Het vetzuur trofische marker aanpak, dat wil zeggen, de assimilatie van vetzuren als hele molecuul en transfer in consument weefsel met geen of een kleine wijziging, wordt gehinderd door lacunes in de kennis in de vetzuurstofwisseling van kleine bodem-ongewervelde dieren. Isotopologue profilering wordt geleverd als een waardevol instrument te ontwarren trofische interacties.
Vetzuren (FAs) zijn nuttig biomarkers in voedselweb ecologie, omdat ze meestal als een volledige molecuul geassimileerd en naar weefsel van de consument met klein of geen wijziging verplaatst, waardoor de voeding routeren tussen verschillende trofische niveaus. De FA trofische marker aanpak wordt echter nog steeds belemmerd door de beperkte kennis in lipide metabolisme van de fauna van de bodem. Deze studie gebruikt volledig gelabelde palmitinezuur (13C16:0, 99% van het Atoom) als een tracer in vetzuur metabolisme trajecten van twee brede bodem Collembola, Protaphorura fimata pt Heteromurus nitidus. Om te onderzoeken het lot en metabole wijzigingen van deze voorloper, wordt een methode van isotopologue profilering gepresenteerd, wordt uitgevoerd door de Spectrometrie van de massa, met behulp van enkele ion monitoring. Bovendien, de upstream laboratorium experiment voeding wordt beschreven, evenals de extractie en de methylering van dominante lipide breuken (neutrale lipiden, fosfolipiden) en de verwante formule en berekeningen. Isotopologue profileren niet alleen opbrengst de algehele 13C verrijking in vetzuren is afgeleid van het 13C-label voorloper maar produceert ook het patroon van isotopologues meer dan de massa van de bovenliggende ion (dat wil zeggen, het molecuulion FA M+) van elk label FA door één of meer massa eenheden (M+ 1M+ 2M+ 3, enz.). Deze kennis kan conclusies over de verhouding van het dieet routering voor een volledig verbruikt FA in vergelijking met DOVO biosynthese. De profilering van de isotopologue wordt voorgesteld als een nuttig instrument voor de beoordeling van de vetzuurstofwisseling in bodem dieren te ontwarren trofische interacties.
In een cryptische habitat zoals bodem, trofische relaties zijn moeilijk te pakken en verder worden beperkt door de geringe omvang van de fauna. Het laatste decennium heeft gezien van vooruitgang in de biochemische ecologie, met name in het gebruik van vetzuren als biomarkers voor het definiëren van de strategieën van de voeding van de fauna van de bodem onder veld voorwaarden1,2,3. Dit is gebaseerd op het feit dat de vetzuren uit bronnen kunnen worden opgenomen in het weefsel van de consument als hele moleculen, een proces genoemd dieet routering4. Overdracht van vetzuren is gemeld over drie trofische niveaus, dat wil zeggen, van schimmels aan nematoden Collembola5. Onlangs, de roofzuchtige fauna werd beschouwd als6,7 en de eerste recensies over vetzuren als trofische markeringen in bodem voedsel webs zijn gepubliceerde8,9.
Meer gedetailleerde informatie over trofische interacties wordt bereikt door stabiele isotoop vetzuur sonderen (FA-SIP). De bepaling van 13C /12C verhoudingen in vetzuren in de voeding en consumenten kan toeschrijven binaire koppelingen en schatten de bijbehorende koolstof-stroom, en heeft gewerkt in terrestrische, zoetwater en mariene voedsel webs10,11 ,12,13. Het uitgangspunt is dat dieet gerouteerde vetzuren geen enzymatische processen gelden; daarom hun 13C signaal, dat wil zeggen, de 13C /12C verhouding van het vetzuur, de consument is vergelijkbaar met die in de voeding1. Een geleidelijke uitputting van de handtekening van de 13C in de voedselketen is echter gemeld in aquatische systemen, waardoor het belemmeren van brede toepassing van FA-SIP in trofische studies14,15,16. Kennis in het lipide-metabolisme in de meeste ongewervelden in terrestrische levensmiddelen webs is bovendien nog beperkt.
Een goed begrip van de lipide metabolisme trajecten in consumenten is essentieel voor het gebruik van trofische marker vetzuren als middel voor de bepaling van de stroom van de kwantitatieve koolstof in voedselweb ecologie. Met dit in gedachten, 13C-isotopologue profilering, welke in principe kan worden toegepast voor onderzoek naar het metabolisme van de koolstof van een biologisch systeem17, is een veelbelovende methode. Na de invoering van een 13C-gelabelde koolstof substraat, de verdeling van de 13C in het metabolische netwerk is sinds de gegenereerde stofwisselingsproducten in de show van de consument een specifieke isotopologue distributie traceerbaar. Dit kan worden geëvalueerd door kwantitatieve nucleaire metabole resonantie spectroscopie18,19 of massaspectrometrie20,21, met de laatste favoriet in biologische monsters met lage biomassa als gevolg van de hogere gevoeligheid.
Hoewel isotopologue profilering is met succes toegepast op aminozuren en verstrekt inzicht in het metabolisme van koolstof in vivo bacteriële pathogenen17,22,23, de implementatie ervan in vetzuren zuren is achtergebleven. De eerste gedetailleerde analyse over het lot van een stabiele isotoop geëtiketteerd voorloper vetzuur, haar dieet routering of afbraak via β-oxidatie, in de bodem-ongewervelde consumenten, werd onlangs uitgevoerd door Menzel et al. 24. hier, de methodologische basis voor opneming experimenten met 13C gemerkte vetzuren gevolgd door isotopologue analyse van belangrijke nakomelingen in frequente bodem-ongewervelde dieren, de Collembola, worden verstrekt. Deze microarthropods zijn een goed Modelgroep als zij belangrijke onderdelen van de bodem voedselweb en zijn goed onderzocht voor hun trofische marker vetzuren8,25 vormen.
Een goed begrip van de lipide metabolisme trajecten in consumenten is essentieel voor het gebruik van trofische marker vetzuren als middel voor de bepaling van de stroom van de kwantitatieve koolstof in voedselweb ecologie. Dit protocol geeft de ontwerp en instellen voor een laboratorium voederen van experiment, en de biochemische procedures voor extractie en methylatie van dominante lipiden breuken (neutrale lipiden, fosfolipiden) van de Collembola. Het toont hoe de samenstelling van de isotopologue van vetzuren wordt geanalyseerd door de Spectrometrie van de massa en beschrijft de verwante formule en berekeningen. Deze procedure resulteert in: (i) de ratio’s van isotopologues meer dan de massa van de bovenliggende ion (dat wil zeggen, het molecuulion vetzuur M+) door een of meer massa-eenheden (M+ 1M+ 2M+ 3, enz.) en (ii) de totale 13 C verrijking in vetzuren is afgeleid van het 13C-gelabelde voorloper. Hoewel gebruikt voor Collembola, kan deze aanpak in het algemeen worden toegepast op enige andere interactie van predator en prooi op de vooronderstelling dat deze culturable in voldoende hoeveelheid onder gecontroleerde omstandigheden om een succesvolle label opname en de daaropvolgende verificatie.
Isotopologue profielen
Een gedetailleerde analyse van de kwantitatieve aspecten in 13C distributie in FAs moet randtechnologie toewijzen van koolstof partitioneren in voedsel webs. Het huidige werk werkzaam isotopologue profielen om te beoordelen van de 13C /12C verhoudingen in gemeenschappelijke FA biomarkers voor tropic interacties. Deze methode is een gevestigde aminozuur p.a. door vloeistofchromatografie (LC-MS) en onderzoeken van het metab…
De financiële steun van R. Menzel en L. Ruess door de Deutsche Forschungsgemeinschaft (RU RU780/11-1) wordt dankbaar erkend. R. Nehring werd gefinancierd door RU 780/10-1. Tot slot zijn wij zeer dankbaar aan Dr Hazel Ruvimbo Maboreke voor proeflezen van onze manuscript.
neoLab-Round jars | neoLab | 2-1506 | 69 x 40 mm, 10 pacs/pack |
Charcoal activated | Carl Roth | X865.1 | p.a., powder, CAS No. 7440-44-0 |
Alabaster Dental | RÖHRICH-GIPSE | — | http://www.roehrich-gipse.de/dentalgipse.php |
Chloroform | Carl Roth | 7331.1 | HPLC ≥ 99,9 % |
Methanol | Carl Roth | P717.1 | HPLC ≥ 99,9 % |
Hexan | Carl Roth | 7339.1 | HPLC ≥ 98 % |
tert-Butyl methyl ether (MTBE) | Carl Roth | T175.1 | HPLC ≥ 99,5 % |
Aceton | Carl Roth | 7328.2 | HPLC ≥ 99,9 % |
NaOH | Carl Roth | 6771.1 | p.a. ≥99 %, in pellets |
di-Natriumhydrogenphosphat | Carl Roth | P030.1 | p.a. ≥99 % , water free |
Na-dihydrogenphosphat Dihydrat | Carl Roth | T879.1 | p.a. ≥99 % |
Hypochloric acid (6 N) | VWR International | 26,115,000 | AVS TITRINORM vol. solution |
Bond Elut (Columns) | Agilent Tech. | 14102037 | HF Bond Elut-SI, 500 mg, 3 mL, 50/PK |
Präparatengläser Duran | Glasgerätebau Ochs | 135215 | Ø 16 x 100 mm, plus screw cap with handy knurl and integrated PTFE/silicone gasket |
Supelco 37 Component FAME Mix | Sigma-Aldrich | 47885-U Supelco | 10 mg/mL in methylene chloride, analytical standard |
FlowMesh | Carl Roth | 2796.1 | Polypropylene mesh, approximately 0.3 mm thick, with 1 mm strand spacing |
Bacterial Acid Methyl Ester (BAME) Mix | Sigma-Aldrich | 47080-U Supelco | 10 mg/mL in methyl caproate, analytical standard |
Methyl nonadecanoate | Sigma-Aldrich | 74208 | analytical standard ≥ 98.0 % |
Hexadecanoic acid-1-13C (Palmitic) | Larodan Fine Chemicals | 78-1600 | GC ≥ 98.0 % (13C: 99.0 %) |
RVC 2-25 CDplus | Martin Christ Gefrier-trocknungsanlagen | Compact benchtop midi concentrator | |
Alpha 2-4 LDplus | Martin Christ Gefrier-trocknungsanlagen | Drying manifold | |
MZ 2C NT | Vacuubrand GMBH | Vacuum pump | |
Roto-Shake Genie | Scientific Industries | Combined rocking and rotating device | |
XP64 Micro Comparator | Mettler Toledo | Super high precision balance | |
GC-System 7890A | Agilent Tech. | Gas chromatograph | |
7000 GC/MS Triple Quad | Agilent Tech. | Triple Quad mass spectrometer | |
7683B Series Injector | Agilent Tech. | Sample injector | |
Heraeus Multifuge 3SR+ | Thermo Scientific | Centrifuge with 10 ml tube rotor |