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

Детальне вивчення параметрiв iнфрачервоних спектрiв листкiв — внесок у всебiчне визначення властивостей iнбредних лiнiй кукурудзи

Раденович Ч.Н.1,2, Maксимов Г.В.3, Шутова В.В.4, Слатинська О.В.3, Протопопов Ф.Ф.3, Деліч Н.С.1, Міленкович М.В.1, Чамджия З.Ф.1, Грчич Н.M.1, Павлов Й.M.1

  1. Iнститут кукурудзи «Земун Поле», Белград, Сербія
  2. Факультет фізичної хімії Белградського університету, Белград, Сербія
  3. Біологічний факультет Московського державного університету ім. М.В. Ломоносова, Москва, Росія
  4. Національний дослідний Мордовський державний університет ім. Н.П. Огарьова, Саранськ, Росія

Представлено результати вивчення та обговорення параметрів інфрачервоного спектра листків з метою загальної характеристики ознак елітних інбредних ліній кукурудзи ZPPL 186, ZPPL 225, ZP M1-3-3 Sdms. Запропонована гіпотеза полягала в тому, що численні спектральні смуги листків інбредних ліній кукурудзи, які трапляються в різних кінетичних формах (смуги високої та низької інтенсивності, поодинокі або згруповані), слід систематично вивчати, і має бути пояснена динаміка їх формування, дуже часто викликана різними коливаннями молекулярних зв’язків. У деяких випадках існує можливість часткового пригнічення або збільшення інтенсивності спектральних смуг. Згідно із запропонованою гіпотезою, спектральні смуги низької інтенсивності припускають нестабільний стан біологічної системи (листка), який є наслідком збудженого стану молекул, радикалів, атомів або іонів у тканинах, клітинах чи біомембранах. Подібні переміщення відбуваються, коли біологічні системи ритмічно збуджуються, а також коли здійснюється складний транспорт іонів через збуджену тилакоїдну мембрану. Ці смуги найчастіше з’явля­ються в діапазоні хвильових чисел 500–1600 см–1. Втім вони частково трапляються в хвильовому діапазоні до 3000 см–1. Ці спектральні смуги розрізнялися по інбредних лініях, використаних у цьому дослідженні. Систематичний аналіз спектральних смуг листків досліджуваних інбредних ліній кукурудзи (наприклад, смуг високої інтенсивності зі значною шириною при 3370 см–1) показав різницю в їх зустрічальності: найінтенсивніший прояв був у листках інбредної лінії ZPPL 186, потім в ZP M1-3-3 Sdms, тоді як найнижча інтенсивність була виявлена в інбредної лінії ZPPL 225. Таким комплексним способом можна не тільки ідентифікувати органічні сполуки та їх структуру в листках інбредних ліній кукурудзи, а й виявити можливість індукції їх нестійких і конформаційних станів.

Ключові слова: Zea mays L, інбредна лінія, листок, інфрачервоні спектри, спектральні смуги

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

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

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.