Identificación de complejos organometálicos en tejidos vegetales mediante espectrometría de masas

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1 Identificación de complejos organometálicos en tejidos vegetales mediante espectrometría de masas R Rellán-Álvarez, J Abadía and A Álvarez-Fernández Plant Stress Physiology Group, Aula Dei Experimental Station, CSIC, Zaragoza

2 Metal Speciation: A complex(ed) story xylem AtYSL2 AtSLB leaf AtZIP8 AtPIC1 chloroplast AtFRO3 H + Fe(III) AtFRO2 root FRU/FIT/bHLH AtCCC1 AtVIT1 AtIRT2 vacuole AtNRAMP3,4 OsYSL2 Fe(II) AtIRT1 AtFRD3 OsFRDL1 Cit Modified from Abadía J, 2006, Pers. Com. PS AtYSL2 PS-Fe(III) OsYSL1 AtSTA1 mithocondria

3 Hyphenated techniques available for species-selective analysis of biological materials Szpunar, 2000

4 Hyphenated techniques available for species-selective analysis of biological materials Detection ICP-MS Metal Specific Separation HPLC Identification ESI-TOF-MS Compound Specific

5 Main problems and bottlenecks -Sample extraction: should conserve the plant compartment conditions for example ph values.

6 Main problems and bottlenecks ph Dependance Rellan et al, 2008

7 Main problems and bottlenecks ph Dependance Ligand Exchange Rellan et al, 2008

8 Main problems and bottlenecks -Sample extraction: should conserve the plant compartment conditions for example ph values. -These conditions should also be conserved during separation and detection. -If this conditions a -Sensitivity: very low concentration of metals in plant tissues. -Cost: expensive equipment.

9 Integrated mass spectrometry in (semi-)metal speciation Meija, 2006

10 HPLC-TOFMS m/z TOFMS time (HPLC)

11 HPLC-TOFMS Mass spectra at an specific time 5.9 min Isotopic Discrimination m/z m/z

12 HPLC-TOFMS m/z TOFMS time (HPLC)

13 HPLC-TOFMS Chromatogram of an specific m/z m/z = 344

14 HPLC-TOFMS m/z TOFMS time (HPLC)

15 Compound identification based on isotopic signature Isotopic discrimination Good Isotopic Discrimination Bad Isotopic Discrimination

16 Compound identification based on isotopic signature Isotopic distribution CHO Isotopic Distribution Fe Isotopic Distribution

17 Compound identification based on isotopic signature Isotopic discrimination CHO Comp + Fe CHO Comp + 3Fe

18 Compound identification based on isotopic signature Kind and Fiehn, 2006

19 Compound identification based on isotopic signature Mass accuracy vs isotopopic abundance accuracy Kind and Fiehn, 2006

20 Compound identification based on isotopic signature Kind and Fiehn, 2006

21 Electrospray Ionization and HPLC Optimization! Results

22 ESI and HPLC Optimization of Standard Solutions Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press Fe:Cit 1:10 ph 5.5 Fe3Cit3 Fe2Cit2

23 Isotopic signature Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press Fe2Cit2 Fe3Cit3 nat Fe

24 Isotopic signature Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press Fe2Cit2 Fe3Cit3 Fe2Cit2 Fe3Cit3 nat Fe 54 Fe

25 Isotopic signature and molecular formula determination Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press

26 Fe:Cit ratios drive the formation of Fe-Cit complexes Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press Evans, JBIC, 2008

27 Plant Material Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press Tomato Fe-deficient Plants Resupplied with Fe 45 µm

28 Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press Xylem Collection

29 Xylem Fe Concentration Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press

30 Tomato Xylem Sap samples Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press ICP-MS Fe3Cit3 54 Fe Fe3Cit3 Fe3Cit3 nat Fe

31 An oxo-bridged Fe3Cit3 complex Fe-Cit in xylem Rellan-Alvarez et al in press C Fe O H H-bonds µ3-oxo-bridged center Size: 1.1 x 0.4 nm Octahedral config. Central carboxylate group Distal carboxylate groups

32 Gràcies! University of Zaragoza ICMA Javier Abadía Jesús Orduna University of Oviedo Ana Álvarez Justo Giner UAM, Madrid Irene Orera Jose. I.García Luis E. Hernández Sandra Carrasco J. A. Rodríguez

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