più approfondita della fisiologia vegetale, ecologia nutrizionale erbivoro e interazioni pianta-erbivoro.