Cuantificación de proteínas solubles de la planta y Digestible contenido de hidratos de carbono, utilizando el maíz (Zea mays) como un ejemplar

Biomasa vegetal constituye la base de virtualmente todos tróficas terrestres. Las plantas adquieren elementos nutritivos del suelo a través de sus sistemas de raíces y utilizan luz del sol en sus tejidos foliares para sintetizar biomoléculas. En particular, carbono y nitrógeno se utilizan para crear los hidratos de carbono, las proteínas (formadas por los aminoácidos), y lípidos que son necesarios para construcción biomasa vegetal (cabe señalar que en la planta fisiología que los “macronutrientes” de término a menudo se refiere a los elementos del suelo, tales como N, P, K y S, sin embargo, a lo largo de este trabajo este término se refieren a biomoléculas, como proteínas, carbohidratos y lípidos). Cuando los herbívoros consumen material vegetal, los macronutrientes contenidos en los tejidos vegetales son desglosadas en sus partes constituyentes y entonces utilizados para conducir los procesos fisiológicos de los consumidores. De esta manera, macronutrientes de la planta tienen una fuerte influencia en la fisiología del consumidor junto con implicaciones importantes para las interacciones ecológicas de mayor orden y dinámica trófica.

En todo el reino animal, proteína soluble y digestibles carbohidratos son macronutrientes más ligadas a la supervivencia, reproducción y rendimiento¹. Por otra parte, la mayoría de los animales regula activamente la ingesta de estos dos macronutrientes para satisfacer sus demandas fisiológicas^1,2. Esto es particularmente cierto para los insectos herbívoros que detectan las concentraciones de azúcares y aminoácidos en los tejidos vegetales, que a su vez dirige el comportamiento de alimentación. Como resultado, la planta soluble de la proteína y contenido de carbohidratos digeribles ha jugado un fuerte papel en la evolución de las interacciones planta-insecto.

Mientras que datos de la proteína soluble de planta y contenido de carbohidratos digeribles son relativamente raros (pero véase^{6,7,8,9,10,11}), hay una preponderancia de datos disponibles sobre el contenido elemental de la planta (carbono, nitrógeno y fósforo). En gran parte esto es porque los elementos desempeñan un papel primario en planta nutrición mineral^3,4,5. Donde se miden los elementos, las correlaciones se han utilizado para extrapolar la cantidad de proteína soluble y digestible carbohidratos, pero cálculos exactos a menudo son difíciles de obtener. Por ejemplo, es imposible utilizar el carbono como un indicador del contenido de carbohidratos digestibles de la planta porque el carbón es ubicuo presente en todos los compuestos orgánicos. Existe una relación más fuerte entre el contenido de proteína soluble de planta y nitrógeno elemental, y a menudo se utilizan factores de conversión de nitrógeno a proteína generalizadas. Sin embargo, existe fuerte evidencia que la conversión de nitrógeno a proteína es altamente específicos^12,13,14,15, aprovechando la conversión generalizada probable inexactos. Debido a esto, factores de conversión de nitrógeno a proteína a menudo carecen de precisión, especialmente en la medida en que se requiere para estudios nutricionales sobre los herbívoros. Además, la presencia de aleloquímicos de plantas que contiene N, tales como alcaloides y glucosinolatos que a menudo son tóxicos para los herbívoros, puede confundir estas conversiones.

Aquí, ofrecemos dos análisis químicos para la medición de la concentración de proteínas solubles y digeribles carbohidratos en los tejidos vegetales. Estos ensayos se presentan por separado, pero se sugiere que se utilizaban simultáneamente analizar las mismas muestras de la planta para lograr un análisis más exhaustivo de macronutrientes de la planta. Ambos emplean metodologías similares, que consiste en un paso de extracción, seguido por la cuantificación por absorbancia. Planta preparación de muestra también es idéntico para ambos protocolos, lo que facilita realizar ambos análisis en tándem. La utilidad de estos ensayos no se derivan de su novedad, ya que dependen de viejo, (Bradford, Jones, Dubois) ensayos colorimétricos establecidos^16,17,18, pero aquí hemos organizado un claro y fácil de seguir Protocolo que combina estos métodos con más oscuras técnicas de extracción específica de planta^17,19 para hacer más accesible a los campos correspondientes a la planta de la aplicación de estos ensayos.

Para ambos ensayos, macronutrientes de la planta se extraen primero físicamente por congelación 1.llenar y moler material vegetal. Para el análisis de la proteína soluble, más extracción química se hace^17,19 a través de varias rondas de Vortex y calentar las muestras en solución de NaOH. El conocido ensayo de Bradford, utilizando G-250 azul brillante de Coomassie, se utiliza para cuantificar proteínas solubles y polipéptidos entre 3.000-5.000 Daltons^16,17. Este ensayo tiene un rango de detección entre 1-20 μg de proteínas totales por microplacas bien o < 25 μg/mL, pero no no medida amino ácidos. El paso de extracción de la prueba de carbohidratos digeribles se basa en el método ácido diluido de Smith et al. ²⁰ y permite el aislamiento de azúcares solubles, almidón y fructosan – pero carbohidratos no estructurales. Un método de cuantificación de ácido fenol-sulfúrico procede de Dubois et al. ¹⁸ y mide todo mono-, oligo- y polisacáridos (así como derivados de metil). Este ensayo es capaz de cuantificar azúcares específicas, pero aquí utiliza como un indicador del contenido total de carbohidrato digestible (ver Smith et al. ²⁰ para un análisis más detallado). Juntos, estos análisis miden los dos macronutrientes que se atan fuertemente para planta ecofisiología y herbívoro el rendimiento, proporcionar datos importantes sobre la calidad del recurso en la base de tróficas terrestres. Presentación de estos protocolos promueve la generación de conjuntos de datos de planta macronutrientes con el fin de obtener una comprensión más profunda de la fisiología vegetal, ecología nutricional de herbívoros e interacciones planta-herbívoro.