The authors are grateful to Dr. Thomas Rademacher and Ibrahim Al Amedi for cultivating the plants used in this study. We would like to thank Dr. Richard M. Twyman for his assistance with editing the manuscript. This work was in part funded by the European Research Council Advanced Grant "Future-Pharma", proposal number 269110, the Fraunhofer Zukunftsstiftung (Future Foundation), the Fraunhofer-Gesellschaft Internal Programs under Grant No. Attract 125-600164.

<ol>
	<li>Wilhelm, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Heat Capacities: Liquids, Solutions and Vapours. , 516 (2010).</li><li>Costa, J. M., Grant, O. M., Chaves, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermography+to+explore+plant-environment+interactions.">Thermography to explore plant-environment interactions.</a> J. Exp. Bot. 64, 3937-3949 (2013).</li><li>Jayalakshmy, M. S., Philip, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermophysical+Properties+of+Plant+Leaves+and+Their+Influence+on+the+Environment+Temperature.">Thermophysical Properties of Plant Leaves and Their Influence on the Environment Temperature.</a> International Journal of Thermophysics. 31, 2295-2304 (2010).</li><li>Buyel, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Process+development+strategies+in+plant+molecular+farming.">Process development strategies in plant molecular farming.</a> Curr. Pharm. Biotechnol. 16, 966-982 (2015).</li><li>Schuster, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effectiveness+of+cuticular+transpiration+barriers+in+a+desert+plant+at+controlling+water+loss+at+high+temperatures.">Effectiveness of cuticular transpiration barriers in a desert plant at controlling water loss at high temperatures.</a> AoB PLANTS. 8, (2016).</li><li>Parker, W. J., Jenkins, R. J., Abbott, G. L., Butler, C. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flash+Method+of+Determining+Thermal+Diffusivity,+Heat+Capacity,+and+Thermal+Conductivity.">Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity.</a> J Appl Phys. 32, 1679-1684 (1961).</li><li>Hays, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thermal+conductivity+of+leaves.">The thermal conductivity of leaves.</a> Planta. 125, 281-287 (1975).</li><li>Menzel, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimized+blanching+reduces+the+host+cell+protein+content+and+substantially+enhances+the+recovery+and+stability+of+two+plant+derived+malaria+vaccine+candidates.">Optimized blanching reduces the host cell protein content and substantially enhances the recovery and stability of two plant derived malaria vaccine candidates.</a> Front. Plant Sci. , (2015).</li><li>Buyel, J. F., Hubbuch, J., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blanching+intact+leaves+or+heat+precipitation+in+an+agitated+vessel+or+heat+exchanger+removes+host+cell+proteins+from+tobacco+extracts.">Blanching intact leaves or heat precipitation in an agitated vessel or heat exchanger removes host cell proteins from tobacco extracts.</a> J. Vis. Exp. , (2015).</li><li>Beiss, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat-precipitation+allows+the+efficient+purification+of+a+functional+plant-derived+malaria+transmission-blocking+vaccine+candidate+fusion+protein.">Heat-precipitation allows the efficient purification of a functional plant-derived malaria transmission-blocking vaccine candidate fusion protein.</a> Biotechnol. Bioeng. 112, 1297-1305 (2015).</li><li>Buyel, J. F., Gruchow, H. M., T&#246;dter, N., Wehner, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+thermal+properties+of+leaves+by+non-invasive+contact+free+laser+probing.">Determination of the thermal properties of leaves by non-invasive contact free laser probing.</a> J. Biotechnol. 217, 100-108 (2016).</li><li>Buyel, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Numeric+simulation+can+be+used+to+predict+heat+transfer+during+the+blanching+of+leaves+and+intact.">Numeric simulation can be used to predict heat transfer during the blanching of leaves and intact.</a> Biochem. Eng. J. , (2015).</li><li>Hedlund, H., Johansson, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+capacity+of+birch+determined+by+calorimetry:+implications+for+the+state+of+water+in+plants.">Heat capacity of birch determined by calorimetry: implications for the state of water in plants.</a> Thermochim Acta. 349, 79-88 (2000).</li><li>Chandrakanthi, M., Mehrotra, A. K., Hettiaratchi, J. P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+conductivity+of+leaf+compost+used+in+biofilters:+An+experimental+and+theoretical+investigation.">Thermal conductivity of leaf compost used in biofilters: An experimental and theoretical investigation.</a> Environ. Pollut. 136, 167-174 (2005).</li><li>Larcher, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. , (2003).</li><li>Cowen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+gamma-ray+burst's+enduring+fireball.">A gamma-ray burst's enduring fireball.</a> Science News. 152, 197 (1997).</li><li>Jones, H. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+infrared+imaging+of+crop+canopies+for+the+remote+diagnosis+and+quantification+of+plant+responses+to+water+stress+in+the+field.">Thermal infrared imaging of crop canopies for the remote diagnosis and quantification of plant responses to water stress in the field.</a> Funct. Plant Biol. 36, 978-989 (2009).</li><li>Defraeye, T., Verboven, P., Ho, Q. T., Nicolai, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convective+heat+and+mass+exchange+predictions+at+leaf+surfaces:+Applications,+methods+and+perspectives.">Convective heat and mass exchange predictions at leaf surfaces: Applications, methods and perspectives.</a> Comput. Electron. Agric. 96, 180-201 (2013).</li><li>Arndt, S. K., Irawan, A., Sanders, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Apoplastic+water+fraction+and+rehydration+techniques+introduce+significant+errors+in+measurements+of+relative+water+content+and+osmotic+potential+in+plant+leaves.">Apoplastic water fraction and rehydration techniques introduce significant errors in measurements of relative water content and osmotic potential in plant leaves.</a> Physiol. Plant. 155, 355-368 (2015).</li><li>Jones, H. G., Schofield, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+and+other+remote+sensing+of+plant+stress.">Thermal and other remote sensing of plant stress.</a> General and Applied Plant Physiology. 34, 19-32 (2008).</li><li>Jones, H. G., Archer, N., Rotenberg, E., Casa, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+measurement+for+plant+ecophysiology.">Radiation measurement for plant ecophysiology.</a> J. Exp. Bot. 54, 879-889 (2003).</li><li>Dupont, C., Chiriac, R., Gauthier, G., Toche, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heat+capacity+measurements+of+various+biomass+types+and+pyrolysis+residues.">Heat capacity measurements of various biomass types and pyrolysis residues.</a> Fuel. 115, 644-651 (2014).</li><li>Chaerle, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-sensor+plant+imaging:+Towards+the+development+of+a+stress-catalogue.">Multi-sensor plant imaging: Towards the development of a stress-catalogue.</a> Biotechnol. J. 4, 1152-1167 (2009).</li><li>Hackl, H., Baresel, J. P., Mistele, B., Hu, Y., Schmidhalter, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Comparison+of+Plant+Temperatures+as+Measured+by+Thermal+Imaging+and+Infrared+Thermometry.">A Comparison of Plant Temperatures as Measured by Thermal Imaging and Infrared Thermometry.</a> J. Agron. Crop. Sci. , 415-429 (2012).</li><li>Yuan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+analysis+of+winter+wheat+leaves+for+detection+and+differentiation+of+diseases+and+insects.">Spectral analysis of winter wheat leaves for detection and differentiation of diseases and insects.</a> Field Crops Res. 156, 199-207 (2014).</li></ol>

The authors have no conflicts of interest to disclose.

上述した非接触、非破壊測定方法は、同時かつ再現可能な方法でのC、P、S及びʎを決定することができます。特にʎの計算はエラーに敏感であるいくつかのパラメータに依存します。それにもかかわらず、これらの誤差の影響は、線形またはサブ比例のいずれかであり、すべてのパラメータの変動係数は10％未満であることが見出されました。この方法は、このようにロバストと見なすことができるにもかかわらず、いくつかの技術的な改善が誤差の残りの原因を低減させることができます。 アセンブリ内に試料をマウントすると、平らな葉の表面は、測定のために好適であるため、技術的に困難であったが、サンプルは自然の起伏面を有しています。この問題は、好みにサンプルをクランプ、正確葉のサンプル、 例えば 、葉の厚さ及び幅に調整ジオメトリを持つ専用の試料ホルダを設計することによって克服することができでき向き。このアプローチは、測定がより再現になるだろうが、サンプルとホルダとの間しっかり接触は、葉の表面を平坦に引っ張るために必要とされるため、測定の非接触の性質を損なうことになります。ホルダーのこの種を使用することの利点は、従って、測定の精度や非接触の性質が最も重要であるかどうか、すなわち 、測定の状況に依存します。これとは対照的に、このような考慮は、本質的に平坦な表面、 例えば、イネおよび関連種で、葉のために全く必要ではないかもしれません。 これは強く両方のC P、Sの計算に影響を与え、18を ʎので、サンプルの環境における空気の動きに起因する対流熱伝達は、測定中に最小限に抑える必要があります。装置は、したがって、このようなとコンピュータなどの空調システム、ラジエータや他の機器によって発生する空気流から離れて配置する必要があります一体型の冷却ファン。空気の動き20によって増加させることができる前に、または蒸発による測定中に発生する可能性がある葉19、の相対的な水分含有量の変化は、モデルにおいて考慮されていなかったので、これもまた重要です。プロトコルセクションに記載したようにこのように、測定値は、特に切り離さ葉で、データ取得中にエラーを回避するために迅速に行われるべきです。測定が実施湿度制御を有する少なくとも部分的に囲まれた測定室で行われた場合、将来的に、測定上の蒸発の影響を低減または回避することができます。 CのP、S及びʎ値の精度は、より正確に対応する式で使用するパラメータを測定することによって増加させることができます。 C pの場合には、これらのパラメータは、レーザパワー、最大周囲温度と試料体積、 すなわち 、ラスの生成物です。■ERスポット面積と厚さ、およびサンプル密度（式8）。後者の2つのパラメータは、実際の測定に付随する実験で決定されなければならない、いくつかの代表的な生物学的複製が試験される場合、それらの信頼性を向上することができます。しかし、単純なダイヤルゲージの測定を使用した場合でも、顕微鏡分析と比較して、葉の厚さの差が同程度によってCのP、S及びʎために計算された値に影響を与えただけでは11％でした。対照的に、温度とレーザパワーを測定を通して監視することができます。これらのオンラインデータは、レーザパワー、周囲温度のために固定値の代わりに使用されている場合、C pの精度は、Sを向上させることができ、データが十分に較正センサを使用して収集されます。これらの考察はまたʎに適用されますが、両方は4の力で計算値に影響するため、周囲と試料温度が最も重要なパラメータです。 ʎの現在の計算は、対流熱伝達と熱放射に関するいくつかの仮定に基づいていました。例えば、放射率（ε）と対流熱伝達係数（h）は測定されなかったか、上記の方法で明示的に計算されたが、以前の刊行物18,21-に由来しました。 ʎの精度は、従って、実際の測定条件で、これら2つのパラメータを決定することによって改善することができます。しかし、計算のために文献データを使用して、それにもかかわらず、実験的に同様の特性が原因タバコ種およびそれらの生理機能、 すなわち、草本植物3への系統発生を期待することができるため、他の植物種のために定められた範囲内であったʎ値が得られました。 εおよびhの値は、 例えば 、以前に植物において、これらの値に対して報告範囲全体にわたってεのための0.93から0.98に変化させた場合でも、 21、ʎの最終値に及ぼす影響は、ここで観察された自然変動の範囲内したがって、&lt;10％であったと。 上記の方法だけでなく、完全な無傷の葉及び取り外し葉の熱的特性を決定することができたが、それはまた正確に測定する前に意図的に導入され、より重大な損傷の種類を同定しました。したがって、葉のサンプルの異なるタイプが、分析前に、低品質のデータを生じる任意の悪いサンプルを除去するためのツールを提供し、容易に区別することができます。サンプルは、C、P、Sの点で仕様を満たしていないとʎはさらなる処理から除外することができ、例えば、生物学的物質を監視する場合、この機能は、品質管理のために使用することができます。これは、このような分子農業4のように高度に制御プロセスのコンテキストでの資産となるでしょう。 で、他と比較して、この新しい方法の利点文献には、迅速なサンプルの取り扱い、最小限の準備、CのP、Sおよびʎの非接触かつ非破壊同時測定、及び多くの光学研究所で見つけることができる一般的な機器の使用を含みます。これは、示差走査熱量計などの専門と高価な機器を必要とするものに比べて方法のより広範なアプリケーションを容易にします。また、熱量測定は、サンプル22との直接接触を必要とするので、損傷の危険性があり、この方法は、通常、比熱容量22の測定に限定されます。これとは対照的に、熱画像のに対し、壊死または非接触様式23で葉や植物全体の物理的変化を検出することができ、それはまた、より安く、より強力なIRカメラが、将来的に克服される可能性があり、複雑な画像解析と専用の特殊な装置24を必要としますそして、周辺機器を伴います。スペクトル分析は、他のコンタクト-FRでありますEEの含水量とクロロフィルレベル25の分析のための方法であって、まだ固有の熱容量および/または熱伝導率を決定するために使用されていません。 本明細書で報告された測定手法は、プラントの熱的性質を決定するためのロバストな方法は、低投資コスト及び短い測定時間での葉です。それは成功し、 タバコ（N. tabacum）とベンサミアナタバコ 内のC P、Sおよびʎを決定するために、分子農業4の領域に関連する2種を使用しました。葉の温度プロファイルに基づいて、両方のパラメータに計算された値は、以前に他の植物種3について報告されたものとよく一致しました。この方法は、非破壊、非接触で、かつ熱的特性の解析のために、現在のすべての代替方法に勝る利点を提供し、複雑な試料調製を必要としません。シンプルなデザインも手-HELの開発を容易にすることができますD装置は、柔軟性を増加させます。

生物材料の大規模な処理は、しばしば、殺菌などの熱処理工程を必要とします。生物学的材料の熱的特性がよく特徴付けられている場合、そのようなプロセスのための装置は、比熱容量（C P、S）及び熱伝導率（λ）を含む、より正確に設計することができます。これらのパラメータは、熱量測定1により、液体、懸濁液およびホモジネートのために容易に決定することができます。しかし、固体試料にこのようなパラメータを測定することは、労働集約的であることができ、多くの場合、サンプルあるいはその破壊2との直接接触を必要とします。例えば、光熱技術は、サンプルと検出器3との間の直接的な接触を必要とします。このような制限は、食品加工の際に許容されるが、このような適正製造基準4の文脈における植物中のバイオ医薬品タンパク質の産生などの高度に規制プロセスと互換性がありません。私nはそのような状況では、熱的特性の繰り返し（ 例えば、毎週）監視は、品質管理ツールとして、個々の植物のための7週間の成長期間中に必要とされ得ます。このような監視が必要と各測定のための葉を消費してしまう場合は、収穫の時に処理するために残されたバイオマスはないだろう。 さらに、植物に負傷の原因となり、再度、プロセス歩留まりを減少、壊死または病原体感染の危険を増大させるだけではなく葉の部分を使用して。試料に直接接触と方法が使用される場合、病原体感染の可能性はまた、植物のバッチ全体が汚染され、センサ装置との接触によって感染することができるリスクを誘導する、増大させることができます。同様の側面は生態生理学的文脈で、 例えば 、干ばつなどの植物ストレスの監視のために考慮しなければなりません。例えば、水の損失は、多くの場合、侵襲的TREを必要とする新鮮なバイオマスの変化によって監視されます例えば 、調査5、下の植物のatment、葉を解剖。代わりに、ここで説明するように、非侵襲的に、サンプルの含水量に依存する比熱容量を決定する、植物の水和状態の代理パラメータとして使用することができます。彼らは実験データを歪曲することができますように、両方のシナリオ（医薬品製造および生態生理学）では、破壊的または侵襲的な測定技術により誘導される人工的なストレスは有害であろう。それらのいずれかがサンプルに直接接触することを必要とするか、または破壊的であるため、そのため、以前に報告されたフラッシュ・メソッド6または銀のプレート7との間のサンプルの配置は、このようなプロセスや実験に適していません。パラメータCはP、S及びλは、生成物の精製を単純化し、製造コスト8-10を低減することができるブランチング工程のための処理装置を設計するために決定されなければなりません。どちらもCP、S及びλは、現在急速に一貫して再現可能な方法11でプロービング非接触、非破壊近赤外（NIR）レーザーによって決定することができ、この新しい方法は、以下に詳細に説明します。この方法で得られた結果を正常タバコにおける熱伝達は、適切な処理装置の設計や、ブランチング温度、対応するパラメータの選択を可能にする、12を出るシミュレートするために使用されました。 この方法は、（ 図1）を設定することが容易であり、2つの主要な工程を含む、それぞれが2段階、測定、解析を、持っています。測定段階では、葉のサンプルを、最初に局所的に短いレーザーパルスによって加熱され、最大試料温度が記録されます。試料の温度プロファイルは、その後、50秒の持続時間のために記録されています。分析フェーズでは、密度など葉特性が（容易にかつ正確にpycnometric measuremによって決定しますENT）、Sを C pを計算するために、最大試料温度と組み合わされます。第2のステップでは、葉の温度プロファイルは、λを計算するために、アカウントに伝導、対流および放射しながら、エネルギー平衡方程式の入力として使用されます。 詳細な手順は、添付のビデオの内容に拡大し、プロトコルのセクションで提供されています。典型的な測定は、結果セクションに表示されます。最後に、この方法の利点と制限は、潜在的な改良と、さらにアプリケーションと一緒にディスカッションセクションで強調表示されます。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54835/54835fig1.jpg" /> 図1：葉の熱的特性を決定するために使用される装置。 。比熱容量ルの熱伝導率を決定するために使用される測定装置の写真鳥類。周辺機器（コンピュータ、オシロスコープ）が示されていません。 B。測定装置の概略図。レーザーおよび接続された機器は赤色で強調表示され、温度測定用のNIR検出器は紫色で示されている、葉のサンプルは緑であり、フォトダイオードパワーセンサは青です。 C。 B.と同じカラーコード付き測定セットアップの要素の描画サイズのバーが0.1メートルを示しています。 D。レーザ制御ソフトウェアの典型的な要素を示すスクリーンショット。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54835/54835fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1207">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">1&#34; tube</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">SM1L10E</td>
			<td style="width:403px;">Tube for fiber holder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Agarose</td>
			<td style="width:259px;">Sigma Aldrich</td>
			<td>A0701</td>
			<td>Agarose</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Bi-Convex lense f=25.4</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td>LB1761</td>
			<td>Lense</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:411px;">Digital Handheld Optical&#160;Power and Energy Meter Console</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">PM100D</td>
			<td>Console for thermal surface absorber sensor</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Digital Phosphor Oscilloscope&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Tektronix</td>
			<td style="width:136px;">DPO7104</td>
			<td>Oscilloscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">DMR light microscope</td>
			<td style="width:259px;">Leica</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Light microscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Falcon 50mL Conical Centrifuge Tubes</td>
			<td style="width:259px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:136px;">14-432-2</td>
			<td>Pycnometer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Ferty 2 Mega</td>
			<td style="width:259px;">Kammlott</td>
			<td style="width:136px;">5.220072</td>
			<td>Fertilizer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Fiber holder</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;"></td>
			<td>Fiber holder</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Forma -86C ULT freezer</td>
			<td style="width:259px;">ThermoFisher</td>
			<td style="width:136px;">88400</td>
			<td>Freezer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Greenhouse</td>
			<td style="width:259px;">n.a.</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>For plant cultivation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Grodan Rockwool Cubes 10x10cm</td>
			<td style="width:259px;">Grodan</td>
			<td style="width:136px;">102446</td>
			<td>Rockwool block</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Infrared Detector Optris CT</td>
			<td style="width:259px;">Optris</td>
			<td style="width:136px;">OPTCTLT15</td>
			<td>Infrared detector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Infrared Detector Software Compact Connect</td>
			<td style="width:259px;">Optris</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Control software for infrared detector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Lambda 1050 UV/Vis spectrophotometer</td>
			<td style="width:259px;">PerkinElmer</td>
			<td>L1050</td>
			<td>UV/VIS Spectrophotometer</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:411px;">Laser 400&#956;m, 1550nm Conduction Cooled Single Bar Fiber Coupled Module</td>
			<td style="width:259px;">DILAS</td>
			<td style="width:136px;">M1F-SS2.1</td>
			<td>Laser</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Laser cover&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Amtron</td>
			<td style="width:136px;">LM200</td>
			<td>Laser Cover</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Laser Driver&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Amtron</td>
			<td style="width:136px;">CS 408</td>
			<td>Laser Driver</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Osram cool white 36 W</td>
			<td style="width:259px;">Osram</td>
			<td style="width:136px;">4930440</td>
			<td>Light source</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Photodiode sensor&#160;</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">PDA20H-EC</td>
			<td>Power sensor for transmission measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Precision weight Ohaus Analytical Plus</td>
			<td style="width:259px;">Ohaus</td>
			<td style="width:136px;">80251552</td>
			<td>Precision weight</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Sample frame</td>
			<td style="width:259px;">Fraunhofer ILT</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Fixation of the leaf sample</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Software Pyro Control</td>
			<td style="width:259px;">Amtron</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Laser Power Control Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Stainless-steel-holder</td>
			<td style="width:259px;">n.a.</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Holder for measurement set-up</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Teflon plates 2cm</td>
			<td style="width:259px;">Fraunhofer ILT</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Teflon attenuation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Thermal surface absorber Power sensor</td>
			<td style="width:259px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:136px;">S314C</td>
			<td>Sensor for laser power measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Vibratome</td>
			<td style="width:259px;">Leica</td>
			<td style="width:136px;">1491200S001</td>
			<td>Vibratome</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:411px;">Zoc/Pro 6.51&#160;</td>
			<td style="width:259px;">EmTec Innovative Software</td>
			<td style="width:136px;">n.a.</td>
			<td>Laser Control Software&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a rapid laser probing method facilitates the non-invasive and contact-free determination of leaf thermal properties

植物は、このような二次代謝産物および組換えタンパク質などの価値のある物質を生成することができます。植物バイオマスからの後者の精製は、熱処理（ブランチング）することによって合理化することができます。葉の熱特性を詳細、 すなわち 、特定の熱容量と熱伝導性で知られている場合、ブランチング装置は、より正確に設計することができます。これらの特性の測定には時間がかかり、労働集約的であり、通常は直接試料に接触侵襲的な方法を必要とします。これは、製品の歩留まりを低下させることができるとのGMPの文脈における封じ込めの要件、 例えば、と互換性がない可能性があります。これらの問題に対処するために、非侵襲性、非接触方法は、約1分での比熱容量と無傷植物の葉の熱伝導率を決定することを開発しました。この方法は、小領域に定義された長さおよび強度の短レーザーパルスの適用を含みます近赤外センサーを用いて測定される温度上昇を引き起こす葉サンプル。温度上昇は、比熱容量を決定するために、既知の葉の特性（厚さ及び密度）と組み合わされます。熱伝導率は、アカウントに熱放射および対流熱伝達を取って、その後の温度低下のプロファイルに基づいて算出されます。関連する計算とサンプルの取り扱いの重要な側面が議論されています。

葉特性の測定 上記の顕微鏡法を用いて、0.22から0.29×10の葉の厚さ-とN.ベンタミアナ （0.26±0.02×10 - - 3メートルはN.タバカム （3メートルはn = 33 0.25±0.04×10）の両方について測定しました以前に、様々な植物種3の葉について報告さ3メートルの範囲- 0.20から0.33×10の範囲内である3メートル 、N = 24）、。顕微鏡測定からの結果の1標準偏差内であった3メートル （N = 10）、 -ダイヤルゲージで厚みを決定することは、〜0.28×10の値が得られました。適用が容易であったようにこのように、ダイヤルゲージの測定は、日常用途で厚決意のために顕微鏡法よりも好ましいですCのP、Sおよびʎの結果は、より労働集約的な技術から10％未満を外れました。 631〜918キロmを一致する3（N = 20）、 - - 3範囲以前に他の種3で葉のために報告されたタバコ（N. tabacum）とベンサミアナタバコの葉の密度が750±10キロのmでした。 比熱の計算 最高温度（T 最大）が 1秒未満以内に到達するまで、 ニコチアナ種について収集した温度プロファイルは、レーザーパルスの時間急速な増加を示しました。パルスの後、温度は、周囲温度（T 0）（ - E 図3A）に達するまで指数関数的に減少しました。比熱容量（c pは、よ </サブ&gt;）式によれば、JはN.タバカムのために-1 K -1を kgおよび2252±285 Jはkgで-1 K -1を ベンサミアナタバコのために323±3661の8降伏値を算出しました。二つの栽培の設定と持続時間は、それぞれのために使用されました 種（セクション1.2を参照）が、これは、C pの影響を及ぼさなかった、S（ 図4）。しかし、C pは、値がGG -1 [水分含有量に相関N.タバカム （ 図4A）の場合には、古い（下）から若い（上）葉（R 2 = 0.85）まで直線的に減少しました。■収穫時の湿潤バイオマスの差及び60°C 11で72時間のインキュベーション後の質量として測定されたバイオマス]。含水量と比熱容量との間のこの相関関係は、他の著者13による以前の観察と一致しました。逆相関はN. benthamiaのために観察されましたタバコ（N. tabacum）のための21％に比べわずか13％であった;（R 2 = 0.79）、成熟度の異なる葉の比熱の差（トップ=若いボトム=古いが）ナ。この差は、 ベンサミアナタバコの葉の水分含有量は葉の成熟11の異なる程度にわたってほぼ一定であるという事実に由来してもよいです。感度分析は、C Pの差は、sは 、式8に測定パラメータの変動の影響比例したことを明らかに反映し、これらのパラメータは、式7の個々の要素は、従ってなかったため、透過したレーザパワーは、サブ比例し、これら2つのパラメータの誤差の影響は、レーザパワーまたは周囲温度の変動によるものよりも小さかったです。 C pの計算に関与するすべてのパラメータは、sは係数を有しているため、一般的に、測定は、堅牢であると考えられました10％未満の変化（ 図4CおよびD）。 <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/54835/54835fig4.jpg" /> 図4：比熱と熱伝導率の値は、 タバコ（N. tabacum）とベンサミアナタバコのために決定します。 。比熱容量や植物の葉上の葉の位置に応じてタバコ（N. tabacum）の熱伝導率（底=古い葉;真ん中=成熟した葉;トップ=若葉）。星と三角形はそれぞれ、49および56日齢の植物を示しています。 B。比熱容量とN.ベンタミアナの熱伝導率は、植物上の葉の位置に応じて残します。星と三角形はそれぞれ、ファイトトロンまたは温室で栽培した植物を示します。 C。入力パラメータの変化に比熱容量値の感度。 Trのianglesは比熱容量（上、赤色）10％の増加に起因する値または単一のモデルパラメータの減少（下、青色）を示します。 D。入力パラメータの変化への熱伝導率値の感度。三角形は、単一のモデルパラメータの10％（上向き赤、）増減（青、下方向）から得られた靴の熱伝導率の値をマーク。 CとDで、彼らは10％の変動感度分析中に得られた値の完全な範囲を表しているAとBにおけるエラーバーは、標準偏差（≧3）を示します。 <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54835/54835fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> 熱伝導率の計算 熱伝導率（ʎ）は指数関数によって温度プロファイルから算出しました導電性および対流熱伝達だけでなく、熱放射のための方程式と組み合わせたフィッティング（ 図3）。 1秒- - 1 K - 1（N = 19） タバコ（N. tabacum）および0.41±0.20 J mの- 1秒- 1 K - 1（N = 25）N.のための式（15）は、0.49±0.13 J mの平均値が得られましたベンタミアナ 。葉の年齢とʎ間の相関が、他の植物種14で以前に報告された年齢依存性の違いと一致する、 ベンサミアナタバコ （ 図4B）のために観察されたがʎと植物の年齢や栽培の設定の間には相関関係は、ありませんでした。上述したように、それは、 ベンサミアナタバコのための成熟度を変化させるのリーフを横切る均質であることが見出されたように、水の含有量は、この違いのためにそうな理由でした。その代わりに、我々はリットルでその変化を推測しますEAF組織、 例えば 、細胞壁組成物、葉の熱伝達特性を変化させるので、ʎの値に影響を与えることによって、この観察を担当しました。 ʎの決意は、周囲温度の変化に敏感でした。感度分析は、±2.3 Kの変動は64から125%によってʎの値を変更したことを明らかにしました。式15によれば、周囲温度が熱放射上の4の力で効果があり、したがって、直接ʎの値に影響します。 測定装置の評価 3時間以内に測定アセンブリを設定することが可能でした。これが完了したら、システムの起動時間を計測系列当たり約15分でした。単一の測定は、試料調製及び全測定サイクルを含め、以下3分を要しました。レーザ露光時間の分析はことを明らかにしました0.5秒の加熱時間は、19.9±4.3°C（N = 55）の温度上昇をもたらし、良好な信号対雑音比（SNR）のために必要な（長いレーザパルスによって達成される）高いΔTの間で最良の妥協点であったと（短レーザーパルスによって達成される）低ΔTは、組織の損傷を回避するために必要。 0.5秒より長いパルス持続時間は、42.9±4.2°C（Nに対し、おそらく70℃に到達した試料温度と水の蒸発および/または葉組織への損傷を反映して、試料からの質量損失をもたらし= 55）を0.5秒レーザパルスを観察しました。 0.5秒未満、温度±0.31 Kのノイズ（標準偏差、N = 25）の持続時間ΔTの5％以上を占め、従ってΔTの重要な部分でした。これとは対照的に、0.5秒でのノイズは、信号の2.5％のみを占め、したがって、重要でないとみなされました。また、サンプルがある以上〜45℃に加熱しませんでしたそのタバコ植物は、サブ熱帯の生息地に自然の熱帯ににさらさことができ、温度がツンドラの生息地15に見られる植物種にのみ有害です。自然太陽放射は1.0〜1.4キロワットM -2 16,17の範囲であるのに対し、レーザーのパワー密度は、170キロワットメートル-2でした。最近発表された顕微鏡分析11によって示されるようにしかし、パルスの非常に短い時間のために、この高いエネルギー量は、おそらく葉組織を損傷しませんでした。唯一のこの期間中に、サンプルの温度信号の5％未満を占める（0.31 K±）ノイズをしたので、重要でないと見なされたためʎを計算するために使用される温度データは、レーザーパルスの後、最初の20秒に制限されていました。 20秒の時間枠を超えてからの温度データを用いた場合、ʎのために計算された値は、（ 図3F）減少しました。可能な説明は仮定のものもありましたΔTの低い値には適用されませんでしたʎの計算のために作られました。それは温度の前後力に影響されるので、特に、式（15）に熱放射を表す用語は、影響を受けている可能性があります。また、レーザーで露光サンプルスポットを囲む葉面積は、わずかに加熱している可能性がありますので、効果的なΔTxと最終的に計算されたʎを削減するモデルで想定している理想的なヒートシンクされていない可能性があります。

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A Rapid Laser Probing Method Facilitates the Non-invasive and Contact-free Determination of Leaf Thermal Properties

A method was developed to determine the specific heat capacity and thermal conductivity of leaf tissue by non-invasive, contact-free near infrared laser probing, which requires less than 1 min per sample.

迅速なレーザー法は葉熱特性の非侵襲的および非接触決意を容易にプロービング

Plants can produce valuable substances such as secondary metabolites and recombinant proteins. The purification of the latter from plant biomass can be ...

a-rapid-laser-probing-method-facilitates-non-invasive-contact-free

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biochemistry

7.2K ビュー.  Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.. A method was developed to determine the specific heat capacity and thermal conductivity of leaf tissue by non-invasive, contact-free near infrared laser probing, which requires less than 1 min per sample.

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Experimental Design for Laser Microdissection RNA-Seq: Lessons from an Analysis of Maize Leaf Development

Genes with important roles in development frequently have spatially and/or temporally restricted expression patterns. Often these gene transcripts are not detected or are not identified as differentially expressed (DE) in transcriptomic analyses of whole plant organs. Laser Microdissection RNA-Seq (LM RNA-Seq) is a powerful tool to identify genes that are DE in specific developmental domains. However, the choice of cellular domains to microdissect and compare, and the accuracy of the microdissections are crucial to the success of the experiments. Here, two examples illustrate design considerations for transcriptomics experiments; a LM RNA-seq analysis to identify genes that are DE along the maize leaf proximal-distal axis, and a second experiment to identify genes that are DE in liguleless1-R (lg1-R) mutants compared to wild-type. Key elements that contributed to the success of these experiments were detailed histological and in situ hybridization analyses of the region to be analyzed, selection of leaf primordia at equivalent developmental stages, the use of morphological landmarks to select regions for microdissection, and microdissection of precisely measured domains. This paper provides a detailed protocol for the analysis of developmental domains by LM RNA-Seq. The data presented here illustrate how the region selected for microdissection will affect the results obtained.

Many developmentally important genes have cell- or tissue-specific expression patterns. This paper describes LM RNA-seq experiments to identify genes that are differentially expressed at the maize leaf blade-sheath boundary and in lg1-R mutants compared to wild-type. The experimental considerations discussed here apply to transcriptomic analyses of other developmental phenomena.

レーザーマイクロダイセクションRNA-のSeqのための実験デザイン：トウモロコシ葉の開発の分析からの教訓

Genes with important roles in development frequently have spatially and/or temporally restricted expression patterns. Often these gene transcripts are not ...

生化学

Production, Crystallization and Structure Determination of C. difficile PPEP-1 via Microseeding and Zinc-SAD

New therapies are needed to treat Clostridium difficile infections that are a major threat to human health. The C. difficile metalloprotease PPEP-1 is a target for future development of inhibitors to decrease the virulence of the pathogen. To perform biophysical and structural characterization as well as inhibitor screening, large amounts of pure and active protein will be needed. We have developed a protocol for efficient production and purification of PPEP-1 by the use of E. coli as the expression host yielding sufficient amounts and purity of protein for crystallization and structure determination. Additionally, using microseeding, highly intergrown crystals of PPEP-1 can be grown to well-ordered crystals suitable for X-ray diffraction analysis. The methods could also be used to produce other recombinant proteins and to study the structures of other proteins producing intergrown crystals.

Production, Crystallization and Structure Determination of C. difficile PPEP-1 via Microseeding and Zinc-SAD

Proline-proline endopeptidase-1 (PPEP-1) is a secreted metalloprotease and promising drug-target from the human pathogen Clostridium difficile. Here we describe all methods necessary for the production and structure determination of this protein.

の生産、結晶化と構造決意<em&gt; C。ディフィシル</em&gt; PPEP-1 Microseeding及び亜鉛SADを介しました

New therapies are needed to treat Clostridium difficile infections that are a major threat to human health. The C. difficile metalloprotease PPEP-1 is a ...

Differential Scanning Calorimetry &#8212; A Method for Assessing the Thermal Stability and Conformation of Protein Antigen

Differential scanning calorimetry (DSC) is an analytical technique that measures the molar heat capacity of samples as a function of temperature. In the case of protein samples, DSC profiles provide information about thermal stability, and to some extent serves as a structural &#8220;fingerprint&#8221; that can be used to assess structural conformation. It is performed using a differential scanning calorimeter that measures the thermal transition temperature (melting temperature; Tm) and the energy required to disrupt the interactions stabilizing the tertiary structure (enthalpy; &#8710;H) of proteins. Comparisons are made between formulations as well as production lots, and differences in derived values indicate differences in thermal stability and structural conformation. Data illustrating the use of DSC in an industrial setting for stability studies as well as monitoring key manufacturing steps are provided as proof of the effectiveness of this protocol. In comparison to other methods for assessing the thermal stability of protein conformations, DSC is cost-effective, requires few sample preparation steps, and also provides a complete thermodynamic profile of the protein unfolding process.

Differential scanning calorimetry measures the thermal transition temperature(s) and total heat energy required to denature a protein. Results obtained are used to assess the thermal stability of protein antigens in vaccine formulations.

示差走査熱量測定 - タンパク質抗原の熱安定性および立体配座を評価するための方法

Differential scanning calorimetry (DSC) is an analytical technique that measures the molar heat capacity of samples as a function of temperature. In the ...

Determination of the Glycogen Content in Cyanobacteria

Cyanobacteria accumulate glycogen as a major intracellular carbon and energy storage&#160;during photosynthesis. Recent developments in research have highlighted complex mechanisms of glycogen metabolism, including the diel cycle of biosynthesis and catabolism, redox regulation, and the involvement of non-coding RNA. At the same time, efforts are being made to redirect carbon from glycogen to desirable products in genetically engineered cyanobacteria to enhance product yields. Several methods are used to determine the glycogen contents in cyanobacteria, with variable accuracies and technical complexities. Here, we provide a detailed protocol for the reliable determination of the glycogen content in cyanobacteria that can be performed in a standard life science laboratory. The protocol entails the selective precipitation of glycogen from the cell lysate and the enzymatic depolymerization of glycogen to generate glucose monomers, which are detected by a glucose oxidase-peroxidase (GOD-POD) enzyme coupled assay. The method has been applied to Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechococcus sp. PCC 7002, two model cyanobacterial species that are widely used in metabolic engineering. Moreover, the method successfully showed differences in the glycogen contents between the wildtype and mutants defective in regulatory elements or glycogen biosynthetic genes.

Here, we present a reliable and easy assay to measure the glycogen content in cyanobacterial cells. The procedure entails precipitation, selectable depolymerization, and the detection of glucose residues. This method is suitable for both wildtype and genetically engineered strains and can facilitate the metabolic engineering of cyanobacteria.

シアノバクテリアにおけるグリコーゲン含有量の測定

Cyanobacteria accumulate glycogen as a major intracellular carbon and energy storage&#160;during photosynthesis. Recent developments in research have ...

Rapid Isolation of the Mitoribosome from HEK Cells

The human mitochondria possess a dedicated set of ribosomes (mitoribosomes) that translate 13 essential protein components of the oxidative phosphorylation complexes encoded by the mitochondrial genome. Since all proteins synthesized by human mitoribosomes are integral membrane proteins, human mitoribosomes are tethered to the mitochondrial inner membrane during translation. Compared to the cytosolic ribosome the mitoribosome has a sedimentation coefficient of 55S, half the rRNA content, no 5S rRNA and 36 additional proteins. Therefore, a higher protein-to-RNA ratio and an atypical structure make the human mitoribosome substantially distinct from its cytosolic counterpart.
Despite the central importance of the mitoribosome to life, no protocols were available to purify the intact complex from human cell lines. Traditionally, mitoribosomes were isolated from mitochondria-rich animal tissues that required kilograms of starting material. We reasoned that mitochondria in dividing HEK293-derived human cells grown in nutrient-rich expression medium would have an active mitochondrial translation, and, therefore, could be a suitable source of material for the structural and biochemical studies of the mitoribosome. To investigate its structure, we developed a protocol for large-scale purification of intact mitoribosomes from HEK cells. Herein, we introduce nitrogen cavitation method as a faster, less labor-intensive and more efficient alternative to traditional mechanical shear-based methods for cell lysis. This resulted in preparations of the mitoribosome that allowed for its structural determination to high resolution, revealing the composition of the intact human mitoribosome and its assembly intermediates. Here, we follow up on this work and present an optimized and more cost-effective method requiring only ~1010 cultured HEK cells. The method can be employed to purify human mitoribosomal translating complexes, mutants, quality control assemblies and mitoribosomal subunits intermediates. The purification can be linearly scaled up tenfold if needed, and also applied to other types of cells.

Mitochondria have specialized ribosomes that diverged from their bacterial and cytoplasmic counterparts. Here we show how mitoribosomes can be obtained from their native compartment in HEK cells. The method involves isolation of mitochondria from suspension cells and consequent purification of mitoribosomes.

HEK 細胞から Mitoribosome の急速な隔離

The human mitochondria possess a dedicated set of ribosomes (mitoribosomes) that translate 13 essential protein components of the oxidative ...

Leaf Spray Mass Spectrometry: A Rapid Ambient Ionization Technique to Directly Assess Metabolites from Plant Tissues

Plants produce thousands of small molecules that are diverse in their chemical properties. Mass spectrometry (MS) is a powerful technique for analyzing plant metabolites because it provides molecular weights with high sensitivity and specificity. Leaf spray MS is an ambient ionization technique where plant tissue is used for direct chemical analysis via electrospray, eliminating chromatography from the process. This approach to sampling metabolites allows for a wide range of chemical classes to be detected simultaneously from intact plant tissues, minimizing the amount of sample preparation needed. When used with a high-resolution, accurate mass MS, leaf spray MS facilitates the rapid detection of metabolites of interest. It is also possible to collect tandem mass fragmentation data with this technique to facilitate a compound identification. The combination of accurate mass measurements and fragmentation is beneficial in confirming compound identities. The leaf spray MS technique requires only minor modifications to a nanospray ionization source and is a useful tool to further expand the capabilities of a mass spectrometer. Here, fresh leaf tissue from Sceletium tortuosum (Aizoaceae), a traditional medicinal plant from South Africa, is analyzed; numerous mesembrine alkaloids are detected with leaf spray MS.

Leaf spray mass spectrometry is a direct chemical analysis technique that minimizes the sample preparation and eliminates chromatography, allowing for the rapid detection of small molecules from plant tissues.

リーフ スプレー質量分析: 植物組織由来の代謝産物を直接評価するの急速な周囲のイオン化法

Plants produce thousands of small molecules that are diverse in their chemical properties. Mass spectrometry (MS) is a powerful technique for analyzing ...

Probing The Structure And Dynamics Of Nucleosomes Using Atomic Force Microscopy Imaging

Chromatin, which is a long chain of nucleosome subunits, is a dynamic system that allows for such critical processes as DNA replication and transcription to take place in eukaryotic cells. The dynamics of nucleosomes provides access to the DNA by replication and transcription machineries, and critically contributes to the molecular mechanisms underlying chromatin functions. Single-molecule studies such as atomic force microscopy (AFM) imaging have contributed significantly to our current understanding of the role of nucleosome structure and dynamics. The current protocol describes the steps enabling high-resolution AFM imaging techniques to study the structural and dynamic properties of nucleosomes. The protocol is illustrated by AFM data obtained for the centromere nucleosomes in which H3 histone is replaced with its counterpart centromere protein A (CENP-A). The protocol starts with the assembly of mono-nucleosomes using a continuous dilution method. The preparation of the mica substrate functionalized with aminopropyl silatrane (APS-mica) that is used for the nucleosome imaging is critical for the AFM visualization of nucleosomes described and the procedure to prepare the substrate is provided. Nucleosomes deposited on the APS-mica surface are first imaged using static AFM, which captures a snapshot of the nucleosome population. From analyses of these images, such parameters as the size of DNA wrapped around the nucleosomes can be measured and this process is also detailed. The time-lapse AFM imaging procedure in the liquid is described for the high-speed time-lapse AFM that can capture several frames of nucleosome dynamics per second. Finally, the analysis of nucleosome dynamics enabling the quantitative characterization of the dynamic processes is described and illustrated.

Here, we present a protocol to characterize nucleosome particles at the single-molecule level using static and time-lapse atomic force microscopy (AFM) imaging techniques. The surface functionalization method described allows for the capture of the structure and dynamics of nucleosomes in high-resolution at the nanoscale.

構造と原子間力顕微鏡イメージングによるヌクレオソームのダイナミクスを調べる

Chromatin, which is a long chain of nucleosome subunits, is a dynamic system that allows for such critical processes as DNA replication and transcription ...

Rapid Collection of Floral Fragrance Volatiles using a Headspace Volatile Collection Technique for GC-MS Thermal Desorption Sampling

Fragrances of many flower families have been sampled and the volatiles analyzed. Knowing the compounds that make up the fragrances can be an important step to conservation of flowers that are threatened or endangered. Because floral fragrance is critical for attracting pollinators, this method could be used to better understand or even enhance pollination. We present a protocol using a portable charcoal air filter and vacuum to collect floral fragrance volatiles, which are then analyzed by a GC-MS. By using this method, fragrance volatiles can be sampled using a non-destructive method with a machine that is easily transported. This methodology uses a rapid sampling procedure, cutting sampling time down from 2-3 hours to approximately 10 minutes. Using GC-MS, the fragrance compounds can be identified individually, based on authentic standards. The steps used for collecting fragrance and control data are presented, from material setup to collecting the data output.

Here, we present a protocol for collecting the floral fragrance volatiles from blooming flowers, using a non-destructive sampling procedure.

GC-MS熱脱着サンプリングのためのヘッドスペース揮発性収集技術を用いたフローラルフレグランス揮発性物質の迅速な収集

Fragrances of many flower families have been sampled and the volatiles analyzed. Knowing the compounds that make up the fragrances can be an important ...

Production, Crystallization, and Structure Determination of the IKK-binding Domain of NEMO

NEMO is a scaffolding protein which plays an essential role in the NF-&#954;B pathway by assembling the IKK-complex with the kinases IKK&#945; and IKK&#946;. Upon activation, the IKK complex phosphorylates the I&#954;B molecules leading to NF-&#954;B nuclear translocation and activation of target genes. Inhibition of the NEMO/IKK interaction is an attractive therapeutic paradigm for the modulation of NF-&#954;B pathway activity, making NEMO a target for inhibitors design and discovery. To facilitate the process of discovery and optimization of NEMO inhibitors, we engineered an improved construct of the IKK-binding domain of NEMO that would allow for structure determination of the protein in the apo form and while bound to small molecular weight inhibitors. Here, we present the strategy utilized for the design, expression and structural characterization of the IKK-binding domain of NEMO. The protein is expressed in E. coli cells, solubilized under denaturing conditions and purified through three chromatographic steps. We discuss the protocols for obtaining crystals for structure determination and describe data acquisition and analysis strategies. The protocols will find wide applicability to the structure determination of complexes of NEMO and small molecule inhibitors.

We describe protocols for the structure determination of the IKK-binding domain of NEMO by X-ray crystallography. The methods include protein expression, purification and characterization as well as strategies for successful crystal optimization and structure determination of the protein in its unbound form.

NEMOのIKK結合ドメインの生産・結晶化・構造決定

NEMO is a scaffolding protein which plays an essential role in the NF-&#954;B pathway by assembling the IKK-complex with the kinases IKK&#945; and ...

A Planarian Motility Assay to Gauge the Biomodulating Properties of Natural Products

A straightforward, controllable means of using the non-parasitic planarian, Dugesia tigrina, a free-living aquatic flatworm, to study the stimulant and withdrawal properties of natural products is described. Experimental assays benefitting from unique aspects of planarian physiology have been applied to studies on wound healing, regeneration, and tumorigenesis. In addition, because planarians exhibit sensitivity to a variety of environmental stimuli and are capable of learning and developing conditioned responses, they can be used in behavioral studies examining learning and memory. Planarians possess a basic bilateral symmetry and a central nervous system that uses neurotransmitter systems amenable to studies examining the effects of neuromuscular biomodulators. Consequently, experimental systems monitoring planarian movement and motility have been developed to examine substance addiction and withdrawal. Because planarian motility offers the potential for a sensitive, easily standardized motility assay system to monitor the effect of stimuli, the planarian locomotor velocity (pLmV) test was adapted to monitor both stimulation and withdrawal behaviors by planarians through the determination of the number of grid lines crossed by the animals with time. Here, the technique and its application are demonstrated and explained.

Planarian motility is used to gauge the stimulant and withdrawal properties of natural products when compared to the movement of the animals in spring water alone.

天然物の生物調節特性を測定するプラナリアン運動性アッセイ

A straightforward, controllable means of using the non-parasitic planarian, Dugesia tigrina, a free-living aquatic flatworm, to study the stimulant and ...