Primena Ramanove spektroskopije u cilju utvrđivanja uticaja herbicida na sadržaj karotenoida u listovima Chenopodium album i Abutilon theophrasti
Sažetak
Ramanova spektroskopija se do sada pokazala kao pogodna metoda za analizu karotenoida u širokom spektru biljnih uzoraka. Cilj ovog istraživanja je bio da se utvrdi da li se primenom Ramanove spektroskopije može detektovati uticaj mezotriona na promene sadržaja karotenoida u listovima tretiranih korovskih biljaka, Chenopodium album i Abutilon theophrasti. Kada su biljke dostigle odgovorajuću fenofazu (C. album: 4 lista, odnosno A. theophrasti: 2 lista), primenjen je preparat Skaut (a.s. mezotrion 480 g l-1, SC) u količini od 120 g a.s. ha-1 uz dodat okvašivač Alteox wet 40 (a.s. mineralno ulje (500 g l-1) i polioksi alkohol (500 g l-1)) u količini 1 l ha-1. Analiza listova, primenom Ramanove spektroskopije, je urađena u četiri termina: 1, 2, 3. i 7. dana nakon primene mezotriona. U dobijenim Ramanovim spektrima analiziran je intenzitet traka na pozicijama 1007, 1155 i 1522 cm-1 kod kontrolnih i tretiranih biljaka u cilju utvrđivanja relativnog sadržaja karotenoida. Dobijeni rezultati su pokazali da se kod vrste C. album mogu utvrditi promene u relativnom sadržaju karotenoida u listovima tretiranih biljaka već 3. dana nakon primene mezotriona u poređenju sa listovima kontrolnih biljka iste starosti, dok je kod vrste A. theophrasti utvrđena statistički značajna razlika u istom parametru nešto kasnije u poređenju sa C. album, 7. dana nakon primene mezotriona. Ovim istraživanjem je potvrđeno da se Ramanova spektroskopija može koristiti kao adekvatna metoda za brzu detekciju delovanja herbicida na sadržaj karotenoida u listovima tretiranih korovskih vrsta.
Reference
Baranska, M., Baranski, R., Schulz, H., Nothnagel, T.: Tissue-specific accumulation of carotenoids in carrot roots, Planta 224, 1028–1037, 2006.
Baranska, M., Baranski, R., Grzebelus, E., Roman, M.: In situ detection of a single carotenoids crystal in a plant cell using Raman microspectroscopy. Vibrational Spectroscopy, 56, 166–169, 2011.
Baranski, R., Baranska, M., Schulz H.: Changes in carotenoid content and distribution in living plant tissue can be observed and mapped in situ using NIR-FT-Raman spectroscopy. Planta, 222, 448–457, 2005.
Brosnan, J., Kopsell, D., Elmore, M., Breeden, G., Armel, G.: Changes in ‘Rivera’ Bermudagrass (Cynodon dactylon (L.) Pers.) Carotenoids Pigments after Treatment with Three p-Hydroxyphenylpyruvate Dioxygenase-inhibiting Herbicides. Horticultural Science, 46, 493-498, 2011.
Burghardt, M., Friedmann, A., Schreiber, L., Riederer M.: Modelling the effects of alcohol ethoxylates on diffusion of pesticides in the cuticular wax of Chenopodium album leaves. Pest Management Science, 62, 137–147, 2006.
Creech, J., Monaco, T., Evans J.: Photosynthetic and growth responses of Zea mays L. and four weed species following post-emergence treatments with mesotrione and atrazine. Pest Management Science, 60, 1079–1084, 2004.
DiTomaso, J., Healy, E.: Weeds of California and other Western States. University of California, Agriculture and Natural Resources, Oakland, California, (ed.) 2007.
Gierlinger, N., Schwanninger M.: The potential of Raman microscopy and Raman imaging in plant research Review. Spectroscopy, 21, 69–89, 2007.
Hassing, S., Jernshoj, K., Christensen, L.: Raman Spectroscopy: A Non-Destructive and On-Site Tool for Control of Food Quality?, Food Quality, Dr. Kostas Kapiris (Ed.), ISBN: 978-953-51-0560-2, InTech, Available from: http://www.intechopen.com/books/food-quality/raman-spectroscopy-a-non-destructive-and-onsite-tool-for-control-of-food-quality 2012.
Joy, M., Abit, M., Al-Khatib, K.: Absorption, Translocation, and Metabolism of Mesotrione in Grain Sorghum. Weed Science, 57, 563-566, 2009.
Kovačevič, J.: Karotenoidi kao pomoćni i zaštitini pigmenti u fotosintezi. Diplomski rad, Sveučilište u Zagrebu, Prirodno-matematički fakultet (Biološki odsjek), Zagreb, 2010.
Mastebroek H., van Soest L., Siemonsma J.: Chenopodium L. (grain chenopod). In: Grubben, G.J.H. & Partohardjono, S. (Eds.). Plant Resources of South-East Asia, 10, 79–83, 1996.
Menges, F.: "Spectragryph - optical spectroscopy software", Version 1.2.13, 2018, http://www.effemm2.de/spectragryph/ 2018.
Mitchell, G., Bartlett, D., Fraser, T., Hawkes, T., Holt, D., Towson, J., Wichert R.: Mesotrione: a new selective herbicide for use in maize. Pest Management Science, 57, 120-128, 2001.
Rodriguez-Amaya, D. B.: A guide to carotenoids analysis in foods. Washington, D. C. ILSI Press ILSI Human Nutrition Institute. One Thomas Circle, NW, Washington DC, 2005-5802, 64, 2001.
Rys, M., Juhász, C., Surówka, E., Janeczko, A., Saja, D., Tóbiás, I., Skoczowski, A., Barna, B., Gullner, G.: Comparison of a compatible and an incompatible pepper-tobamovirus interaction by biochemical and non-invasive techniques: chlorophyll a fluorescence, isothermal calorimetry and FT-Raman spectroscopy, Plant Physiology and Biochemistry 83, 267-278, 2014.
Ryś, M., Szaleniec, M., Skoczowski, A., Stawoska, I., Janeczko, A.: FT-Raman spectroscopy as a tool in evaluation the response of plants to drought stress. Open Chemistry formerly Central European Journal of Chemistry, 13, 1091-1100, 2015.
Sanyal, D., Bhowmil, P.C., Reddy, K.N.: Influence of Leaf Surface Micromorphology, Wax Content, and Surfactant on Primisulfuron Droplet Spread on Barnyardgrass (Echinochloa crus-galli) and Green Foxtail (Setaria viridis). Weed Science, 54, 627–633, 2006.
Schulz, H., Baranska, M., Baranski, R.: Potential of NIR-FT-Raman Spectroscopy in Natural Carotenoids Analysis. Biopolymers, 77, 212-221, 2005.
Skoczowski, A., Troc, M.: Isothermal Calorimetry and Raman Spectroscopy to Study Response of Plants to Abiotic and Biotic Stresses, In Molecular Stress Physiology of Plants, Editors: Gyana Ranjan Rout, Anath Bandhu Das, Springer Dordrecht Heidelberg New York London, 2013.
Topolovec, D.: Herbicidi i mehanizmi delovanja. Glasnik zaštite bilja, 3, 61-66, 2008.
Vitek, P., Novotna, K., Hodanova, P., Rapantova, B. Klem, K.: Detection of herbicide effects on pigment composition and PSII photochemistry in Helianthus annuus by Raman spectroscopy and chlorophyll α fluorescence. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 170, 234-241, 2017.
Vranješ, F., Arsenijević, N., Božić, D.: Osetljivost Chenopodium album i Abutilon theophrasti na mezotrion u zavisnosti od fenofaze razvoja. Acta herbologica, 25, 27-34, 2016.
Vranjes, F., Vrbnicanin, S., Nedeljkovic, D., Savic, A., Bozic, D.: The response of Chenopodium album L. and Abutilon theophrasti Medik. to reduced doses of mesotrione, Journal of Environmental Science and Health, Part B, 54, 615-621, 2019.
Vrbničanin, S., Božić, D.: Abutilon theophrasti Medik. – lipica Teofrastova. Acta herbologica, 26, 5-19, 2017.
Zeise, I., Heiner, Z., Holz, S., Joester, M., Büttner, C., Kneipp, J.: Raman Imaging of Plant Cell Walls in Sections of Cucumis sativus. Plants 7, 7, 2018
- Autori zadržavaju autorska prava i pružaju časopisu pravo prvog objavljivanja rada i licenciraju ga "Creative Commons Attribution licencom" koja omogućava drugima da dele rad, uz uslov navođenja autorstva i izvornog objavljivanja u ovom časopisu.
- Autori mogu izraditi zasebne, ugovorne aranžmane za neekskluzivnu distribuciju članka objavljenog u časopisu (npr. postavljanje u institucionalni repozitorijum ili objavljivanje u knjizi), uz navođenje da je članak izvorno objavljen u ovom časopisu.
- Autorima je dozvoljeno i podstiču se da postave objavljeni članak onlajn (npr. u institucionalni repozitorijum ili na svoju internet stranicu) pre ili tokom postupka prijave rukopisa, s obzirom da takav postupak može voditi produktivnoj razmeni ideja i ranijoj i većoj citiranosti objavljenog članka (Vidi Efekti otvorenog pristupa).