光譜分析用於植物幼苗的體檢方法
2023-06-21 05:12:21 1
光譜分析用於植物幼苗的體檢方法
【專利摘要】本發明的光譜分析用於植物幼苗的體檢方法，涉及植物幼苗葉綠素的檢測方法，利用拉曼光譜圖像檢測平臺，檢測植物幼苗在不同鹼基溶液脅迫下的葉綠素含量。有益效果是：不使用任何化學試劑，降低了檢測成本，同時不會對環境造成汙染；採用拉曼光譜分析，不需要對樣品進行複雜的處理，可以達到無損鑑別的效果，並且實驗數據準確快速；通過神經網絡的建模，能夠處理大量不同介質對於幼苗葉綠素影響的程度，節省了時間；能夠快速、準確、穩定、實時的完成實驗，為植物幼苗的成長的實驗研究帶來很大的突破。
【專利說明】光譜分析用於植物幼苗的體檢方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及植物幼苗葉綠素的檢測方法，特別涉及一種光譜分析用於植物幼苗的體檢方法。
技術背景
[0002]葉綠素(chlorophyll)是一類與光合作用(photosynthesis)有關的最重要的色素。光合作用是通過合成一些有機化合物將光能轉變為化學能的過程。葉綠素實際上存在於所有能營造光合作用的生物體，包括綠色植物、原核的藍綠藻(藍菌)和真核的藻類。葉綠素從光中吸收能量，然後能量被用來將二氧化碳轉變為碳水化合物。因此，葉綠素多少指示了植株生長狀態、健康情況，根據指示值調整培養液組分。
[0003]植物的生長是一個複雜的生理生化、物質代謝的過程，植物葉色變異是每一個植物生長中都會出現的問題，在植物的生長過程中必不可少的就是土壤和水，而這兩種因素在不同的環境下都存在著化學元素和鹼度的明顯不同，為了檢測這些因素對植物葉綠素的影響，我國的實驗研究人員做了大量的實驗，其中大多數的檢測方法是採用近紅外光譜檢測的方法進行檢測。近紅外光譜儀是介於可見光和中紅外之間的電磁輻射波，美國材料檢測協會將近紅外光譜區定義為780-2526nm的區域，是人們在吸收光譜中發現的第一個非可見光區。近紅外光譜區與有機分子中含氫基團(OH、NH、CH)振動的合頻和各級倍頻的吸收區一致，通過掃描樣品的近紅外光譜，可以得到樣品中有機分子含氫基團的特徵信息，而且利用近紅外光譜技術分析樣品具有方便、快速、高效、準確和成本較低，不消耗化學試劑，不汙染環境等優點，因此該技術受到越來越多人的青睞。但是使用近紅外光譜檢測一顆植物的樣品時需要將所要檢測的樣品通過複雜的剪碎研磨處理後才能進行觀察，這樣的方法不僅僅破壞了植物的原始樣子，更是不能進行連續的樣品檢測，因為暴露於外部的植物內成分很容易和空氣內的一些物質進行反映，從而使所檢測的光譜信息不準確，存在差異。而且對於紅外光譜來說有關葉綠素的檢測並不是十分的敏感，不能快速有效的實現對葉綠素的檢測。
【發明內容】
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種光譜分析用於植物幼苗的體檢方法，能夠達到無損檢測植物的光品信息，快速有效的得到植物在不同鹼基溶液的培養下的準確的葉綠素a、葉綠素b和總體葉綠素的含量。
[0005]本發明的光譜分析用於植物幼苗的體檢方法，利用拉曼光譜圖像檢測平臺，檢測植物幼苗在不同的鹼基溶液脅迫下的葉綠素含量:
a、選擇正常健康的植物種粒若干顆，在室溫的情況下，放入盛有不同有機溶液的容器內進行育種，在培育10至20天後用拉曼光譜分析；
b、根據拉曼光譜儀得到不同有機溶液下培育的植物幼苗檢測光譜圖，對全波段數據主成分分析，選用累積貢獻率95%以上主成分做神經網絡輸入神經元； C、採用神經網絡的方法進行建模，得出植物幼苗在不同有機溶液培養後的葉綠素a，葉綠素b和總葉綠素的含量。
[0006]作為本發明的進一步改進神經網絡有輸入層，中間層和輸出層，輸入來自主成分分析結果，輸出層是葉綠素值。
[0007]拉曼光譜，是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基於印度科學家C.V.拉曼所發現的拉曼散射效應，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，並應用於分子結構研究的一種分析方法。拉曼光譜相對於其他光譜來說具有獨特的優點:首先對於非極性基團c-c，C=C和S-S等紅外吸收較弱的官能團在拉曼光譜中可以得到吸收強烈的光譜帶，其次水分子的拉曼光譜信號很弱可以很容易的得到含水樣品的拉曼光譜。拉曼光譜的另一大優點是不要求樣品具有光透性，可以很容易的得到渾濁樣品的拉曼光譜。因此拉曼光譜具有快速、樣品製備簡單、不需要研磨處理可以進行無損鑑別及檢測結果精確等諸多的優點。
[0008]本發明的有益效果是:
1、本發明不使用任何化學試劑，降低了檢測成本，同時不會對環境造成汙染；
2、本發明採用拉曼光譜分析，不需要對樣品進行複雜的處理，可以達到無損鑑別的效果，並且實驗數據準確快速；
3、本發明通過神經網絡的建模，能夠處理大量不同介質對於幼苗葉綠素影響的程度，節省了時間；
4、本發明能夠快速、準確、穩定、實時的完成實驗檢測，為植物幼苗的成長的實驗研究帶來很大的突破，為調整培養液的組份、滿足幼苗的生長需要，提供了依據。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明光譜分析用於植物幼苗的體檢方法的原理圖；
圖2為玉米幼苗在未加鹼溶液中培養後的光譜圖；
圖3為玉米幼苗在鹼協迫濃度200的溶液中培養後的光譜圖。
【具體實施方式】
[0010]如圖1所示，本發明的光譜分析用於植物幼苗的體檢方法，利用拉曼光譜圖像檢測平臺，檢測植物幼苗在不同的鹼基溶液脅迫下的葉綠素含量:
a、選擇正常健康的植物種粒若干顆，在室溫的情況下，放入盛有有機溶液的容器內進行育種，在培育10至20天後用拉曼光譜分析；
b、根據拉曼光譜儀得到鹼基溶液下培育的植物幼苗檢測光譜圖，對全波段數據主成分分析，選用累積貢獻率95%以上主成分做神經網絡輸入神經元；
C、採用神經網絡的方法進行建模，得出植物幼苗在有機溶液培養後的葉綠素a，葉綠素b和總葉綠素的含量。
[0011]所述的神經網絡有輸入層，中間層和輸出層，輸入來自主成分分析結果，輸出層是葉綠素值。
[0012]如圖2、圖3所示本發明以玉米幼苗為例，對其在不同溶液培中培養後的幼苗進行葉綠素的分析和檢測。[0013]選擇顆粒飽滿的玉米種粒50顆，在室溫下，將其分為兩組分別至於不含鹼的有機溶液和鹼協迫濃度200的有機溶液(有機溶液配方為是每升水中含有下列是組份:硫酸銨48.2 g/L、硫酸鎂65.9/L、硝酸鉀18.5/L、磷酸二氫鉀24.8/L)中進行育種培養。在培養10至20天後，對玉米幼苗在不含鹼的有機溶液和鹼協迫濃度200的有機溶液培養後得到的拉曼光譜進行全波段數據主成分分析，建立神經網絡模型，選用累積貢獻率95%以上主成分做神經網絡輸入神經元，通過設定中間層節點個數，進行簡單的模內函數計算，得出玉米幼苗分別置於兩種溶液內培養後的葉綠素a、葉綠素b和總葉綠素的含量，從而根據葉綠素的含量來調整培養液的成份。圖2是在不含鹼的有機溶液中培養的幼苗的譜圖；圖3是在鹼協迫濃度200的有機溶液中進行育種培養的細苗的光譜圖。
[0014]培養液的配方有多種，本發明中均可以適用，本領域的技術人員可以根據不同的種子生產條件進行混配，其幼苗葉綠素的檢測，本方法均適用。
【權利要求】
1.光譜分析用於植物幼苗的體檢方法，其特徵在於利用拉曼光譜圖像檢測平臺，檢測植物幼苗在不同的鹼基溶液脅迫下的葉綠素含量，其方法如下: a、選擇正常健康的植物種粒若干顆，在室溫的情況下，放入盛有不同有機溶液的容器內進行育種，在培育10至20天後用拉曼光譜分析； b、根據拉曼光譜儀得到不同有機溶液下培育的植物幼苗檢測光譜圖，對全波段數據主成分分析，選用累積貢獻率95%以上主成分做神經網絡輸入神經元； C、採用神經網絡的方法進行建模，得出植物幼苗在不同有機溶液培養後的葉綠素a，葉綠素b和總葉綠素的含量。
2.根據權利要求1所述的光譜分析用於植物幼苗的體檢方法，其特徵在於神經網絡有輸入層，中間層和輸出層，輸入來自主成分分析結果，輸出層是葉綠素值。
【文檔編號】G01N21/65GK103674929SQ201310725083
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】蔡立晶, 趙肖宇, 尚延義, 蔡立娟, 李文勇, 孟豔君 申請人:黑龍江八一農墾大學