Идентификация органических соединений в зерне гибридов кукурузы (Zea mays L.) сербской селекции с помощью инфракрасной спектроскопии

Автор: Раденович Ч., Максимов Г.В., Тютяев Е.В., Шутова В.В., Делич Н., Чамджия З., Павлов Й., Йованович Ж.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Селекция: культура тканей, молекулярный анализ

Статья в выпуске: 5 т.51, 2016 года.

Бесплатный доступ

Современные биофизические методы исследования обеспечили существенный прорыв в молекулярной диагностике состояния и функций интактных растений. Известно, что метод инфракрасной (ИК) спектроскопии позволяет анализировать состав и строение молекул, регистрируя зависимость изменения интенсивности поглощения излучения от частоты (волновое число, см-1). С помощью метода инфракрасной спектроскопии (ИК-спектры с преобразованием Фурье - ИК-Фурье спектрометрия) мы изучили состав зерна у гибридов кукурузы ZP 341, ZP 434 и ZP 505 (оригинатор и собственник - Maize Research Institute, Zemun Polje, г. Белград, Сербия). Установлено, что в ИК-спектрах присутствуют полосы, различающиеся по интенсивности и частоте колебаний определенных молекулярных связей. Полученные спектры характеризуются наличием полос (от 20 до 23) в диапазоне от 400 до 4000 см-1. В ходе исследования для каждого из испытуемых гибридов было проанализировано по пять спектральных полос, имеющих специфические характеристики (интенсивность поглощения, %; экспериментально определенное волновое число, см-1). Анализ пиков и сопоставление с известными базами данных (референтные ИК-спектры) позволили констатировать наличие в составе зерна гибридов некоторых биогенных органических молекул: спиртов, аминов, эфиров, алканов, карбоновых кислот, алкенов, альдегидов, кетонов. Типичный ИК-спектр зерна у гибрида кукурузы ZP 341 имел три наиболее выраженные спектральные полосы с волновыми числами 3400, 2900 и 1000 см-1. У гибрида ZP 434 в ИК-спектре зерна были наиболее выражены четыре спектральных полосы с волновыми числами 3400, 2950, 1700 и 1000 см-1. Гибрид ZP 505 характеризовался восемью наиболее значимыми спектральными полосами с волновыми числами 3400, 2900, 2850, 1750, 1700, 1450, 1150 и 1000 см-1. Таким образом, у ZP 505 структурные характеристики зерна несколько отличаются от таковых у ZP 341 и ZP 434, тогда как у двух последних они сходны. В целом представляемые гибриды сербской селекции характеризуются высокими показателями качества, урожайности и технологической пригодности к возделыванию. Итак, впервые с помощью ИК-спектроскопия было проведено исследование молекулярной структуры и состава компонентов зерна различных гибридов кукурузы. Разработанная методология регистрации и анализа инфракрасных спектров зерна позволяет исследовать молекулярную структуру биогенных соединений, что важно не только для диагностики и селекции, но и для формирования методологии биотехнологического скрининга или определения сроков при хранении зерна.

Еще

Гибрид кукурузы, зерно, структурные характеристики молекул, инфракрасные спектры, спектральные полосы

Короткий адрес: https://sciup.org/142213967

IDR: 142213967   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2016.5.645rus

Список литературы Идентификация органических соединений в зерне гибридов кукурузы (Zea mays L.) сербской селекции с помощью инфракрасной спектроскопии

  • Ribnikar S. Infracrvena i Ramanska spektroskopija. In.: Fizičkohemijske metode. Beograd, 1985: 251-266.
  • Krimm S., Bandekar J. Vibrational spectroscopy and conformation of peptides, polypeptides and proteins. Adv. Protein Chem., 1986, 38: 181-364.
  • Vasilev A., Hriyenko E.V., Shchukin A.O. Infrared spectroscopy of organic and natural products. St. Petersburg, 2007: 1-30.
  • Тарасевич Б.Н. ИК-спектры основных классов органических соединений. М., 2012.
  • Свердлов Л.М., Ковнер M.A., Крайнов E.П. Колебательные спектры многоатомных молекул. М., 1970.
  • Vollhardt P.C., Schore N.E. Organic chemistry. W.H. Freeman and Company, United States, 1996.
  • Кукуруза на пoроге третьего тысячелетия -Воспоминания, рассказы и прогнозы/Под ред. Ч. Раденовича, М. Сомбораца. Институт кукурузы «Земун Поле», Белград, 2000.
  • Granado F., Olmedilla B., Blanco I. Nutritional and clinical relevance of lutein in human health. Brit. J. Nutr., 2003, 90: 487-502 ( ) DOI: 10.1079/BJN2003927
  • Vollhardt P.C., Schore N.E. Organic chemistry. W.H. Freeman and Company, USA, 1996.
  • Corn: chemistry and technology/P.J. White, L.A. Johnson (eds.). Minnesota, USA, 2003: 71-101.
  • Radenović Č., Jeremić M., Maksimov G.V., Filipovović M., Trifunović B.V., Mišović M.M. Mogućnost korišćenja ramanske spektroskopije u proučavanju otpornosti inbred linija kukuruza prema uslovima stresa. Savremena poljoprivreda, 1994, 42(1-2): 5-19.
  • Radenović Č., Jeremić M., Maksimov G.V., Mišović M.M., Trifunović B.V. Resonance Raman spectra of carotenoids in the maize seed tissue -a new approach in studies on effect of temperatures and other environmental factors on the state of vital functions. J. Sci. Agric. Res., 1994, 55(4): 33-47.
  • Radenović Č., Jeremić M., Maksimov G.V., Mišović M.M., Selaković D., Trifunović B.V. Rezonantni ramanski spektri semena kukuruza i njihova primena u proučavanju životnih funkcija. In: Oplemenjivanje, proizvodnja i iskorišćavanje kukuruza -50 godina Instituta za kukuruz «Zemun Polje». Beograd, 1995: 291-296.
  • Radenović Č., Jeremić M., Maksimov G.V., Mišović M.M., Selaković D. Resonance Raman spectra of carotenoids in the maize kernel -a contribution to the evaluation of the kernels resistance to the temperature and the chemical composition of soil. Proceedings for Natural Science, Matica Srpska (Novi Sad), 1998, 95: 41-50.
  • Максимов Г.В., Раденович Н., Борисова Ю.Е., Еремич М.К. Исследование вязкости возбудимых мембран с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния. Биофизика, 1996, 41: 400-406.
  • Liu R.H. Whole grain phytochemicals and health. Journal of Cereal Science, 2007, 46: 207-219 ( ) DOI: 10.1016/j.jcs.2007.06.010
  • Radosavljević M., Bekrić V., Božović I., Jakovljević J. Physical and chemical properties of various corn genotypes as a criterion of technological quality. Genetika, 2000, 32(3): 319-329.
  • Videnović Ž., Simić M., Srdić J., Dumanović Z. Long term effects of different soil tillage systems on maize (Zea mays L.) yields. Plant, Soil and Environment, 2011, 57(4): 186-192.
  • Instruction manual user system guide IRPrestige-21 (P/N 206-72010) Shimadzu Fourier transform infrared spectrophotometer. Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan (http://www.shimadzu.com).
  • Instruction manual user system guide IRPrestige-21 (P/N 206-72010) Shimadzu Fourier transform infrared spectrophotometer, Fig. 1.8. Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan, pp. 1-11.
  • Раденович Ч., Максимов Г.В., Тютяев Е.В., Шутова В.В., Делич Н.С., Сечански М.Д., Попович А.С. Диагностирование конформационных и функциональных свойств зерна элитных инбредных линий кукурузы с помощью инфракрасных спектров. Selekcija i semenarstvo, 2014, XX(2): 13-31.
  • Radenović Č., Maksimov G.V., Delić S.N., Stanković J.G., Sečanski D.M., Pavlović D.M., Mitić N. Infrared spectroscopy analysis of the maize grain chemical content. Proc. 12th International Conference on fundamental and applied aspects of physical chemistry «Physical chemistry 2014», Serbia. Belgrade, 2014. V. II: 530-533.
  • Radenović Č., Maksimov G.V., Grodzinskij M.D. Identification of organic molecules in kernels of maize inbred lines displayed with infrared spectra. Plant Physiology and Genetics (Kiev, Ukraine), 2015, 47(1/273): 15-24.
  • Corn: сhemistry and technology/P.J. White, L.A. Johnson (eds.). American Association of Cereal Chemists, Minnesota, USA, 2003: 71-101.
Еще
Статья научная