Использованы возможности лазерно-индуцированной флуоресценции (ЛИФ) и инфракрасной спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения с преобразованием Фурье (НПВО-ИКФ) для неразрушающего, безмаркерного и быстрого анализа влияния меди (25, 50 и 75 мкM) на рассаду кукурузы на ранней стадии до появления видимых изменений растения. Измерения методом ЛИФ позволили зарегистрировать изменения в фотосинтетическом пигменте. Отношение интегрированной по площади интенсивности и увеличения интенсивности флуоресценции показывает уменьшение фотосинтетических пигментов в листьях кукурузы под действием меди. Метод НПВО-ИКФ использован для оценки изменений, возникающих в клеточных стенках полисахаридов, аминокислоте, вторичной структуре белка и содержании липидов в листьях контрольных и подверженных воздействию меди образцов рассады кукурузы. Для усиления спектральных вариаций и количественной оценки изменений биохимического состояния, применены методы анализа второй производной и подгонки кривых. Результаты показывают увеличение содержания пектина, лигнина, аминокислоты и белка и уменьшение количества целлюлозы и липида в листьях рассады кукурузы вследствие воздействия меди. Проведенное исследование свидетельствует о токсическом влиянии меди, заключающемся в задержке роста и уменьшении фотосинтетических пигментов и биохимического содержания в рассаде кукурузы. Продемонстрирована возможность применения спектроскопических методов ЛИФ и НПВО-ИКФ в качестве быстрого, безмаркерного и неразрушающего зонда для оценки стресса и мониторинга посевов.
Laser-induced fluorescence (LIF) and attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy has been applied for the non-destructive, label free, and rapid analyses of the impact of copper (25, 50, and 75 mM) on maize seedlings at an early stage before the changes appear visually on the plant. The LIF measurement has been used to detect the signs of stress in the photosynthetic pigment. The integrated areal intensity and increasing fluorescence intensity ratios indicate decrease in the photosynthetic pigments in the leaves of maize plants stressed with copper. The ATR-FTIR technique has been utilized to estimate the changes arising in the cell wall polysaccharides, amino acid, secondary structure of protein and lipid content of the leaves of control and copper-treated maize seedlings. The second derivative and curve fitting analysis have been applied for the enhancement of the spectral variations and quantitative estimation of the changes arising in the biochemical profile. The result shows an increase in the pectin, lignin, amino acid, and protein content and reduction in the amount of cellulose and lipid in the leaves of maize seedlings due to the treatment of copper. This study indicates the toxic response of copper by hampering the growth and reduction in the photosynthetic pigments and biochemical content of the maize seedlings. This study also demonstrates the feasibility of the spectroscopic techniques (LIF and ATR-FTIR) as a rapid, label free, and nondestructive probe for the assessment of stress and monitoring of crops.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.