Публикации 2014-2023 гг.
Институт леса им. В. Н. Сукачева СО РАН – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
Aкадемгородок, 50/28, Красноярск, 660036 Российская Федерация
E-mail: lsr@ksc.krasn.ru, katewood@inbox.ru, lilwood@ksc.krasn.ru, petrunina@ksc.krasn.ru,
Реферат
УДК 630*81:632.4
Лоскутов С. Р., Тютькова Е. А., Пляшечник М. А., Петрунина Е. А., Шапченкова О. А., Анискина А. А. Ранняя инструментальная диагностика грибных инфекций в древесине // Сибирский лесной журнал. 2021. № 6. С. 39–45.
DOI: 10.15372/SJFS20210604
© Лоскутов С. Р., Тютькова Е. А., Пляшечник М. А., Петрунина Е. А., Шапченкова О. А., Анискина А. А., 2021
Исследовалось изменение физико-химических показателей древесины сосны обыкновенной Pinus sylvestris L. на ранней стадии развития в ней грибной инфекции с помощью методов ИК-Фурье спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Анализ СЭМ-изображений локально поврежденной древесины показал наличие гифов как в межклеточном пространстве, так и люменах единичных трахеид. Из сравнения результатов анализов поврежденной и здоровой древесины установлен ряд параметров ИК-спектров – изменение отношений интенсивности поглощения на характеристических частотах (волновых числах, см-1) для полимеров древесинного вещества (гемицеллюлоз, целлюлозы, лигнина) и грибов (хитина и глюканов) I1512/898, I1512/1157, I1512/894, I1647/1551, I1695/1533, I1620/1564, позволяющий идентифицировать наличие и степень воздействия грибной инфекции на древесину. Представлен новый вариант оценки изменений в строении древесинного вещества, заключающийся в сравнительном анализе вторых производных ИК-спектров поглощения здоровой и поврежденной древесины. Способ существенно улучшает не только визуализацию изменений по спектрам, но также позволяет с большей точностью определять «адреса» воздействия грибной инфекции на древесинное вещество по интенсивности и частоте полос поглощения. Кроме того, может быть использован для мониторинга появления азотсодержащих соединений в результате присутствия грибов. Реализованные методические приемы указывают на возможность использования в работе радиальных кернов с целью проведения сопряженного их анализа, «привязывая» результаты ИК-Фурье спектроскопии к параметрам годичных колец и, в целом, к хронологиям, а также соотнося их с морфолого-анатомическим строением годичного кольца и отдельных трахеид по данным сканирующей электронной микроскопии. Предложенный подход к диагностике повреждения древесины на ранней стадии развития грибной инфекции является эффективным, экспрессным и не требует сложной пробоподготовки.
Текст статьи
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
ГОСТ 8.229-81, Группа Т88.4*. Государственная система обеспечения единства измерений. Спектрофотометры инфракрасные. Методы и средства поверки. М.: Изд-во стандартов, 1983. 22 с. [GOST 8.229-81, Group T88.4 *. Gosudarstvennaya sistema obespecheniya edinstva izmereniy. Spektrofotometry infrakrasnye. Metody i sredstva poverki. (State system for ensuring the uniformity of measurements.
Infrared spectrophotometers. Methods and means of verification). Moscow: Izd-vo standartov, 1983. 22 p. (in Russian)].
Тарасевич Б. Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные мат-лы. Москва: МГУ, 2012. 55 с. [Tarasevich B. N. IK spektry osnovnykh klassov organicheskikh soedineniy. Spravochnye materialy (IR spectra of the major classes of organic compounds. Reference materials). Moscow: MGU (Moscow St. Univ.), 2012. 55 р. (in Russian)].
Bekiaris G., Tagkouli D., Koutrotsios G., Kalogeropoulos N., Zervakis D. I. Pleurotus mushrooms content in glucans and ergosterol assessed by ATR-FTIR spectroscopy and multivariate analysis // Foods. 2020. V. 9. Iss. 4. Article number: 535. P. 1–16.
Gallio E., Zanatta P., Ribes D. D., Lazarotto M., Gatto D. A., Beltrame R. Fourier transform infrared spectroscopy in treated woods deteriorated by a white rot fungus // Maderas. Cien. Tecnol. 2018. V. 20. N. 3. P. 479–488.
Genestar C., Pons C. Analytical characterization of biodegraded wood from a 15th century Spanish cloister // Microchim. Acta. 2008. V. 162. Iss. 3–4. Article number: 333. P. 333–339.
Kalnin N. N., Baikalov I. A., Venyaminov S. Yu. Quantitative IR spectrophotometry of peptide compounds in water (H2O) solutions. III. Estimation of the protein secondary structure // Biopolymers. 1990. V. 30. Iss. 13–14. P. 1273–1280.
Karami L., Schmidt O., Fromm J., Klinberg A., Schmitt U. Wood decay characterization of a naturally-infected oak wood bridge using Py-GC/MS // Wood Res. 2013. V. 58. N. 4. P 591–598.
Karim M., Daryaei M. G., Torkaman J., Oladi R., Ghanbary M. A. T., Bari E., Yilgor N. Natural decomposition of hornbeam wood decayed by the white rot fungus Trametes versicolor // Anais Acad. Bras. Cienc. 2017. V. 89. N. 4. P. 2647–2655.
Kumirska J., Czerwicka M., Kaczyński Z., Bychowska A., Brzozowski K., Thöming J., Stepnowski P. Application of spectroscopic methods for structural analysis of chitin and chitosan // Mar. Drugs. 2010. V. 8. N. 5. P 1567–1636.
Nelson M. L., O’Connor R. T. Relation of certain infrared bands to cellulose crystallinity and crystal latticed type. Part I. Spectra of lattice types I, II, III and of amorphous cellulose // J. Appl. Polym. Sci. 1964. V. 8. Iss. 3. P. 1311–1324.
Pandey K. K. A study of chemical structure of soft and hardwood and wood polymers by FTIR spectroscopy // J. Appl. Polym. Sci. 1999. V. 71. Iss. 12. P. 1969–1975.
Popescu C.-M., Popescu M.-C., Singurel G., Vasile C., Argyropoulos D. S., Willfor S. Spectral characterization of eucalyptus wood // Appl. Spectrosc. 2007. V. 61. Iss. 11. P. 1168–1177.
Popescu C.-M., Popescu M.-C., Vasile C. Structural changes in biodegraded lime wood // Carbohydrate Polymers. 2010. V. 79. Iss. 2. P. 362–372.
Popescu C.-M., Tibirna C. M., Manoliu A., Gradinariu P., Vasile C. Microscopic study of lime wood decayed by Chaetomium globosum // Cellulose Chem. Technol. 2011. V. 45. Iss. 9–10. P. 565–569.
Reh U., Kraepelin G., Lamprecht I. Use of differential scanning calorimetry for structural analysis of fungally degraded wood // Appl. Environ. Microbiol. 1986. V. 52. N. 5. P. 1101–1106.
Rodrigues J., Faix O., Pereira H. Determination of lignin content of Eucalyptus globulus wood using FTIR spectroscopy // Holzforschung. 1998. V. 52. N. 1. P. 46–50.
Šandula J., Kogan G., Kačuráková M., Machová E. Microbial (1-3)-b-D-glucans, their preparation, physico-chemical characterization and immunomodulatory activity // Carbohydrate Polymers. 1999. V. 38. Iss. 3. P. 247–253.
Sunardi S., Istikowati W. T., Ishiguri F., Yokota S. FTIR spectroscopy and color change of wood for assessment and monitoring of softwood degradation by white-rot fungus Porodaedalea pini // AIP Conf. Proc. 2018. V. 2026. Article number: 020024. P. 1–8.
Vane C. H. The molecular composition of lignin in spruce decayed by white-rot fungi (Phanerochaete chrysosporium and Trametes versicolor) using pyrolysis-GC-MS and thermochemolysis with tetramethylammonium hydroxide // Int. Biodeterior. Biodegrad. 2003. V. 51. Iss. 1. P. 67–75.
Venyaminov S. Yu., Kalnin N. N. Quantitative IR spectrophotometry of peptide compounds in water (H2O) solutions. I. Spectral parameters of amino acid residue absorption bands // Biopolymers. 1990а. V. 30. Iss. 13–14. P. 1243–1257.
Venyaminov S. Yu., Kalnin N. N. Quantitative IR spectrophotometry of peptide compounds in water (H2O) solutions. II. Amide absorption bands of polypeptides and fibrous proteins in a-, b-, and random coil conformations // Biopolymers. 1990b. V. 30. Iss. 13–14. P. 1259–1271.
