J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y T a x o n o m i c d i s c r i m i n a t i o n o f S o l a n u m n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m b y F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y D a t a K e y w o r d s : S o l a n u m , a n a l y s i s , i n f r a r e d s p e c t r a , t a x o n o m i c s i g n i f i c a n c e . A B S T R A C T : F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y ( F T I R ) p r o v i d e s b i o c h e m i c a l p r o f i l e s c o n t a i n i n g o v e r l a p p i n g s i g n a l s f r o m a m a j o r i t y o f t h e c o m p o u n d s t h a t a r e p r e s e n t w h e n w h o l e c e l l s a r e a n a l y z e d . L e a f s a m p l e s o f h i g h e r p l a n t s p e c i e s a n d v a r i e t i e s w e r e s u b j e c t e d t o F T I R t o d e t e r m i n e w h e t h e r p l a n t s c a n b e d i s c r i m i n a t e d p h y l o g e n e t i c a l l y o n t h e b a s i s o f b i o c h e m i c a l p r o f i l e s . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e i n f r a r e d s p e c t r a o f S o l a n u m w e r e f i n g e r p r i n t - l i k e p a t t e r n s w h i c h w e r e h i g h l y t y p i c a l f o r d i f f e r e n t t a x a . T h e p r i n c i p a l c o m p o n e n t a n a l y s i s o f F o u r i e r T r a n s f o r m I n f r a r e d ( F T I R ) d a t a c o n f i r m e d m o s t o f m o r p h o l o g i c a l c l a s s i f i c a t i o n s o f t h e s p e c i e s p r o p o s e d i n p r e v i o u s w o r k s . T h e p r o t e i n a b s o r p t i o n b a n d s l o c a t e d b e t w e e n 1 8 0 0 - 1 5 0 0 a n d t h e b a n d s b e t w e e n 1 5 0 0 - 1 0 0 0 c m - 1 ( f i n g e r p r i n t r e g i o n ) s h o w e d v a r i a t i o n b e t w e e n t h e t w o s p e c i e s S . n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m . I n f r a r e d s p e c t r a o f l e a v e s a r e o f t a x o n o m i c v a l u e i n g e n u s S o l a n u m , a n d t h i s t e c h n i q u e c a n b e w i d e l y u s e d f o r i d e n t i f i c a t i o n a n d c l a s s i f i c a t i o n o f o t h e r t a x a w h e n s t a n d a r d s p e c t r a a r e a v a i l a b l e . 4 8 2 - 4 8 8 | J R B | 2 0 1 2 | V o l 2 | N o 5 T h i s a r t i c l e i s g o v e r n e d b y t h e C r e a t i v e C o m m o n s A t t r i b u t i o n L i c e n s e ( h t t p : / / c r e a t i v e c o m m o n s . o r g / l i c e n s e s / b y / 2 . 0 ) , w h i c h g i v e s p e r m i s s i o n f o r u n r e s t r i c t e d u s e , n o n - c o m m e r c i a l , d i s t r i b u t i o n a n d r e p r o d u c t i o n i n a l l m e d i u m , p r o v i d e d t h e o r i g i n a l w o r k i s p r o p e r l y c i t e d . w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m A u t h o r s : A n i l k u m a r V S 1 , D i n e s h B a b u K V 2 , S u n u k u m a r S S 3 a n d M u r u g a n K 3 . I n s t i t u t i o n : 1 . D e p a r t m e n t o f B o t a n y , G o v t . C o l l e g e f o r W o m e n , T h i r u v a n a n t h a p u r a m , K e r a l a 6 9 5 0 1 4 . 2 D e p a r t m e n t o f C h e m i s t r y , G o v t . C o l l e g e f o r W o m e n , T h i r u v a n a n t h a p u r a m , K e r a l a 6 9 5 0 1 4 . 3 . P l a n t B i o c h e m i s t r y a n d M o l e c u l a r B i o l o g y L a b o r a t o r y , U n i v e r s i t y C o l l e g e , T h i r u v a n a n t h a p u r a m , K e r a l a 6 9 5 0 3 4 . C o r r e s p o n d i n g a u t h o r : M u r u g a n K . E m a i l : h a r i m u r u k a n @ g m a i l . c o m W e b A d d r e s s : h t t p : / / j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / d o c u m e n t s / R A 0 2 5 4 . p d f . D a t e s : R e c e i v e d : 0 6 J u n 2 0 1 2 A c c e p t e d : 2 8 J u n 2 0 1 2 P u b l i s h e d : 0 9 J u l 2 0 1 2 A r t i c l e C i t a t i o n : A n i l k u m a r V S , D i n e s h B a b u K V , S u n u k u m a r S S a n d M u r u g a n K . T a x o n o m i c d i s c r i m i n a t i o n o f S o l a n u m n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m b y F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y D a t a . J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 ( 5 ) : 4 8 2 - 4 8 8 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y O r i g i n a l R e s e a r c h J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y A n I n t e r n a t i o n a l S c i e n t i f i c R e s e a r c h J o u r n a l A n I n t e r n a t i o n a l S c i e n t i f i c R e s e a r c h J o u r n a l

I N T R O D U C T I O N T h e g e n u s S o l a n u m L . c o n s i s t s o f o v e r 2 0 0 0 s p e c i e s d i s t r i b u t e d w o r l d w i d e ( K n a p p , 1 9 9 1 ) i s t h e l a r g e s t i n S o l a n a c e a e a n d i s o n e o f t h e l a r g e s t a m o n g f l o w e r i n g p l a n t s ( O l m s t e a d a n d P a l m e r , 1 9 9 7 ) . T h e s p e c i e s a r e a c o m m o n s o u r c e o f v e g e t a b l e s ( O m i d i j i , 1 9 8 2 ) , m e d i c i n a l h e r b s ( C a i c e d o a n d S c h a a l , 2 0 0 4 ) a n d c o n t a i n u n i q u e a l k a l o i d s a n d o t h e r b i o c h e m i c a l c o n s t i t u e n t s u s e d f o r t h e t r e a t m e n t o f d i v e r s e a i l m e n t s ( d i a b e t e s , c h o l e r a , b r o n c h i t i s , h i g h b l o o d p r e s s u r e ) a n d a s l a x a t i v e s ( L e s t e r a n d S e c k , 2 0 0 4 ) . I n s p i t e o f t h e e c o n o m i c a n d m e d i c i n a l v a l u e o f S o l a n u m s p e c i e s , n o s e r i o u s a t t e n t i o n h a s b e e n p a i d t o d i v e r s i t y , c h a r a c t e r i z a t i o n a n d t a x o n o m i c a l i d e n t i f i c a t i o n a t t h e b i o s y s t e m a t i c l e v e l . T h i s i s a p r e r e q u i s i t e t o t h e e x p l o i t a t i o n o f t h e v a s t g e n e t i c v a r i a b i l i t y a v a i l a b l e f o r t h e i m p r o v e m e n t o f t h e q u a l i t y a n d q u a n t i t y o f t h e i r d r u g c o n t e n t s . A l t h o u g h t h e s p e c i e s d i s c o v e r e d i n t h i s g e n u s h a v e b e e n s o r t e d o u t , c l a s s i f i e d a n d r e v i s e d m a n y t i m e s d u r i n g g e n e r i c r e v i s i o n , t h e r e i s m u c h d i s a g r e e m e n t c o n c e r n i n g c o m b i n a t i o n o f s p e c i e s d e p e n d i n g o n t h e t a x o n o m i c a u t h o r i t y ( G r a c e l i n e t a l . , 2 0 1 1 ) . H e n c e , i t i s n e c e s s a r y t o f u r t h e r i n v e s t i g a t e t h e c l a s s i f i c a t i o n o f t h e s p e c i e s u s i n g o t h e r t e c h n o l o g i e s . C h e m o t a x o n o m y h a s s t r o n g l y i n f l u e n c e d t h e e n t i r e f i e l d o f b i o l o g y , w h i c h i s a l s o u s e f u l f o r p l a n t s y s t e m a t i c s . F o u r i e r T r a n s f o r m I n f r a r e d ( F T I R ) S p e c t r o s c o p y i s a r a p i d , n o n i n v a s i v e , h i g h - r e s o l u t i o n a n a l y t i c a l t o o l f o r i d e n t i f y i n g t y p e s o f c h e m i c a l b o n d s i n a m o l e c u l e b y p r o d u c i n g a n i n f r a r e d a b s o r p t i o n s p e c t r u m t h a t i s l i k e a m o l e c u l a r f i n g e r p r i n t . T h i s t e c h n o l o g y a l l o w s d e t e c t i n g t h e w h o l e r a n g e o f i n f r a r e d s p e c t r u m i n m e a s u r e m e n t s o f b i o l o g i c a l s p e c i m e n s ( G r i f f i t h s a n d d e H a s e t h , 1 9 8 6 ) . T h u s , t h e s e f i n g e r p r i n t s a r e m a d e u p o f t h e v i b r a t i o n a l f e a t u r e s o f a l l t h e c e l l c o m p o n e n t s , i . e . , D N A , R N A , p r o t e i n s , a n d m e m b r a n e a n d c e l l - w a l l c o m p o n e n t s . T h e b i o c h e m i c a l p r o f i l e s o f F T I R f r o m w h o l e c e l l s a m p l e s a r e e x t r e m e l y h i g h d e n s i t y d a t a s e t s a n d , c o n s e q u e n t l y , F T I R d a t a m u s t b e a n a l y z e d b y m e a n s o f m u l t i v a r i a t e a n a l y s i s w h e n m u l t i p l e s a m p l e s a r e c o m p a r e d . F T I R h a s b e e n s h o w n t o b e a v a l u a b l e t o o l f o r d i f f e r e n t i a t i n g , c l a s s i f y i n g a n d d i s c r i m i n a t i n g c l o s e l y r e l a t e d m i c r o b i a l s t r a i n s ( L a m p r e l l e t a l . , 2 0 0 6 ; R e b u f f o e t a l . , 2 0 0 6 ) . I n p l a n t c l a s s i f i c a t i o n , K i m e t a l . , ( 2 0 0 4 ) h a v e p r o p o s e d t h i s a p p r o a c h i s r o b u s t i n c h e m o t a x o n o m i c c l a s s i f i c a t i o n o f f l o w e r i n g p l a n t s , a n d w e p r e v i o u s l y h a v e u s e d t h i s m e t h o d t o i d e n t i f y t h e s p e c i e s i n H y p e r i c u m L . a n d T r i a d e n u m R a f . ( L u e t a l . , 2 0 0 4 ) . A l l t h e s e p r e v i o u s s t u d i e s s h o w e d t h a t t h i s a p p r o a c h i s a v a l i d r e p r e s e n t a t i o n o f p h y l o g e n e t i c r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n p l a n t t a x a e v e n c l o s e l y r e l a t e d . I n t h i s r e p o r t , w e c o n d u c t e d a c o m p r e h e n s i v e F T I R a n a l y s i s o f c a r b o h y d r a t e s , p r o t e i n s , l i p i d s , a n d c e l l w a l l p e c t i n f r o m S o l a n u m n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m l e a v e s . D e - c o n v o l u t i o n a n d c u r v e - f i t t i n g a n a l y s i s o f I R s p e c t r u m c o u l d a c q u i r e a c c u r a t e d a t a , t h u s h e l p i n g f o r q u a n t i t a t i v e l y a n a l y z i n g s o m e f u n c t i o n a l g r o u p s . T h e p r e s e n c e o f s e c o n d a r y m e t a b o l i t e s a n d t h e v a l u e o f F T I R m e t h o d i n t h i s f i e l d w e r e a l s o c o n s i d e r a t e i n t h i s s t u d y . M A T E R I A L S A N D M E T H O D S P l a n t m a t e r i a l s F r e s h s p e c i m e n s o f t w o s p e c i e s o f S o l a n u m s u c h a s S . n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m w e r e c o l l e c t e d f r o m K e r a l a , I n d i a , a n d w e r e i d e n t i f i e d b y c o m p a r i s o n w i t h t h e v o u c h e r s p e c i m e n f r o m K e r a l a F o r e s t R e s e a r c h i n s t i t u t e ( K F R I , K e r a l a ) . O n e v o u c h e r w a s d e p o s i t e d a t t h e h e r b a r i u m o f t h e D e p a r t m e n t o f B o t a n y , U n i v e r s i t y C o l l e g e , K e r a l a . I R s p e c t r o s c o p y T h e l e a v e s ( a p p r o x i m a t e l y 3 - 4 c m ) w e r e t a k e n f r o m d i f f e r e n t p l a n t s a n d w e r e p o o l e d a s o n e s a m p l e . T h e n t h e s a m p l e s w e r e i m m e d i a t e l y d r i e d i n a n o v e n f o r 2 d a y s a t 6 0 ° C . T a b l e t s f o r F T I R s p e c t r o s c o p y w e r e p r e p a r e d i n a n a g a t e m o r t a r s , b y m i x i n g l e a v e s p o w d e r ( 2 m g ) w i t h K B r ( 1 : 1 0 0 p / p ) . T h e a b s o r b a n c e s p e c t r a A n i l k u m a r e t a l . , 2 0 1 2 4 8 3 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 ( 5 ) : 4 8 2 - 4 8 8

w e r e m e a s u r e d b e t w e e n 3 0 0 a n d 4 5 0 0 c m - 1 . A t l e a s t t h r e e l e a v e s w e r e c o l l e c t e d a n d a t l e a s t t h r e e s p e c t r a w e r e o b t a i n e d f r o m e a c h s a m p l e . A F T I R s p e c t r o m e t e r ( F T I R S h i m a d z u P r e s t i g e 2 1 ) w a s u s e d t o c o l l e c t s p e c t r a . S p e c t r a w e r e o b t a i n e d i n 3 2 s c a n s c o - a d d e d , 4 0 0 0 r e s o l u t i o n , a n d 2 . 0 g a i n s . T h e p a r a m e t e r s f o r t h e F o u r i e r s e l f - d e c o n v o l u t i o n w e r e a s m o o t h i n g f a c t o r o f 1 5 . 0 a n d a w i d t h f a c t o r o f 3 0 . 0 c m - 1 . D e - c o n v o l v e d a n d s e c o n d - d e r i v a t i v e s p e c t r a w e r e c a l c u l a t e d f o r F o u r i e r s e l f - d e c o n v o l u t i o n a n d t h e b a n d s w e r e s e l e c t e d a n d n o r m a l i z e d t o u n i t y w i t h O m n i c 7 s o f t w a r e . C u r v e - f i t t i n g o f t h e o r i g i n a l s p e c t r a w a s p e r f o r m e d w i t h O r i g i n 7 s o f t w a r e . T h e b a n d p o s i t i o n o f f u n c t i o n a l g r o u p s w a s m o n i t o r e d w i t h K n o w i t a l l 7 . 8 s o f t w a r e . T h e s p e c t r a l r e g i o n b e t w e e n 3 0 0 0 a n d 2 8 0 0 c m - 1 w a s s e l e c t e d t o a n a l y z e l i p i d s . T h e s p e c t r a l r e g i o n b e t w e e n 1 8 0 0 a n d 1 5 0 0 c m - 1 w a s s e l e c t e d t o a n a l y z e p r o t e i n s . T h e s p e c t r a l r e g i o n b e t w e e n 1 2 0 0 a n d 1 0 0 0 c m - 1 w a s s e l e c t e d t o a n a l y z e c a r b o h y d r a t e s . R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N F T I R s p e c t r a o f S o l a n u m s p e c i e s F T I R d e t e c t e d a l l c o m p o u n d s , i n c l u d i n g p o l y m e r s a n d l o w - m o l e c u l a r w e i g h t c o m p o u n d s i n w h o l e c e l l s a m p l e s , s u b s e q u e n t l y p r o v i d i n g b i o c h e m i c a l p r o f i l e s o f e x t r e m e l y h i g h - d e n s i t y d a t a s e t s . R e p r e s e n t a t i v e b a s e l i n e - c o r r e c t e d a n d n o r m a l i z e d F T I R s p e c t r a f o r S o l a n u m n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m a r e s h o w n i n F i g . 1 a n d 2 . A b s o r p t i o n b a n d s i n t h e r a n g e o f 4 0 0 0 1 5 0 0 c m - 1 a r e d u e t o f u n c t i o n a l g r o u p s ( e . g . , O H , C = O , N H , C H 3 , e t c . ) , w h i l e t h e r e g i o n 1 5 0 0 6 7 5 c m - 1 i s r e f e r r e d t o a s t h e f i n g e r p r i n t r e g i o n , w h i c h i s h i g h l y s p e c i f i c f o r e a c h t a x o n ( P a n e t a l . , 2 0 0 0 ) . S i m i l a r l y , i n m i d - I R r e g i o n ( 2 0 0 0 - 1 0 0 0 c m - 1 ) a p p e a r e d l a r g e n u m b e r s o f s h a r p p e a k s , i n d i c a t i n g t h a t t h e l e a v e s h a v e a r i c h c h e m i c a l c o m p o s i t i o n , s u c h a s c a r b o h y d r a t e s , p r o t e i n s a n d l i p i d s . H o w e v e r , t h i s r e g i o n y i e l d e d b r o a d a n d o v e r l a p p e d b a n d s . K n o w i t a l l s o f t w a r e w a s u s e d t o f i n d t h e f u n c t i o n a l g r o u p s f o r p r e l i m i n a r i l y a n a l y z i n g I R s p e c t r a c o l l e c t e d . T h e b a n d s a r o u n d 3 3 7 0 c m - 1 r e p r e s e n t O - H a n d N - H s t r e t c h i n g v i b r a t i o n s t h a t a r e m a i n l y g e n e r a t e d b y p r o t e i n s a n d c a r b o h y d r a t e s ( W o l k e r s e t a l . , 1 9 9 8 ) . T h e b a n d s b e t w e e n 3 0 0 0 a n d 2 8 0 0 c m - 1 r e p r e s e n t C - H s t r e t c h i n g v i b r a t i o n s t h a t a r e m a i n l y g e n e r a t e d b y l i p i d s ( W o l k e r s a n d H o e k s t r a , 1 9 9 5 ) . T h e p r o t e i n s a b s o r p t i o n b a n d s m a i n l y l o c a t e d b e t w e e n 1 8 0 0 a n d 1 5 0 0 c m - 1 c o n t a i n e d a m i d e - I a n d a m i d e - I I b a n d s ( S t e h f e s t e t a l . , 2 0 0 5 ) , b u t o v e r l a p p e d w i t h o t h e r a b s o r p t i o n b a n d s w i t h i n t h i s r e g i o n . A m i d e I I I , t h e f u n c t i o n g r o u p o f n u c l e i c a c i d a n d c a r b o h y d r a t e s c o n t r i b u t e d t o t h e s e a b s o r p t i o n b a n d s i n t h e l e a v e s . A m i d e - I a n d a m i d e - I I b a n d s a r e p a r t i c u l a r l y u s e f u l f o r d e t e r m i n i n g t h e p r o t e i n I R a b s o r p t i o n c h a n g e s . A m i d e - I r e g i o n ( 1 7 0 0 - 1 6 0 0 c m - 1 ) m a i n l y r e p r e s e n t C = O s t r e t c h i n g v i b r a t i o n s o f p o l y p e p t i d e , w h i c h c a n d e t e c t A n i l k u m a r e t a l . , 2 0 1 2 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 ( 5 ) : 4 8 2 - 4 8 8 4 8 4 F i g u r e 1 . I R s p e c t r u m o f S o l a n u m n i g r u m . F i g u r e 2 . I R s p e c t r u m o f S . g i g a n t e u m .

c h a n g e s o f t h e o v e r a l l p r o t e i n c o n f o r m a t i o n a n d c o n t e n t ( S u r e w i c z e t a l . , 1 9 9 3 ) . S . n i g r u m d i s p l a y e d a b a n d a t 1 6 3 0 . 8 4 . M e a n w h i l e , S . g i g a n t e u m s h o w e d f i v e b a n d s v i z . 1 5 3 5 . 3 4 , 1 5 7 1 . 9 9 , 1 6 2 4 . 0 6 , 1 6 3 9 . 4 9 a n d 1 6 7 0 . 3 5 ( T a b l e 1 ) . T h e p r o t e i n b a n d i n g p a t t e r n s h o w d i v e r s i t y b e t w e e n t h e t w o s p e c i e s a n d t h i s m a y b e u s e d t o d e m a r k t h e p l a n t s a t s p e c i e s l e v e l . F u r t h e r a n a l y s i s b y d e - c o n v o l u t i o n a n d c u r v e f i t t i n g p r o c e s s i n a m i d e - I r e g i o n b e t w e e n 1 7 0 0 a n d 1 6 0 0 c m - 1 c a n g i v e a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n a b o u t t h e p r o t e i n s t r u c t u r e : t h e b a n d a r o u n d 1 6 8 5 c m - 1 a s s i g n e d t o t h e t u r n s t r u c t u r e , t h e b a n d a r o u n d 1 6 5 6 c m - 1 a r e a s s i g n e d t o t h e α - h e l i x s t r u c t u r e , a n d t h e b a n d a r o u n d 1 6 2 1 c m - 1 a r e a s s i g n e d t o t h e β - s h e e t s t r u c t u r e . T h e b a n d s a r o u n d 2 8 5 0 c m - 1 a n d 2 9 2 1 c m - 1 r e p r e s e n t s C - H a s y m m e t r i c o r s y m m e t r i c s t r e t c h i n g v i b r a t i o n , w h i c h b e l o n g s t o t h e - C H 2 g r o u p o f l i p i d s . T h e r e s u l t s s h o w t h e t o t a l b a n d a r e a s ( 3 0 0 0 - 2 8 0 0 c m - 1 ) w e r e s i m i l a r . T h i s i m p l i e s t h a t l i p i d p r o f i l e s i n t h e s p e c i e s a r e s i m i l a r . T h e I R s p e c t r a b e t w e e n 1 2 0 0 a n d 1 0 0 0 c m - 1 m a i n l y o c c u r f r o m c a r b o h y d r a t e s . T h e b a n d s i z e a t 1 0 2 4 . 2 2 i n S . n i g r u m m o r e o r l e s s m a t c h e s w i t h t h a t o f S . g i g a n t e u m ( 1 0 2 0 . 3 4 ) . T h e b a n d a r o u n d 1 7 4 3 c m - 1 r e p r e s e n t s - C O O R s t r e t c h i n g v i b r a t i o n ( F i g 1 . ) , w h i c h b e l o n g s t o c h a r a c t e r i s t i c g r o u p o f c e l l w a l l p e c t i n . S . g i g a n t e u m p o s s e s s t h e c h a r a c t e r i s t i c b a n d w i d t h a t 1 7 4 3 . 6 5 w h i l e , S . n i g r u m s h o w e d o n l y a l o w e r b a n d w i d t h o f 1 7 3 1 . 1 4 . T h e p e a k 3 2 0 0 - 3 3 0 0 m a y r e p r e s e n t N H g r o u p o f S o l a n u m a l k a l o i d s . S i m i l a r l y t h e p e a k a t 1 6 3 5 f o r m s C = N g r o u p c o n t a i n i n g a l k a l o i d s . S . g i g a n t e u m s h o w e d p e a k s a t 3 2 2 3 . 0 5 a n d 3 2 8 2 . 8 4 b u t t h e p e a k s i n t h i s r a n g e w e r e a b s e n t i n S . n i g r u m . B o t h t h e s p e c i e s p o s s e s s p e a k s a t 1 6 3 5 r e g i o n . T h e b a n d s a t 6 1 7 . 2 2 , 7 7 9 . 2 4 , 9 1 4 . 2 6 , 1 0 9 9 . 4 3 , 1 2 6 3 . 3 7 , 1 2 9 0 . 3 8 a n d 1 4 5 0 . 4 7 a r e u n i q u e a n d c a n b e u s e d a s I R f i n g e r p r i n t s t o i d e n t i f y S . g i g a n t e u m f r o m S . n i g r u m . P a r a l l e l y , b a n d s f r o m 1 3 2 8 - 1 3 9 4 a r e s h a r e d b e t w e e n t h e s p e c i e s ( F i g . 1 a n d 2 ) . F T I R s p e c t r o s c o p y a l l o w s d e t e c t i n g t h e w h o l e A n i l k u m a r e t a l . , 2 0 1 2 4 8 5 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 ( 5 ) : 4 8 2 - 4 8 8 T a b l e 1 . I R b a n d s o b t a i n e d i n S . n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m S o l a n u m n i g r u m S o l a n u m g i g a n t e u m 4 0 9 . 8 8 5 9 6 4 3 8 . 8 1 6 1 7 . 2 2 4 7 3 . 5 3 6 6 3 . 5 1 5 1 7 . 9 6 9 8 . 2 3 6 0 5 . 6 6 7 7 9 . 2 4 6 4 7 . 1 3 8 2 9 . 3 9 8 3 0 . 3 7 9 1 4 . 2 6 1 0 2 4 . 2 2 1 0 2 0 . 3 4 1 0 6 2 . 8 1 0 6 6 . 6 4 1 0 9 9 . 4 3 1 2 3 7 . 3 6 1 2 3 6 . 3 7 1 2 6 3 . 3 7 1 2 9 0 . 3 8 1 3 2 8 . 9 8 1 3 1 9 . 3 1 1 3 9 4 . 5 6 1 3 9 2 . 6 1 1 4 5 0 . 4 7 1 5 3 5 . 3 4 1 5 7 1 . 9 9 1 6 3 0 . 8 4 1 6 2 4 . 0 6 1 6 3 0 . 8 4 1 6 3 9 . 4 9 1 6 7 0 . 3 5 1 7 3 1 . 1 4 1 7 4 3 . 6 5 2 3 2 6 . 1 5 2 3 7 0 . 5 1 2 8 5 3 . 7 3 2 8 5 4 . 6 5 2 9 2 5 . 1 2 9 2 6 . 0 1 3 0 1 0 . 8 8 3 0 3 2 . 1 3 0 6 2 . 9 6 3 1 2 2 . 7 5 3 2 2 3 . 0 5 3 2 8 2 . 8 4 3 3 0 5 . 9 9 3 3 2 9 . 1 4 3 3 6 0 3 3 8 7 3 4 1 8 . 8 8 3 4 1 9 . 7 9 3 4 4 1 . 0 1 3 4 7 9 . 5 8 3 5 0 0 . 8 3 5 2 3 . 9 5 3 5 5 4 . 8 1 3 5 7 9 . 8 8

r a n g e o f i n f r a r e d s p e c t r u m s i m u l t a n e o u s l y p r o v i d i n g s p e e d a n d a c c u r a c y i n m e a s u r e m e n t s o f b i o l o g i c a l s p e c i m e n s ( G r i f f i t h s a n d d e H a s e t h , 1 9 8 6 ) . W i t h t h i s t e c h n i q u e , S h e n g e t a l . , ( 2 0 0 6 ) r e p o r t e d t h e e f f e c t o f M G 1 3 2 o n t h e c h a n g e o f F T I R s p e c t r a o f c e l l w a l l d u r i n g p o l l e n g e r m i n a t i o n a n d p o l l e n t u b e g r o w t h , a n d W u e t a l . , ( 2 0 0 3 ) s t u d i e d t h e c h e m i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n o f c a s p a r i a n s t r i p i n n e e d l e s o f P i n u s b u n g e a n a . T h e a p p l i c a t i o n o f a c o m b i n a t i o n w i t h n u m e r i c a l m e t h o d o l o g i e s , F T I R i s r e c o m m e n d e d a n d h a s m a n y a d v a n t a g e s . T h i s t e c h n i q u e h a s b e e n s u c c e s s f u l l y e x p l o i t e d f o r c l a s s i f y i n g n o r m a l a n d a g e d s o y b e a n s e e d s ( K u s a m a e t a l . , 1 9 9 7 ) a n d d i s t i n g u i s h i n g c e l l w a l l m u t a n t s f r o m w i l d - t y p e A r a b i d o p s i s ( C h e n e t a l . , 1 9 9 8 ; M o u i l l e e t a l . , 2 0 0 3 ) . T h e s e s t u d i e s , i n c l u d i n g d e t e r m i n a t i o n o f t h e f r u i t c o n t e n t i n p r o c e s s e d f o o d s ( W i l s o n e t a l . , 1 9 9 3 ) a n d d i s c r i m i n a t i o n o f t h e g e n u i n e n e s s o f C h i n e s e m e d i c i n e s ( H o n g e t a l . , 2 0 0 6 ) , h a v e a l s o b e e n c o n d u c t e d . I n p l a n t t a x o n o m i c c l a s s i f i c a t i o n r e l a t e d s t u d i e s , S e n e e t a l . , ( 1 9 9 4 ) s h o w e d d i f f e r e n c e s i n t h e p l a n t c e l l w a l l s o f f i v e a n g i o s p e r m s . F u r t h e r , K i m e t a l . , ( 2 0 0 4 ) p r o p o s e d t h a t F T I R w a s a n e x c e l l e n t m e t h o d f o r d e t e r m i n i n g p h y l o g e n e t i c r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n f l o w e r i n g p l a n t s , a n d L u e t a l . , ( 2 0 0 4 ) u s e d t h i s m e t h o d t o i d e n t i f y t h e s p e c i e s i n H y p e r i c u m a n d T r i a d e n u m . T h e s p e c i e s d i f f e r i n m a n y m o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s . S . n i g r u m p l a n t s a r e u n a r m e d , s m a l l e r e c t h e r b s w i t h w h i t e f l o w e r s w h i l e , t a l l t r e e l i k e a r m e d p l a n t s a n d p u r p l e f l o w e r s i n S . g i g a n t e u m . I n t h e p a s t t h e t a x o n o m i c s t a t u s o f S o l a n u m n i g r u m r e m a i n e d h i g h l y c o n t r o v e r s i a l ( J e n n i f e r a n d J a m e s , 1 9 9 7 ) . C l a r k e , ( 1 8 8 5 ) d i d n o t s e p a r a t e d S o l a n u m n i g r u m , S . a m e r i c a n u m a n d S . v i l l o s u m f r o m e a c h o t h e r a n d c o n s i d e r e d a l l o f t h e m a l o n g S . n i g r u m . R e c h i n g e r , ( 1 9 5 8 ) f i n d i n g s w e r e c o n t r a d i c t e d t o i t . A c c o r d i n g t o h i m a p l a n t s a m p l e w i t h w h i t e f l o w e r s a n d b l a c k b e r r y m u s t b e i d e n t i f i e d a s S . n i g r u m W h e r e a s , E d w a r d ( 1 9 9 0 ) m e n t i o n e d S . n i g r u m w i t h o r a n g e c o l o u r f r u i t . S . n i g r u m a n d S . g i g a n t e u m h a v e f u s e d p e t a l s s t r o n g l y a d n a t e d t o a n d r o e c i u m , a n t h e r s o p e n b y a p i c a l p o r e s w h i c h a r e t h e c h a r a c t e r i s t i c o f g e n u s . P r e v i o u s s y s t e m s a r e b a s e d o n t h e m a c r o - m o r p h o l o g i c a l t a x o n o m y , w h i l e t h e r e l a t i o n s h i p s o f t h e s e s p e c i e s i n o u r s t u d y a r e i n v e s t i g a t e d o n I R s p e c t r a l c h a r a c t e r i s t i c s . H e n c e , t h e d i f f e r e n c e m a y h a v e s o m e r e l a t i o n s h i p w i t h w h a t t h e c h a r a c t e r i s t i c s a r e s t u d i e d . H o w e v e r , w e s t i l l c a n n o t e x c l u d e t h e p o s s i b i l i t y t h a t t h e p o p u l a t i o n s i z e i n t h e s p e c i e s m a y l e a d t o t h e d i s c r e p a n c y , s i n c e c h e m i c a l c o m p o n e n t s m a y b e v a r i e d a l i t t l e i n d i f f e r e n t p o p u l a t i o n s i z e s . I n c o n c l u s i o n , t h e i n f r a r e d s p e c t r a o f S o l a n u m a r e f i n g e r p r i n t - l i k e p a t t e r n s w h i c h a r e h i g h l y t y p i c a l f o r d i f f e r e n t t a x a . T h e F T I R d a t a s h o w s r e l a t i o n s h i p b e t w e e n s p e c i e s t h a t a r e i n a g r e e m e n t w i t h m o s t o f t h e p r e v i o u s p r o p o s e d m o r p h o l o g i c a l c l a s s i f i c a t i o n s . D i f f e r e n c e s i n c e l l c o m p o s i t i o n s o f t h e s p e c i e s b y i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y t h e r e b y c a n p r o v i d e t h e b a s i s f o r c h e m o t a x o n o m y o f s p e c i e s . I n f r a r e d s p e c t r a o f l e a v e s a p p e a r t o h a v e t a x o n o m i c v a l u e a n d b e m o r e u s e f u l f o r d i s c r i m i n a t i n g c l o s e l y r e l a t e d s p e c i e s o r v a r i e t i e s i n t h e g e n u s , a n d t h i s t e c h n i q u e c a n b e w i d e l y u s e d f o r i d e n t i f i c a t i o n a n d c l a s s i f i c a t i o n o f o t h e r t a x a w h e n s t a n d a r d s p e c t r a a r e a v a i l a b l e . I n o u r s t u d i e s , t h e s e c t i o n s a n d t h e i n t e r s p e c i f i c r e l a t i o n s h i p s w e c o n c l u d e d a r e b a s e d o n t h e c h e m i c a l b o n d s o f t o t a l m i x t u r e o f l e a f c e l l s , r e f l e c t i n g t h e i n t e r s p e c i f i c d i f f e r e n c e s o n c h e m i c a l c o m p o n e n t s . T h e r e f o r e , a d d i t i o n a l e v i d e n c e , s u c h a s D N A d a t a , i s s t i l l n e e d e d f o r i n t e r p r e t i n g t h e c l a s s i f i c a t i o n o f S o l a n u m . R E F E R E N C E S C a i c e d o A L , S c h a a l B A . 2 0 0 4 . H e t e r o g e n e o u s e v o l u t i o n a r y p r o c e s s e s a f f e c t R g e n e d i v e r s i t y i n n a t u r a l p o p u l a t i o n s o f S o l a n u m p i m p i n e l l i f o l i u m . P r o c o f t h e N a t A c a o f S c i . , U S A 1 0 1 ( 5 0 ) : 1 7 4 4 4 - 1 7 4 4 9 . A n i l k u m a r e t a l . , 2 0 1 2 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 ( 5 ) : 4 8 2 - 4 8 8 4 8 6

C h e n L , C a r p i t a N C , R e i t e r W D , W i l s o n R H , J e f f r i e s C , M c C a n n M C . 1 9 9 8 . A r a p i d m e t h o d t o s c r e e n f o r c e l l - w a l l m u t a n t s u s i n g d i s c r i m i n a n t a n a l y s i s o f F o u r i e r t r a n s f o r m a t i o n i n f r a r e d s p e c t r a . T h e P l a n t J o u r . , 1 6 : 3 8 5 - 3 9 2 . C l a r k e C B . 1 8 8 5 . S o l a n a c e a e . I n : F l o r a o f B r i t i s h I n d i a , ( E d s . ) : H . D . H o o k e r a n d C . B . , K . C . S . I . V o l . I V . B i s h e n S i n g h M a h e n d r a P a l S i n g h , N e w c o n n a u g h t P l a c e , L o n d o n . 2 2 9 - 2 3 7 . E d w a r d E S . 1 9 9 0 . T h e b l a c k n i g h t s h a d e s ( S o l a n u m s e c t i o n S o l a n u m ) o f t h e I n d i a n s u b c o n t i n e n t s . B o t J o f L i n n S o c . , 1 0 2 : 2 5 3 - 2 5 9 . G r a c e l i n D H S , D E B r i t t o A J , S t e p h a n R a j T L , R a t h n a k u m a r P B J . 2 0 1 1 . A s s e s s m e n t o f g e n e t i c r e l a t i o n s h i p s a m o n g f i v e s p e c i e s o f S o l a n u m a s r e v e a l e d b y R A P D m a r k e r s . L i f e s c i L e a f l e t s . , 1 9 : 8 0 9 - 8 1 4 . G r i f f i t h s P R , d e H a s e t h J A . 1 9 8 6 . F o u r i e r t r a n s f o r m s i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y . N e w Y o r k : W i l e y . H o n g Q H , C h e n g Z F , C h e n g C G . 2 0 0 6 . A p p l i c a t i o n o f F T I R s p e c t r o s c o p y t o t h e a n a l y s i s o f q u a l i t y m e n s u r a t i o n o f P a e o n i a l a c t i f l o r a P a l l . f r o m n a t i v e h a b i t a t . S p e c t r o a n d S p e c t A n a l . , 2 6 : 1 6 1 0 - 1 6 1 3 . J e n n i f e r M E , J a m e s A C . 1 9 9 7 . B l a c k n i g h t s h a d e s , S o l a n u m n i g r u m L a n d r e l a t e d s p e c i e s . I n t e r n a t i o n a l P l a n t G e n e t i c a n d R e s e a r c h i n s t i t u t e ( I P G R I ) . , I t a l y . 1 1 3 . K i m S W , B a n S H , C h u n g H , C h o S , C h u n g H J , C h o i P S , Y o o O J , L i u J R . 2 0 0 4 . T a x o n o m i c d i s c r i m i n a t i o n o f f l o w e r i n g p l a n t s b y m u l t i v a r i a t e a n a l y s i s o f F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y d a t a . P l a n t C e l l R e p o r t s . , 2 3 : 2 4 6 - 2 5 0 . K n a p p S . 1 9 9 1 . A r e v i s i o n o f t h e S o l a n u m s e s s i l e s p e c i e s g r o u p ( S e c t i o n G e r m i n a t e p a r t e ) ( S o l a n a c e a e ) . B o t J L i n n S o c . , 1 0 5 : 1 7 9 - 2 1 0 . K u s a m a T , A b e H , K a w a n o S , I w a m o t o M . 1 9 9 7 . C l a s s i f i c a t i o n o f n o r m a l a n d a g e d s o y b e a n s e e d s b y d i s c r i m i n a n t a n a l y s i s u s i n g p r i n c i p a l c o m p o n e n t s c o r e s o f n e a r i n f r a r e d s p e c t r a . N i p p o n S h o k u h i n K o g y o G a k k a i - S h i . , 4 4 : 5 6 9 - 5 7 8 . L a m p r e l l H , M a z e r o l l e s G , K o d j o A , C h a m b a J F , N o e l Y , B e u v i e r E . 2 0 0 6 . D i s c r i m i n a t i o n o f S t a p h y l o c o c c u s a u r e u s s t r a i n s f r o m d i f f e r e n t s p e c i e s o f S t a p h y l o c o c c u s u s i n g F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d ( F T I R ) s p e c t r o s c o p y . I n t J F o o d M i c r o b i o l . , 1 0 8 : 1 2 5 - 1 2 9 . L e s t e r R N , S e c k A . 2 0 0 4 . S o l a n u m a e t h i o p i c u m L . I n : G r u b e n G J H , D e n t o n O A ( e d s . ) P l a n t R e s o u r c e s o f T r o p i c a l A f r i c a 2 . V e g e t a b l e s . W a g e n i n g e n : P R O T A F o u n d a t i o n s / B a c k h u y s P u b l i s h e r s / C T A . L u H F , C h e n g C G , T a n g X , H u Z H . 2 0 0 4 . S p e c t r u m o f H y p e r i c u m a n d T r i a d e n u m w i t h r e f e r e n c e t o t h e i r i d e n t i f i c a t i o n . A c t a B o t a n i c a S i n i c a . , 4 6 : 4 0 1 - 4 0 6 . M o u i l l e G , R o b i n S , L e c o m t e M , P a g a n t S , H o f t e H . 2 0 0 3 . C l a s s i f i c a t i o n a n d i d e n t i f i c a t i o n o f A r a b i d o p s i s c e l l w a l l m u t a n t s u s i n g F o u r i e r - T r a n s f o r m I n f r a R e d ( F T - I R ) m i c r o s p e c t r o s c o p y . T h e P l a n t J o u r n a l . , 3 5 : 3 9 3 - 4 0 4 . O l m s t e a d R G , P a l m e r J D . 1 9 9 7 . I m p l i c a t i o n s f o r t h e p h y l o g e n y , c l a s s i f i c a t i o n , a n d b i o g e o g r a p h y o f S o l a n u m f r o m c p D N A r e s t r i c t i o n s i t e v a r i a t i o n . S y s t B o t . , 2 2 ( 1 ) : 1 9 - 2 9 . O m i d i j i M O . 1 9 8 2 . I n t e r r e l a t i o n s h i p s o f S o l a n u m s p e c i e s i n d i f f e r e n t s e r i e s o f t h e s u b g e n u s L e p t o s t e m o n u m ( D u n ) B i t t . C r o p R e s e a r c h . , 2 2 : 1 3 - 2 1 . P a n Y B , Z h a o Y , Z h a n g F Y . 2 0 0 0 . I R f i n g e r p r i n t s p e c t r u m a n d I t s A n a l y z i n g M e t h o d . M o d e r n I n s t r u m e n t s . , 1 : 1 - 1 3 . R e b u f f o C A , S c h m i t t J , W e n n i n g M , v o n S t e t t e n F , S c h e r e r S . 2 0 0 6 . R e l i a b l e a n d r a p i d i d e n t i f i c a t i o n o f L i s t e r i a m o n o c y t o g e n e s a n d L i s t e r i a s p e c i e s b y a r t i f i c i a l A n i l k u m a r e t a l . , 2 0 1 2 4 8 7 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 ( 5 ) : 4 8 2 - 4 8 8

n e u r a l n e t w o r k - b a s e d F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y . A p p a n d E n v i r o n M i c r o b i o l . , 7 2 : 9 9 4 - 1 0 0 0 . R e c h i n g e r K H . 1 9 5 8 . S o l a n a c e a e . I n : S y m b o l a e A f g h a n i c a e . ( E d s . ) : M . K o i e a n d K . H . R e c h i n g e r . K o m m i s s i o n h o s E j n a r M u n k s g a a r d . 8 5 - 8 8 . S e n e C F B , M c C a n n M C , W i l s o n R H , G r i n t e r R . 1 9 9 4 . F o u r i e r t r a n s f o r m R a m a n a n d F o u r i e r - t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y : a n i n v e s t i g a t i o n o f f i v e h i g h e r p l a n t c e l l w a l l s a n d t h e i r c o m p o n e n t s . P l a n t P h y s i o l . , 1 0 6 : 1 6 2 3 - 1 6 3 1 . S h e n g X Y , H u Z H , L ü H F , W a n g X H , B a l u s k a F , S a m a j J , L i n J X . 2 0 0 6 . R o l e s o f t h e U b i q u i t i n / P r o t e a s o m e p a t h w a y i n p o l l e n t u b e g r o w t h w i t h e m p h a s i s o n m g 1 3 2 - i n d u c e d a l t e r a t i o n s i n u l t r a s t r u c t u r e , c y t o s k e l e t o n , a n d c e l l w a l l c o m p o n e n t s . P l a n t P h y s i o l . , 1 4 1 : 1 5 7 8 - 1 5 9 0 . S t e h f e s t K , T o e p e l J , W i l h e l m C . 2 0 0 5 . T h e a p p l i c a t i o n o f m i c r o - F T I R s p e c t r o s c o p y t o a n a l y z e n u t r i e n t s t r e s s - r e l a t e d c h a n g e s i n b i o m a s s c o m p o s i t i o n o f p h y t o p l a n k t o n a l g a e . P l a n t P h y s i o l a n d B i o c h e m . , 4 3 : 7 1 7 - 7 2 6 . S u r e w i c z W K , M a n t s c h H H , C h a p m a n D . 1 9 9 3 . D e t e r m i n a t i o n o f P r o t e i n S e c o n d a r y S t r u c t u r e b y F o u r i e r T r a n s f o r m I n f r a r e d S p e c t r o s c o p y : A C r i t i c a l A s s e s s m e n t . B i o c h e m . , 3 2 ( 2 ) : 3 8 9 - 3 9 3 . W i l s o n R H , S l a c k P T , A p p l e t o n G P , S u n L , B e l t o n P S . 1 9 9 3 . D e t e r m i n a t i o n o f t h e f r u i t c o n t e n t o f j a m u s i n g F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o s c o p y . F o o d C h e m . , 4 7 : 3 0 3 - 3 0 8 . W o l k e r s W F , H o e k s t r a A F . 1 9 9 5 . A g i n g o f D r y D e s i c c a t i o n - T o l e r a n t P o l l e n D o e s N o t A f f e c t P r o t e i n S e c o n d a r y S t r u c t u r e . P l a n t P h y s i o l . , 1 0 9 : 9 0 7 - 9 1 5 . W o l k e r s W F , O l d e n h o f H , A l b e r d a M , H o e k s t r a F A . 1 9 9 8 . A F o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d m i c r o s p e c t r o s c o p y s t u d y o f s u g a r g l a s s e s : a p p l i c a t i o n t o a n h y d r o b i o t i c h i g h e r p l a n t c e l l s . B i o c h i m B i o p h y s A c t a . , 1 3 7 9 ( 1 ) : 8 3 - 9 6 . W u X Q , L i n J X , Z h u J M , H u Y X , K l a u s H , L u k a s S . 2 0 0 3 . C a s p a r i a n s t r i p s i n n e e d l e s o f P i n u s b u n g e a n a : i s o l a t i o n a n d c h e m i c a l c h a r a c t e r i z a t i o n . P h y s i o l o g i a P l a n t a r u m . , 1 1 7 : 4 2 1 - 4 2 4 . A n i l k u m a r e t a l . , 2 0 1 2 J o u r n a l o f R e s e a r c h i n B i o l o g y ( 2 0 1 2 ) 2 ( 5 ) : 4 8 2 - 4 8 8 4 8 8 S u b m i t y o u r a r t i c l e s o n l i n e a t j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m A d v a n t a g e s E a s y o n l i n e s u b m i s s i o n C o m p l e t e P e e r r e v i e w A f f o r d a b l e C h a r g e s Q u i c k p r o c e s s i n g E x t e n s i v e i n d e x i n g Y o u r e t a i n y o u r c o p y r i g h t s u b m i t @ j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m w w w . j r e s e a r c h b i o l o g y . c o m / S u b m i t . p h p .