Mass Spectrometry Imaging of Fructooligosaccharides in Barley Seeds with the iMScope QT

Význam tématu

Obiloviny, zejména ječmen, obsahují fruktooligosacharidy (FOS), které podporují střevní mikroflóru a přispívají k prevenci chronických onemocnění. Prostorová distribuce těchto molekul v semenech napomáhá lepšímu pochopení jejich biosyntézy, skladování a využití v potravinářství či šlechtění.

Cíle a přehled studie

Cílem bylo demonstrovat schopnost nové platformy Shimadzu iMScope QT detekovat a lokalizovat klíčové FOS ve semenech tří odrůd ječmene (BARLEYmax, lepkavý ječmen a Hindmarch). Studie navazuje na předchozí práci s modelem iMScope TRIO a porovnává výsledky mezi odrůdami.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky tří odrůd ječmene byly nakrájeny na tenké řezy a položeny na ITO sklo. Jako matrici se použil 9-aminoakridin, nanesený pomocí iMLayer™ vaporizace o tloušťce ~0,9 µm. Analýza byla provedena metodou MALDI MSI v negativním módu na přístroji iMScope QT. Klíčové parametry: pixely 25 µm, rozsah m/z 500–835, laser intenzita 60, průměr paprsku 25 µm, frekvence 1000 Hz, 50 střel, napětí vzorku –4,0 kV, napětí detektoru 2,4 kV, teplota iontového zdroje 290 °C.

Hlavní výsledky a diskuse

• Všechny tři FOS (kestóza m/z 503,16, nystóza m/z 665,21, fruktosyl-nystóza m/z 827,26) byly úspěšně detekovány ve všech odrůdách.
• BARLEYmax vykazoval nejvyšší intenzitu signálů a nejjasnější prostorové mapy.
• Ve všech odrůdách byla nižší koncentrace FOS v okolí hypokotylu ve srovnání s hlavní částí semene.
• Páskování TIC obrazu je spojeno s nerovnoměrnou plochou řezu.

Přínosy a praktické využití metody

• Umožňuje rychlou a vysoce rozlišenou vizualizaci rozložení bioaktivních oligosacharidů v rostlinných tkáních.
• Podpora šlechtitelských programů při výběru odrůd s vyšším obsahem prebiotických složek.
• Optimalizace potravinářských procesů zaměřených na funkční vlastnosti obilovin.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace MSI s dalšími omickými a zobrazovacími technikami pro komplexní metabolomické studie.
• Další automatizace přípravy vzorků a vývoj nových matrix depositních systémů pro širší spektrum analyzovaných látek.
• Rozšířené využití v agrobiotechnologiích, farmaceutickém výzkumu a sektoru nutraceutik.

Závěr

Přístroj iMScope QT prokázal spolehlivost a vysoké prostorové rozlišení v mapování fruktooligosacharidů v semenech ječmene. Nabízí výkonný nástroj pro srovnávací analýzu odrůd a podporu výzkumu ve výživě i šlechtění.

Reference

1. Teijin (Biolier). BARLEYmax. 2023.
2. T. Tamiya et al. Mass spectrometry imaging of BARLEYmax fructooligosaccharides. Journal of Cereal Science, 95:103068, 2020.