ISO/TS 29843-1:2010
(Main)Soil quality — Determination of soil microbial diversity — Part 1: Method by phospholipid fatty acid analysis (PLFA) and phospholipid ether lipids (PLEL) analysis
Soil quality — Determination of soil microbial diversity — Part 1: Method by phospholipid fatty acid analysis (PLFA) and phospholipid ether lipids (PLEL) analysis
ISO/TS 29843‑1:2010 specifies an extended method for the extraction and determination of both phospholipid fatty acids (PLFA) and phospholipid ether lipids (PLEL) from soils. ISO/TS 29843‑2 specifies a simple method for the extraction of only PLFA from soils.
Qualité du sol — Détermination de la diversité microbienne du sol — Partie 1: Méthode par analyse des acides gras phospholipidiques (PLFA) et par analyse des lipides éther phospholipidiques (PLEL)
L'ISO/TS 29843-1:2010 spécifie une méthode étendue permettant d'extraire et de doser les acides gras phospholipidiques (PLFA) et les lipides éther phospholipidiques (PLEL) du sol. L'ISO/TS 29843-2 spécifie une méthode simple permettant d'extraire uniquement les PLFA du sol.
General Information
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 29843-1
First edition
2010-10-01
Soil quality — Determination of soil
microbial diversity —
Part 1:
Method by phospholipid fatty acid
analysis (PLFA) and phospholipid ether
lipids (PLEL) analysis
Qualité du sol — Détermination de la diversité microbienne du sol —
Partie 1: Méthode par analyse des acides gras phospholipidiques
(PLFA) et par analyse des lipides éther phospholipidiques (PLEL)
Reference number
©
ISO 2010
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Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Abbreviated terms .1
4 Principle.2
5 Reagents and materials .3
5.1 Soil .3
5.2 Reagents.3
5.3 Buffers and standards .4
5.4 Apparatus.4
6 Procedures.5
6.1 Lipid extraction (Bligh-Dyer-extraction).5
6.2 Separation of lipids by sI-column.5
6.3 PLFA analysis .5
6.3.1 Mild alkaline hydrolysis .5
6.3.2 NH column: Separation of FAME from OH-substituted FAME (= PLOH) and
unsaponifiable lipids.5
6.3.3 SCX column: Separation of unsubstituted ester-linked PLFA (EL-PLFA).6
6.3.4 Acidic methylation of unsaponifiable lipids and separation into UNOH and UNSFA .6
6.3.5 TMSI derivatization of PLOH and UNOH (see 5.2.22).6
6.3.6 DMDS derivatization of MUFA (see 5.2.8).6
6.4 PLEL analysis .7
6.4.1 General .7
6.4.2 Acidic methylation.7
6.4.3 Cleavage of etherbonds with hydroiodic acid (HI).7
6.4.4 Reductive dehalogenization with zinc.7
6.5 Measurement of PLFA/PLEL fractions .7
7 Identification and calculation.8
Bibliography.9
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
In other circumstances, particularly when there is an urgent market requirement for such documents, a
technical committee may decide to publish other types of document:
⎯ an ISO Publicly Available Specification (ISO/PAS) represents an agreement between technical experts in
an ISO working group and is accepted for publication if it is approved by more than 50 % of the members
of the parent committee casting a vote;
⎯ an ISO Technical Specification (ISO/TS) represents an agreement between the members of a technical
committee and is accepted for publication if it is approved by 2/3 of the members of the committee casting
a vote.
An ISO/PAS or ISO/TS is reviewed after three years in order to decide whether it will be confirmed for a
further three years, revised to become an International Standard, or withdrawn. If the ISO/PAS or ISO/TS is
confirmed, it is reviewed again after a further three years, at which time it must either be transformed into an
International Standard or be withdrawn.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO/TS 29843-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 190, Soil quality, Subcommittee SC 4,
Biological methods.
ISO/TS 29843 consists of the following parts, under the general title Soil quality — Determination of soil
microbial diversity:
⎯ Part 1: Method by phospholipid fatty acid analysis (PLFA) and phospholipid ether lipids (PLEL) analysis
⎯ Part 2: Method by phospholipid fatty acid analysis (PLFA) using the “simple PLFA extraction method”
iv © ISO 2010 – All rights reserved
Introduction
Phospholipids are essential components of membranes of all living cells, and their fatty acid (PLFA:
phospholipid fatty acids) or ether-linked isoprenoid side chains (PLEL: phospholipid ether lipid) allow for
taxonomic differentiation within complex microbial communities (References [5] and [7]). This approach is now
well established in soil ecology and serves as a phenotypic and thus complementary tool to genotypic
(molecular genetic) approaches for determining microbial diversity.
Different methodologies for determination of soil fatty acids are available. These methodologies present
different levels of complexity when applied and provide different levels of resolution in the description of soil
microbial communities.
The determination of total PLFA and PLEL provides a quantitative measure of the viable biomass of soil:
microorganisms of all three domains of the biosphere (bacteria, fungi and archaebacteria). Viable microbes
have an intact membrane, which contains phospholipids. Cellular enzymes hydrolyze and release the
phosphate group within minutes or hours following cell death (Reference [6]).
Apart from taxonomic descriptions, the PLFA technique enables the determination of physiological changes
within microbial consortia. For instance, the monoenic PLFA 16:1ω7c and 18:1 ω7c are increasingly converted
to the cyclopropyl fatty acids cy17:0 and cy19:0 in Gram-negative bacteria in response to environmental
stress (Reference [2]).
Besides the method described in this part of ISO/TS 29843, other methods for the determination of PLFA are
available (References [3] and [6]). With these methods, only bacterial and fungal PLFA can be estimated; the
determination of hydroxy-substituted fatty acids (PLOH), non-ester-linked (NEL) fatty acids and PLEL is not
possible.
TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 29843-1:2010(E)
Soil quality — Determination of soil microbial diversity —
Part 1:
Method by phospholipid fatty acid analysis (PLFA)
and phospholipid ether lipids (PLEL) analysis
1 Scope
This part of ISO/TS 29843 specifies an extended method for the extraction and determination of both
phospholipid fatty acids (PLFA) and phospholipid ether lipids (PLEL) from soils.
ISO/TS 29843-2 specifies a simple method for the extraction of only PLFA from soils.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 10381-6, Soil quality — Sampling — Part 6: Guidance on the collection, handling and storage of soil
under aerobic conditions for the assessment of microbiological processes, biomass and diversity in the
laboratory
3 Abbreviated terms
FAME fatty acid methyl ester(s)
(EL-)PLFA (ester-linked) phospholipid fatty acid(s)
PLEL phospholipid ether lipid(s)
SATFA saturated fatty acid(s)
MUFA mono-unsaturated fatty acid(s)
PUFA poly-unsaturated fatty acid(s)
PLOH hydroxy-substituted fatty acid(s)
NEL-PLFA non-ester-linked phospholipid fatty acid(s)
UNSFA unsubstituted fatty acid(s)
UNOH hydroxy-substituted fatty acid(s)
GC/MS gas chromatography/mass spectrometry
SCX strong cation exchange
HPLC high-performance liquid chromatography
4 Principle
[9]
Lipids are extracted using the Bligh and Dyer extraction procedure. Lipid extracts are separated by liquid
chromatography using a silica column (si-column). Phospholipids are transformed into fatty acid methyl esters
(FAME) by mild alkaline hydrolysis and into phospholipid ether lipids (PLEL) by acid hydrolysis and
methylation. Separation of FAME into saturated (SATFA), mono-unsaturated (MUFA), poly-unsaturated
(PUFA), hydroxy-substituted (PLOH), non-ester-linked unsubstituted (NEL-UNSFA) and non-ester-linked
hydroxy-substituted (NEL-UNOH) fatty acids is achieved on solid-phase extraction columns. The different
FAME are measured using gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS). A schematic overview of the
procedures is given in Figure 1.
Figure 1 — Schematic overview of PLFA and PLEL analysis
2 © ISO 2010 – All rights reserved
5 Reagents and materials
5.1 Soil
Take soil samples and prepare them as specified in ISO 10381-6. If samples which have been sieved in the
fresh state are not analysed immediately, they may be kept at –20 °C or stored in chloroform after lipid
extraction (see 6.1).
5.2 Reagents
During the analysis, unless otherwise stated, use only reagents of recognized analytical grade.
5.2.1 Acetone, C H O, residue analysis.
3 6
5.2.2 Acetonitrile, CH CN, for high-performance liquid chromatography (HPLC).
5.2.3 Bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide (BSTFA).
1)
5.2.4 Celite 545 , particle size 0,02 mm to 0,10 mm.
5.2.5 Chloroform, CHCl .
5.2.6 Dichloromethane, CH Cl , for residue analysis.
2 2
5.2.7 Diethyl ether, (C H ) O.
2 5 2
5.2.8 Dimethyl disulfide (DMDS), (CH S) .
3 2
5.2.9 Acetic acid, CH COOH.
5.2.10 Ethyl acetate, C H O.
4 8
5.2.11 Hexamethyldisilasane (HMDS).
5.2.12 Hexane, C H , for residue analysis.
6 14
5.2.13 Potassium hydroxide, KOH.
5.2.14 Methanol, CH OH, for residue analysis.
5.2.15 Sodium sulfate, Na SO .
2 4
5.2.16 Sodium thiosulfate, Na S O ·5H O.
2 2 3 2
2)
5.2.17 Aminopropyl-column [Chromabond ] NH -column.
5.2.18 Pyridine, dried, maximum 0,01 % H O.
5.2.19 Hydrochloric acid, HCl.
5.2.20 Silver nitrate, AgNO .
1) Celite 545 is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience of
users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 29843-1
Première édition
2010-10-01
Qualité du sol — Détermination
de la diversité microbienne du sol —
Partie 1:
Méthode par analyse des acides gras
phospholipidiques (PLFA) et par analyse
des lipides éther phospholipidiques
(PLEL)
Soil quality — Determination of soil microbial diversity —
Part 1: Method by phospholipid fatty acid analysis (PLFA)
and phospholipid ether lipids (PLEL) analysis
Numéro de référence
©
ISO 2010
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Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes abrégés .1
4 Principe.2
5 Réactifs et matériaux .3
5.1 Sol .3
5.2 Réactifs.3
5.3 Tampons et étalons.4
5.4 Appareillage .4
6 Modes opératoires.5
6.1 Extraction des lipides (extraction de Bligh-Dyer) .5
6.2 Séparation des lipides par colonne SI .5
6.3 Analyse des PLFA .5
6.3.1 Hydrolyse alcaline douce .5
6.3.2 Colonne NH : Séparation des FAME issus des FAME hydroxy-substitués (PLOH) et des
lipides insaponifiables.6
6.3.3 Colonne SCX: Séparation des PLFA non substitués à liaison ester (EL-PLFA).6
6.3.4 Méthylation acide des lipides insaponifiables et séparation en UNOH et UNSFA .6
6.3.5 Dérivatisation des PLOH et UNOH au TMSI (voir 5.2.22) .6
6.3.6 Dérivatisation des MUFA au DMDS (voir 5.2.8).7
6.4 Analyse des PLEL .7
6.4.1 Généralités .7
6.4.2 Méthylation acide .7
6.4.3 Clivage des liaisons éther avec de l'acide iodhydrique (HI) .7
6.4.4 Déshalogénation réductrice au zinc.7
6.5 Mesurage des fractions de PLFA/PLEL .7
7 Identification et calcul.8
Bibliographie.9
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
Dans d'autres circonstances, en particulier lorsqu'il existe une demande urgente du marché, un comité
technique peut décider de publier d'autres types de documents normatifs:
⎯ une Spécification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) représente un accord entre les experts dans
un groupe de travail ISO et est acceptée pour publication si elle est approuvée par plus de 50 % des
membres votants du comité dont relève le groupe de travail;
⎯ une Spécification technique ISO (ISO/TS) représente un accord entre les membres d'un comité technique
et est acceptée pour publication si elle est approuvée par 2/3 des membres votants du comité.
Une ISO/PAS ou ISO/TS fait l'objet d'un examen après trois ans afin de décider si elle est confirmée pour trois
nouvelles années, révisée pour devenir une Norme internationale, ou annulée. Lorsqu'une ISO/PAS ou
ISO/TS a été confirmée, elle fait l'objet d'un nouvel examen après trois ans qui décidera soit de sa
transformation en Norme internationale soit de son annulation.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO/TS 29843-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 190, Qualité du sol, sous-comité SC 4,
Méthodes biologiques.
L'ISO/TS 29843 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Qualité du sol —
Détermination de la diversité microbienne du sol:
⎯ Partie 1: Méthode par analyse des acides gras phospholipidiques (PLFA) et par analyse des lipides éther
phospholipidiques (PLEL)
⎯ Partie 2: Méthode par analyse des acides gras phospholipidiques (PLFA) en utilisant la «méthode simple
d'extraction des PLFA»
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés
Introduction
Les phospholipides sont des composants essentiels des membranes de toutes les cellules vivantes, et leurs
acides gras (PLFA: acides gras phospholipidiques) ou leurs chaînes latérales isopréniques à liaison éther
(PLEL: lipides éther phospholipidiques) permettent d'effectuer une différenciation taxonomique dans des
communautés microbiennes complexes (Références [5] et [7]). Cette approche est désormais bien établie
dans le domaine de l'écologie des sols et sert d'outil phénotypique, et donc complémentaire, aux approches
génotypiques (génétique moléculaire) pour déterminer la diversité microbienne.
Il existe différentes méthodes de dosage des acides gras présents dans le sol. Ces méthodes présentent, lors
de leur application, différents niveaux de complexité et permettent d'obtenir différents niveaux de résolution
concernant la description des communautés microbiennes du sol.
Le dosage des PLFA et des PLEL totaux fournit une mesure quantitative de la biomasse viable du sol: les
micro-organismes des trois domaines de la biosphère (bactéries, champignons et archaebactéries). Les
microbes viables ont une membrane intacte qui contient des phospholipides. Les enzymes cellulaires
hydrolysent et libèrent le groupe phosphate dans les minutes, voire les heures suivant la mort cellulaire
(Référence [6]).
En plus des descriptions taxonomiques, la technique PLFA permet de déterminer les modifications
physiologiques au sein des consortiums microbiens. Par exemple, les PLFA monoéniques 16:1ω7c et
18:1ω7c sont progressivement convertis en acides gras cyclopropyliques cy17:0 et cy19:0 dans les bactéries
Gram-négatives en réponse aux contraintes environnementales (Référence [2]).
Il existe d'autres méthodes de dosage des PLFA (Références [3] et [6]) en plus de la méthode décrite dans la
présente partie de l'ISO/TS 29843. Avec ces méthodes, seuls les PLFA bactériens et fongiques peuvent être
estimés. Il est impossible de doser les acides gras hydroxy-substitués (PLOH), les acides gras sans liaison
ester (NEL) et les PLEL.
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 29843-1:2010(F)
Qualité du sol — Détermination de la diversité microbienne
du sol —
Partie 1:
Méthode par analyse des acides gras phospholipidiques (PLFA)
et par analyse des lipides éther phospholipidiques (PLEL)
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO/TS 29843 spécifie une méthode étendue permettant d'extraire et de doser les
acides gras phospholipidiques (PLFA) et les lipides éther phospholipidiques (PLEL) du sol.
L'ISO/TS 29843-2 spécifie une méthode simple permettant d'extraire uniquement les PLFA du sol.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 10381-6, Qualité du sol — Échantillonnage — Partie 6: Lignes directrices pour la collecte, la manipulation
et la conservation, dans des conditions aérobies, de sols destinés à l'évaluation en laboratoire des processus,
de la biomasse et de la diversité microbiens
3 Termes abrégés
FAME ester(s) méthylique(s) d'acide gras
(EL-)PLFA acide(s) gras phospholipidique(s) (à liaison ester)
PLEL lipide(s) éther phospholipidique(s)
SATFA acide(s) gras saturé(s)
MUFA acide(s) gras monoinsaturé(s)
PUFA acide(s) gras polyinsaturé(s)
PLOH acide(s) gras hydroxy-substitué(s)
NEL-PLFA acide(s) gras phospholipidique(s) sans liaison ester
UNSFA acide(s) gras non substitué(s)
UNOH acide(s) gras hydroxy-substitué(s)
GC/MS chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de masse
SCX colonne échangeuse de cations
CLHP chromatographie liquide à haute performance
4 Principe
Les lipides sont extraits en appliquant le mode opératoire d'extraction de Bligh et Dyer (Référence [9]). Les
extraits lipidiques sont séparés par chromatographie en phase liquide en utilisant une colonne de silice
(colonne SI). Les phospholipides sont transformés en esters méthyliques d'acides gras (FAME) par hydrolyse
alcaline douce et en lipides éther phospholipidiques (PLEL) par hydrolyse acide et méthylation. La séparation
des FAME en acides gras saturés (SATFA), monoinsaturés (MUFA), polyinsaturés (PUFA), hydroxy-
substitués (PLOH), non substitués sans liaison ester (NEL-UNSFA) et hydroxy-substitués sans liaison ester
(NEL-UNOH) est effectuée sur des colonnes d'extraction en phase solide. Les différents FAME sont mesurés
par chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de masse (GC/MS). Une vue d'ensemble schématique
des modes opératoires est illustrée à la Figure 1.
Figure 1 — Vue d'ensemble schématique de l'analyse des PLFA et des PLEL
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
5 Réactifs et matériaux
5.1 Sol
Prélever des échantillons de sol et les préparer conformément à l'ISO 10381-6. Si les échantillons tamisés à
l'état frais ne sont pas analysés immédiatement, ils peuvent être conservés à −20 °C ou stockés dans du
chloroforme après extraction des lipides (voir 6.1).
5.2 Réactifs
Au cours de l'analyse, sauf indication contraire, utiliser uniquement des réactifs de qualité analytique
reconnue.
5.2.1 Acétone, C H O, pour l'analyse des résidus.
3 6
5.2.2 Acétonitrile, CH CN, pour chromatographie liquide à haute performance (CLHP).
5.2.3 Bis(triméthylsilyl)trifluoroacétamide (BSTFA).
1)
5.2.4 Celite 545 , granulométrie de 0,02 mm à 0,10 mm.
5.2.5 Chloroforme, CHCl .
5.2.6 Dichlorométhane, CH Cl , pour l'analyse des résidus.
2 2
5.2.7 Éther diéthylique, (C H ) O.
2 5 2
5.2.8 Disulfure de diméthyle (DMDS), (CH S) .
3 2
5.2.9 Acide acétique, CH COOH.
5.2.10 Acétate d'éthyle, C H O.
4 8
5.2.11 Hexaméthyldisilasane (HMDS).
5.2.12 Hexane, C H , pour l'analyse des résidus.
6 14
5.2.13 Hydroxyde de potassium, KOH.
5.2.14 Méthanol, CH OH, pour l'analyse des résidus.
5.2.15 Sulfate de sodium, Na SO .
2 4
5.2.16 Thiosulfate de sodium, Na S O , 5 H O.
2 2 3 2
2)
5.2.17 Colonne aminopropyle [Chromabond ] colonne NH .
5.2.18 Pyridine, séchée, 0,01 % d'eau au maximum.
1) Celite 545 est un exemple de produit approprié disponible sur le marché. Cette information est donnée à l'intention
des utilisateurs du présent document et ne signifie nullement que l'ISO approuve ou recommande l'emploi exclusif du
produit ainsi désigné.
2) Chromabond est un exemple de produit approprié disponible sur le marché. Cette information est donnée à l'intention
des utilisateurs du présent document et ne signifie nullement
...










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