Mit dem Bruker timsTOF HT verfügt unser Institut über ein hochmodernes Massenspektrometrie-System, das höchste Sensitivität, Geschwindigkeit und Auflösung in der Metabolomik ermöglicht. Das Instrument kombiniert Trapped Ion Mobility Spectrometry (TIMS) mit hochauflösender Q-TOF-Massenspektrometrie und erlaubt dadurch eine besonders präzise Trennung, Identifizierung und Quantifizierung komplexer Metabolitenprofile selbst in anspruchsvollen Probenmatrices. Dank seiner hohen Scanrate und exzellenten Reproduzierbarkeit eignet sich das timsTOF HT ideal für groß angelegte, qualitativ hochwertige Metabolomics-Studien mit hohem Probendurchsatz.

Die Anschaffung des EU-geförderten Systems dient zentralen Projektzielen: der Sicherstellung der Nahrungsmittelversorgung einer wachsenden Weltbevölkerung, der Entwicklung nachhaltiger und ressourcenschonender Pflanzenproduktionssysteme, der Bereitstellung nachwachsender Roh- und Wertstoffe sowie erneuerbarer Energieträger, der Anpassung landwirtschaftlicher Produktionssysteme an den Klimawandel und der Erforschung der biologischen Vielfalt von Kulturpflanzen. Durch seine analytische Leistungsfähigkeit ermöglicht das Gerät ein tiefgehendes Verständnis pflanzlicher Stoffwechselprozesse und trägt damit entscheidend zur Entwicklung resilienter und leistungsfähiger Kulturpflanzen für die Landwirtschaft der Zukunft bei.

Darüber hinaus werden im Bereich Analytik weitere Geräte am Institut genutzt: 

- Die ionomics-Plattform besteht aus einem ICP-MS (Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) und einem ICP-OES (Optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) für die gleichzeitige und hochauflösende Bestimmung von Mineralstoffen in pflanzlichen Geweben, Medien oder Flüssigkeiten im Hochdurchsatz. Vor der Analyse wird das Pflanzengewebe in Salpetersäure mit Hilfe von Mikrowellen und unter hohem Druck aufgeschlossen.

- Die Elementanalyse wird von einem IR-MS (Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie) flankiert, das bei der Bestimmung von N- und C-Gehalten in Pflanzenproben zwischen 14N und 15N sowie 12C und 13C unterscheidet. Diese Isotopendiskriminierungstechnik ermöglicht die Verwendung nicht-radioaktiver Tracer zur Untersuchung von Transportwegen und metabolischen Umwandlungen von Nährstoffen und Metaboliten.

- LC-MS (Flüssigchromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung) wird eingesetzt, um Profile von Phenylpropanoiden und anderen semipolaren Verbindungen zu erhalten. Unbekannte Metaboliten, die mit pflanzlichen Stressabwehrreaktionen in Verbindung gebracht werden, oder Verbindungen mit potenziell gesundheitlichen Auswirkungen auf die menschliche Ernährung werden mit präparativer Chromatographie zur Strukturaufklärung oder zur Anwendung in Ernährungsstudien aufgereinigt.

- Die GC-TOF-Plattform (Flugzeitmassenspektrometer mit Gaschromatographie) führt routinemäßige, nicht zielgerichtete Analysen von polaren und semipolaren Analyten durch und ist mit einem Autosampler-System ausgestattet, das für eine autonome Probenvorbereitung mit hohem Durchsatz konzipiert ist.

- Unser LC-QTOF-System (Flüssigchromatographie gekoppelt mit einem Quadrupol-Flugzeitmassenspektrometer) ist für genaue Massenmessungen von pflanzlichen Metaboliten ausgelegt, die von Lipiden und anderen polaren Verbindungen bis hin zu Zuckern und Aminosäuren reichen. Die normale ESI-Quelle (Elektrosprayionisation) der Plattform kann schnell auf eine Chip-basierte Nanoelektrospray-Infusionsquelle umgestellt werden, um Proben mit geringem Volumen zu untersuchen oder wiederholt kleinvolumige Fraktionen von wertvollen Proben für spätere Downstream-Experimente zu sammeln.

- Die Plattform zur Proteincharakterisierung besteht aus einer robusten Homogenisierung, gefolgt von einer chromatographischen Trennung mit einem hochdruckfähigen Reinigungssystem, das mit UV-Detektion gekoppelt ist. Die Fraktionen können für weitere Trennungen oder biochemische Analysen gesammelt werden.

Im Institut gibt es mehrere zusätzliche Flüssigchromatographie-Plattformen, die in der Regel sowohl mit Diodenarray- als auch mit Fluoreszenzdetektoren ausgestattet sind.