en   ru   uk  
 
 
Физиология растений и генетика 2019, том 51, № 6, 482-492, doi: https://doi.org/10.15407/frg2019.06.482

Детальное изучение параметров инфракрасных спектров листьев — вклад во всестороннее определение свойств инбредных линий кукурузы

Раденович Ч.Н.1,2, Maксимов Г.В.3, Шутова В.В.4, Слатинская О.В.3, Протопопов Ф.Ф.3, Делич Н.С.1, Миленкович М.В.1, Чамджия З.Ф.1, Грчич Н.M.1, Павлов И.M.1

  1. Институт кукурузы «Земун Поле», Белград, Сербия
  2. Факультет физической химии Белградского университета, Белград, Сербия
  3. Биологический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
  4. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва, Саранск, Россия

Представлены результаты изучения и обсуждение параметров инфракрасного спектра листьев с целью общей характеристики признаков элитных инбредных линий кукурузы ZPPL 186, ZPPL 225, ZP M1-3-3 Sdms. Предложенная гипотеза состояла в том, что многочисленные спектральные полосы листьев инбредных линий кукурузы, встречающиеся в различных кинетических формах (полосы высокой и низкой интенсивности, одиночные или сгруппированные), следует систематически изучать, и должна быть объяснена динамика их формирования, очень часто вызванная различными колебаниями молекулярных связей. В некоторых случаях существует возможность частичного подавления или увеличения интенсивности спектральных полос. Согласно предложенной гипотезе, спектральные полосы низкой интенсивности предполагают нестабильное состояние биологической системы (листа), которое является следствием возбужденного состояния молекул, радикалов, атомов или ионов в тканях, клетках или биомембранах. Подобные перемещения происходят, когда биологические системы ритмично возбуждаются, а также когда происходит сложный транспорт ионов через возбужденную тилакоидную мембрану. Эти полосы чаще всего появляются в диапазоне волновых чисел 500–1600 см–1. Тем не менее они частично встречаются в волновом диапазоне до 3000 см–1. Эти спектральные полосы различались по инбредным линиям, использованным в данном исследовании. Систематический анализ спектральных полос листьев изучаемых инбредных линий кукурузы (например, полос высокой интенсивности со значительной шириной при 3370 см–1) показал разницу в их встречаемости: наиболее интенсивное проявление было в листьях инбредной линии ZPPL 186, затем в ZP M1-3-3 Sdms, в то время как самая низкая интенсивность была обнаружена в инбредной линии ZPPL 225. Таким комплексным способом можно идентифицировать не только органические соединения и их структуру в листьях инбредных линий кукурузы, но и также выявить возможность индукции их неустойчивых и конформационных состояний.

Ключевые слова: Zea mays L, инбредная линия, лист, инфракрасные спектры, спектральные полосы

Физиология растений и генетика
2019, том 51, № 6, 482-492

Полный текст и дополнительные материалы

В свободном доступе: PDF  

Цитированная литература

1. Vasiliev, A.V., Grinenko, E.V., Schukin, A.O. & Fedulina, T.G. (2007). Infrared spectroscopy of organic and natural compounds. St. Petersburg: St. Petersburg. Gos. Forestry technician. Acad. [in Russian].

2. Sverdlov, L.M., Kovner, M.A. & Kraynov, E.P. (1970). Vibrational spectra of polyatomic molecules. Moscow: Science [in Russian].

3. Tarasevich, B.N. (2012). IR spectra of the main classes of organic compounds. Moscow: Publishing. Moscow State University [in Russian].

4. Krimm, S. & Bandekar, J. (1986). Vibrational spectroscopy and conformation of peptides, polipeptides and proteins. Advances in Protein Chemistry, 38, pp. 181-364. https://doi.org/10.1016/S0065-3233(08)60528-8

5. Ribnikar, S. (1985). Infracrvena i ramanska spektroskopija. In: Fizickohemijske metode. Beograd: Rad.

6. Radenović, Č., Jeremić, M., Maximov, G.V., Filipović, M., Trifunović, B.V. & Mišović, M.M. (1994). Mogućnost korišćenja ramanske spektroskopije u proucavanju otpornosti inbred linija kukuruza prema uslovima stresa. Savremena poljoprivreda, 42, No. 1-2, pp. 5-19.

7. Radenović, Č., Jeremić, M., Maximov, G.V., Mišović, M. M. & Trifunović, B.V. (1994). Resonance Raman spectra of carotenoids in the maize seed tissue - a new approach in studies on effects of temperatures and other environmental factors on the state of vital functions. J. of Sci. Agricul. Res., 55, No. 4, pp. 33-47.

8. Radenović, Č., Jeremić, M., Maximov, G.V., Mišović, M.N., Selaković, D. & Trifunović, B.V. (1995). Rezonantni ramanski spektri semena kukuruza i njihova primena u proucavanju životnih funkcija. In Oplemenjivanje, proizvodnja i iskorišćavanje kukuruza - 50 godina Instituta za kukuruz "Zemun Polje" (pp. 291-296), Beograd: Institut za kukuruz "Zemun Polje".

9. Radenović, Č., Jeremić, M., Maximov, G.V., Mišović, M.N. & Selaković, D. (1998). Resonance Raman spectra of carotenoides in the maize kernel - a contribution to the evaluation of the kernels resistance to the temperature and the chemical composition of soil. Matica srpska J. Nat. Sci., 95, pp. 41-50.

10. Radenović, Č.N., Maksimov, G.V. & Grodzinskij, D.M. (2015). Identification of Organic Molecules in Kernels of Maize Inbred Lines Displayed with Infrared Spectra. Fisiol. rast. genet., 47, No. 1, pp. 15-24.

11. Radenović, Č.N., Maksimov, G.V., Tyutyaev, E.V., Syusin, I.V., Shutova, V.V., Secanski, M.D., Srdić, J.Ž., Videnović, Ž.V. & Popović, A.S. (2015). Structural Properties of Maize Hybrids Established by Infrared Spectra, Matica srpska J. Nat. Sci., No. 129, pp. 35-44. https://doi.org/10.2298/ZMSPN1529035R

12. Radenovich, C.H., Maksimov, G.V., Tutyaev, E.V., Shutova, V.V., Delich, N., Chamdzhia, Z., Pavlov, J. & Jovanovic, J. (2016). Identification of organic compounds in corn hybrids (Zea mays L.) of Serbian breeding using infrared spectra. Selskokhozyaystvennaya biologiya, 51, No. 5, pp. 645-653 [in Russian]. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.5.645eng

13. Radenović, Č.N., Maksimov, G.V., Shutova, V.V., Delić, N.S., Milenković, M.V., Pavlović, M.D. & Beljanski, M.V. (2018). The study by the methods of infrared spectroscopy of the stretching and twisting vibrations of chemical bonds in functional groups of organic compounds contained in grains of maize inbred lines. Fisiol. rast. genet., Vol. 50, No. 4, pp. 322-330. https://doi.org/10.15407/frg2018.04.322

14. Kols, O.R., Maksimov, G.V. & Radenovich, Ch.N. (1993). Biophysics of Rhythmic Excitation. Moscow: Publishing. Moscow State University [in Russian].

15. Radenović, Č. (1998). Transportni procesi kroz membranu. In Savremena biofizika (pp. 1-90), Beograd: Velarta.

16. Vollhardt, P.C. & Schore, N.E. (1996). Organic Chemistry. New York: W.H. Freeman and Company.

17. White, P.J. & Johnson, L.A. (2003). Corn: Chemistry and Technology. Minnesota: American Association of Cereal Chemists.

18. Amir, R.M., Anjum, F.M., Khan, M.I., Khan, M.R., Pasha, I. & Nadeem, M. (2013). Application of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy for the identification of wheat. J. Food Sci. Technol., 50, pp. 1018-1023. https://doi.org/10.1007/s13197-011-0424-y

19. Jackson, M. & Mantsch, H.H. (2006). Infrared spectroscopy, ex vivo tissue analysis. In Biomedical Spectroscopy. Encyclopedia of Analytical Chemistry (pp. 131-156), John Wiley & Sons Ltd. https://doi.org/10.1002/9780470027318.a0107

20. Chalmers, J.M. (2002). Mid-infrared spectroscopy: Anomalies, artifacts and common errors in using vibrational spectroscopy techniques. In Handbook of Vibrational Spectroscopy, John Wiley & Sons Ltd.

21. Yu, P., McKinnon, J.J., Christensen, C.R. & Christensen, D.A. (2004). Imaging molecular chemistry of Pioneer corn. J. Agric. Food Chem., 52, pp. 7345-7352. https://doi.org/10.1021/jf049291b

22. Skoog, D.A., Holler, F.J. & Crouch, S.R. (2007). Principles of instrumental analysis. Belmont: Thomson Higher Education.