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Titelaufnahme

Titel
Development of novel methods for the analysis of root exudates / submitted by Madeleine Dell'mour
VerfasserDell'mour, Madeleine
Begutachter / BegutachterinHann, Stephan
Betreuer / BetreuerinHann, Stephan
Erschienen2010
Umfang60 Bl. : graph. Darst
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2010
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Pflanzenmetabolomik / LC-MS / CE-MS / ICP-MS / Wurzelexsudate / Rhizosphäre / Aminosäuren / Phytosiderophore
Schlagwörter (EN)plant metabolomics / LC-MS / CE-MS / ICP-MS / root exudates / rhizosphere / amino acids / phytosiderophores
Schlagwörter (GND)Pflanzen / Metabolom / Wurzelausscheidung / LC-MS / CEMS / ICP-Massenspektrometrie
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-17032 Persistent Identifier (URN)
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Development of novel methods for the analysis of root exudates [3.26 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Die vorliegende Arbeit präsentiert zwei neuartige Methoden für die Analyse von zwei bedeutenden Pflanzenmetaboliten freie proteinogene Aminosäuren und Phytosiderophoren in Wurzelexsudaten. Die Einleitung setzt sich mit der Aufgabenstellung und den Herausforderungen der Metabolomik im Allgemeinen und der Pflanzenmetabolomik im Speziellen auseinander. Ein Überblick der analytischen Strategien und Techniken dient dazu verschiedene Probenvorbereitungsmethoden, diverse GC-MS-und LC-MS-Konfigurationen, NMR sowie Herangehensweisen an die Datenauswertung und statistische Datenverarbeitung miteinander zu vergleichen. Ein Schwerpunkt ist der hydrophilen Interaktionschromatographie (HILIC) gewidmet sowie der ICP-MS (induktiv gekoppeltes Plasma Massenspektrometrie), da die in den beiden Publikationen beschriebenen Methoden zum Teil auf diesen speziellen Verfahren beruhen. Eine kurze Einführung in die Thematik der Wurzelexsudate und deren möglichen Funktionen in der Rhizosphäre soll einen Einblick in die Beschaffenheit der untersuchten Proben gewähren. Publikation I beschreibt eine neue LC-MS Methode für die Analyse von underivatisierten, freien proteinogenen Aminosäuren. Die im Zuge der Dissertation entwickelte Trennung von 16 Aminosäuren via HILIC und Detektion mittels entweder einem Triple Quadrupole Massenanalysator im multiplen Reaktionsmonitoring Modus oder einer Ionenfalle wird dargestellt und verschiedene analytische Bewertungskriterien dieser Methode diskutiert. Ferner wird ein Anreicherungsverfahren mithilfe von Festphasenextraktion für Aminosäuren in Nährlösungen evaluiert und die Anwendung der beschriebenen LC-MS Methode für die Bestimmung von Tyrosin in Bodenadsorptionsproben gezeigt. Publikation II präsentiert eine neue kapillarelektrophoretische Trennung verschiedener Phytosiderophore und deren Metall-Komplexe unter Verwendung eines MS-kompatiblen Hintergrundelektrolyten. Die Detektion mittels ESI-MS für die freien Liganden und mittels ICP-MS für die komplexierten Metalle wird beschrieben und die Anwendbarkeit der ICP-MS Methode für die quantitative Analyse diskutiert. Darüber hinaus wird die Ermittlung von relativen Komplexbildungskonstanten anhand der beschriebenen Methode gezeigt.

Zusammenfassung (Englisch)

This work presents two novel methods for the analysis of two important plant metabolites free proteinaceous amino acids and phytosiderophores in root exudates. Introductory, tasks and challenges of metabolomics in general and plant metabolomics in particular are described including definitions of relevant terms and the classification of these research areas within systems biology. In this context an overview of the analytical strategies and techniques is given comparing different sample preparation methodologies, various GC-MS and LC-MS instrumental set-ups and NMR as well as data evaluation and statistical approaches. Emphasis is devoted to hydrophilic interaction chromatography (HILIC) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), since the methods of choice of the presented publications rely partly on these special techniques. In order to characterize the nature of the investigated samples, an introduction to the topic of root exudates and its putative functions in the rhizosphere is presented. Publication I deals with the development of an LC-MS method for the analysis of underivatized, free proteinaceous amino acids. Prefatory, challenges and the state of the art of amino acid analysis in general are outlined. Subsequently the developed separation of 16 amino acids via HILIC and their detection using either a triple quadrupole mass analyzer in multiple reaction monitoring mode or an ion trap mass analyzer are described and various analytical figures of merit of the presented method are discussed. Moreover, an enrichment procedure based on solid phase extraction for amino acids in nutrient solutions is evaluated. Finally, the application of the proposed method to the analysis of tyrosine in samples obtained from soil adsorption experiments is illustrated.. Publication II presents a novel capillary electrophoretic separation of different phytosiderophores and their complexes with various metals employing a mass spectrometry-compatible background electrolyte. The detection via ESI-MS and ICP-MS for the free ligands and the metal complexes, respectively, is described and the applicability of the CE-ICP-MS method to quantitative analysis is discussed. In addition, the determination of relative complex stability constants using this method is explained.