ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ И СПЕКТРОСКОПИИ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ ДЛЯ АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ БИОМОЛЕКУЛ У ЛИНИЙ КУКУРУЗЫ Zea mays L.

Abstract

В настоящее время мало неинвазивных методов, которые позволяют контролировать содержание и конформацию молекул биоактивных органических соединений в клетках и тканях растений не только в лабораторных, но и в полевых условиях. Инфракрасная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния (ИК-и КР-спектроскопия) активно используется для анализа роли молекул некоторых веществ в селекции сельскохозяйственных культур. С помощью методов вибронной спектроскопии мы исследовали изменения содержания и конформации молекул хлоропластов у различных линий кукурузы. Методом ИК-спектроскопии (область 3500-3000 см −1 ) установлено, что в воде, углеводах и белках хлоропластов доля колебаний ОН-групп и внутри-и межмолекулярных Н-связей максимальна у линии кукурузы ZPPL 186, а колебаний NH-групп амидов (белки) минимальна у линии ZPPL 225. Доказано, что для линии ZPPL 186 характерна максимальная доля колебаний от молекул алканов, карбоновых кислот (область 2920-2860 см −1 ) и деформационных колебаний ароматических структур (полоса 1000 см −1 ), находящихся в хлоропластах, тогда как для линии M1-3-3-sdms -доля валентных колебания O=C=O связей (полоса 2300 см −1 ). С использованием КР-спектроскопии (области 1250-500 см −1 и 1535-1400 см −1 ) обнаружено, что различия в спектрах между линиями кукурузы связаны с выявленными изменениями конформации молекул каротиноидов в хлоропластах, но не молекул целлюлозы. Установлено, что у всех образцов (кроме ZPPL 225) молекулы каротиноидов находятся в 15-trans форме с различной конформацией полиеновой цепи. Отметим, что у линии ZPPL 186 конформация каротиноидов, находящихся в хлоропластах, характеризуется минимальной величиной поворота вне плоскости полиеновой цепи и более выраженными колебаниями боковой СН3-группы. Высказывает предположение, что у изученных линий кукурузы каротиноиды хлоропластов листа не взаимодействуют с ароматическими аминокислотами белков. По мнению авторов, сочетание методов ИК-и КРспектроскопии хлоропластов листа можно рекомендовать для контроля за содержанием и конформациоными изменениями биомолекул при селекции кукурузы. Ключевые слова: Zea mays L., инбредная линия, лист, хлоропласты, спектры комбинационного рассеяния, инфракрасные спектры, конформационные изменения, углеводы, каротиноиды, белки, селекционное тестирование. * Исследования проводятся в Сербии и в Российской Федерации под руководством профессора C.N. Radenovich (г. Белград, Сербия) и профессора Г.В. Максимова (г. Москва, Россия) и финансируются национальными министерствами и ведомствами (РНФ для ГВМ ¹ 19-79-30062).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА СПЕКТРОСКОПИИ ПОВЕРХНОСТНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЗЕРНА КУКУРУЗЫ (Zea mays L.)

“…Ранее с помощью ИК-и КР-спектроскопии были получены важные характеристики не только структуры отдельных молекул, но и изменений их конформации (изменение доли характерных колебаний химических связей в молекулах) (8)(9)(10)(11). Например, с помощью КР-спектроскопии мы выявили изменения в содержании и конформации молекул каротиноидов в хлоропластах гибридов кукурузы (7).…”