Rapid discrimination of several fungus species with FTIR spectroscopy and statistical analysis

• Autorzy: Mularczyk-Oliwa M. , Bombalska A. , Kaliszewski M. , Włodarski M. , Kwaśny M. , Kopczyński K. , Szpakowska M. , Trafny E. A.

Warianty tytułu

PL

Szybkie rozróżnianie niektórych gatunków grzybów przy pomocy spektroskopii FTIR i analizy statystycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The classification of fungal species that was based on statistical comparison of their infraredspectra is presented. The results obtained in the present study were compared with the classification hierarchy of Kingdom Fungi, according to contemporary phylogenetic studies. IR bands originating from the respective groups of chemicals provided a “spectroscopic fingerprint” of the fungal species analyzed. Statistical analysis of the spectra was made using a Hierarchical Cluster Analysis (HCA). The proper wavelength ranges in IR spectrum, crucial for species classification, were selected. The relations between species were evident in the dendrogram diagrams and they followed the systematic classification of the selected fungal species.

PL

W pracy zaprezentowano próbę klasyfikacji różnych gatunków grzybów w oparciu o statystyczną analizę widm podczerwieni badanych materiałów. Autorzy pracy dokonali porównania uzyskanych wyników z klasyfikacją systematyczną królestwa grzybów według współczesnego systemu klasyfikacji. Spodziewano się, że systematyczne podobieństwa w fizjologii i naturze biologicznej przedstawicieli królestwa grzybów, a także ich wspólne pochodzenie powinny przekładać się na pewne podobieństwa w widmie podczerwieni. Obecność odpowiednich pasm w widmie IR pochodzących od odpowiednich ugrupowań chemicznych jest cechą osobniczą i charakteryzuje biochemiczną strukturę poszczególnych gatunków grzybów. Analizy statystycznej widm grzybów pod kątem ich wzajemnych podobieństw i możliwości różnicowania dokonano przy użyciu metody HCA (Hierarchical Component Analysis). Dla potrzeb klasyfikacji za pomocą analizy HCA przeanalizowano i dokonano selekcji odpowiednich zakresów w widmie IR - region „odcisku palca”, który wnosi ważne informacje dla celów identyfikacji. Uzyskany w toku analizy dendrogram HCA badanych gatunków grzybów w znacznym stopniu pokrywa się z ich klasyfikacją systematyczną.

Słowa kluczowe

EN

fungi; infrared spectroscopy; HCA

PL

grzyby; spektroskopia w podczerwieni; HCA

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 62, nr 3
• Strony: 71--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., wykr., il.

Twórcy

autor

Mularczyk-Oliwa M.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

autor

Bombalska A.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

autor

Kaliszewski M.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

autor

Włodarski M.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

autor

Kwaśny M.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

autor

Kopczyński K.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

autor

Szpakowska M.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

autor

Trafny E. A.

• Military University of Technology, Institute of Optoelectronics

Bibliografia

• [1] G. Fischer, S. Braun, R. Thissen, W. Dott, FT-IR spectroscopy as a tool for rapid identification and intra-species characterization of airborne filamentous fungi, J. Microbiol. Methods, 64, 2006, 63-77.
• [2] A. J. Michell, G. Scurfield, An assessment of Infrared spectra as indicators of Fungal Cell wall composition, J. Biol. Sci., 23, 1970, 345-360.
• [3] J. Sandula, G. Kogan, M. Kakurakova, E. Machova, Microbial (1-3)-d-glucans, their preparation, physico-chemical characterization and immunomodulatory activity, Carbohydr. Polym., 38, 1999, 247-253.
• [4] M. Kacurakova, P. Capek, V. Sasinkova, N. Wellner, A. Ebringerova, FT-IR study of plant cell wall model compounds: pectic polysaccharides and hemicelluloses, Carbohydr. Polym., 43, 2000, 195-203.
• [5] K. Bahmed, F. Quiles, R. Bonaly, J. Coulon, Fluorescence and infrared spectrometric study of cell walls from Candida, Kluyveromyces, Rhodotorula and Schizosaccharomyces yeasts in relation with their chemical composition, Biomacromolecules, 4, 2003, 1763-1772.
• [6] Y. Wang, M. Zhang, D. Ruan, A. S. Shashkov, M. Kilcoyne, A. V. Savage, L. Zhang, Chemical components and molecular mass of six polysaccharides isolated from the sclerotium of Poria cocos, Carbohydr. Res., 339, 2004, 327-334.
• [7] D. Naumann, D. Helm, H. Labischinski, Microbiological characterizations by FTIR spectroscopy, Nature, 351, 6321, 1991, 81-82.
• [8] A. Galichet, G.D. Sockalingum, A. Belardi, M. Manfait, FTIR spectroscopic analysis of Saccharomyces cerevisiae cell walls: study of an anomalous strain exhibiting a pink-colored cell phenotype, FEMS Microbiol. Lett., 197, 2001, 179-186.
• [9] K. M. Gough, D. Zelinski, R. Wiens, M. Rak, I. M. C. Dixon, Fourier transform infrared evaluation of microscopic scarring in the cardiomyopathic heart: Effect of chronic AT1 suppression, Anal. Biochem., 316, 2003, 232-242.
• [10] K. M. Gough, M. Rak, A. Bookatz, M. Del Bigio, S. Mai, D. Westaway, Choices for tissue visualization with IR microspectroscopy, Vib. Spectrosc., 38, 2005, 133-141.
• [11] Szeghalmi, S. Kaminskyj, K. M. Gough, A synchrotron FTIR microspectroscopy investigation of fungal hyphae grown under optimal and stressed conditions, Anal. Bioanal. Chem., 387, 2007, 1779-1789.
• [12] M. Wenning, H. Seiler, S. Scherer, Fourier-transform infrared microspectroscopy, a novel and rapid tool for identification of yeasts, Appl. Environ. Microbiol., 68, 10, 2002, 4717-4721.
• [13] M. Kümmerle, S. Scherer, H. Seiler, Rapid and reliable identification of foodborne yeasts by Fourier-transform infrared spectroscopy, Appl. Environ. Microbiol., 64, 6, 1998, 2207-2214.
• [14] F. A. Bisby, Y. R. Roskov, T. M. Orrell, D. Nicolson, L. E. Paglinawan, N. Bailly, P. M. Kirk, T. Bourgoin, G. Baillargeon, Species 2000 & ITIS Catalogue of Life: 2009, Annual Checklist eds., 2009.
• [15] D. S. Hibbett, A higher level phylogenetic classification of the Fungi, Mycol. Res., 2007, 509-547.
• [16] Z. Wang, Leotiomycetes, ver. 26, September 2007, http://tolweb.org/Leotiomycetes/29048/2007.09.26.
• [17] A. Kasperska-Zając, E. Rogala, Candida albicans - etiologic factor of allergy diseases, Alergia Astma Immunologia, 7, 4, 2002, 170-173.
• [18] H. D. Shen, M. F. Tam, H. Chou, S. H. Han, The importance of serine proteinases as aeroallergens associated with asthma, Int Arch Allergy Immunol., 119, 4, 1999, 259-264.
• [19] D. M. Geiser, Eurotiomycetes: Eurotiomycetidae and Chaetothyriomycetidae, Mycologia, 98, 6, 2006, 1053-1064.
• [20] C. Tudge, The Variety of Life, Oxford University Press, 2000.
• [21] K. Kuranda, J. François, G. Palamarczyk, The isoprenoid pathway and transcriptional response to its inhibitors in the yeast Saccharomyces cerevisiae, FE MS Yeast Res., 2009, Epub ahead of print.
• [22] K. Kuranda, K. Grabinska, T. Berges, F. Karst, V. Leberre, S. Sokol, J. François, G. Palamarczyk, The YTA7 gene is involved in the regulation of the isoprenoid pathway in the yeast Saccharomyces cerevisiae, FEMS Yeast Res., 9, 3, 2009, 381-390.
• [23] J. Orłowski, K. Machula, A. Janik, E. Zdebska, G. Palamarczyk, Dissecting the role of dolichol in cell wall assembly in the yeast mutants impaired in early glycosylation reactions, Yeast, 24, 4, 2007, 239-52.