[發明專利]基于拉曼光譜的白粉病脅迫下大麥葉片色素成像方法

在審

• 申請號: 202010480429.0
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111751347A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 聶鵬程;瞿芳芳;張慧;陳卓怡;藺磊
• 申請（專利權）人: 浙江大學山東工業技術研究院;山東求是農創農業科技發展有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 徐關壽

本發明公開了基于拉曼光譜的白粉病脅迫下大麥葉片色素成像方法，包括：（1）采集不同白粉病侵染時間的大麥葉片樣本的線陣列的拉曼光譜數據；（2）選取拉曼光譜具有特征拉曼位移的區域，并運用SWiMA去除基線，計算得到樣本的平均光譜，并確定色素對應的特征拉曼位移；（3）以各個色素成分對應的特征拉曼位移的峰值強度為自變量，以色素含量為因變量，建立多元線性回歸模型，得到各色素含量的定量模型公式；（4）將待測大麥葉片樣本采用逐點掃描方式，獲取樣本的面陣拉曼光譜數據；運用各色素含量的定量模型公式，分別計算各像素點的色素含量預測值，從而實現在白粉病侵染下，大麥葉片各色素空間分布的可視化。本發明具有快速、無損、準確的優勢。

技術領域

本發明涉及植物檢測領域，更具體的說，它涉及基于拉曼光譜的白粉病脅迫下大麥葉片色素成像方法。

背景技術

下面的背景技術用于幫助讀者理解本發明，而不能被認為是現有技術。

大麥(Hordeum vulgare L.)是主要的禾谷類作物之一，在全球糧食生產中扮演了至關重要的角色。大麥種植分布廣泛，從熱帶到高緯度地區，從平原到高原都有，多樣的生長環境決定了大麥會受到大量不同種類的真菌性病害的侵害。大麥白粉病的病原菌為禾谷白粉菌大麥?；蚚E.graminis DC.f.sp.hordeiMarchal]，子囊菌亞門白粉菌屬。禾谷白粉菌大麥?；湍芮秩敬篼湹厣喜糠值母鱾€部位，但以侵染葉片正面居多，通過在葉片表面形成大量病原菌菌絲團，從而影響寄主植物光合作用以及呼吸作用，造成大麥產量、粒重、穗數以及蛋白含量的減少。此外，植物在生長早期階段感染白粉病會降低結實率。

目前我國的農業病蟲害防治工作，還是主要依托地方農業植保部門，主要以基于經驗的人工診斷為主，部分結合現代實驗室生化檢測手段，實現對病害種類和發病程度的確認。這樣的傳統檢測思路，對于人的依賴非常高，檢測效率依舊難以得到提升，為了更好地滿足現代農業對病害檢測地需求，實現農作物病害快速無損地檢測，將會是病害防治的關鍵。

拉曼譜線的位置、峰強和線寬可提供分子振動、轉動方面的信息，從而實現對特定目標分子的檢測。由于拉曼光譜所具有的這種“指紋”特性，在成分鑒定上有著明顯的優勢。Sun 等運用共聚焦顯微拉曼光譜儀對玉米秸稈細胞壁進行了分析，借助“指紋”峰信號對纖維素和木質素進行了可視化成像，結果表明，玉米秸稈不同區域的細胞組織所含的纖維素和木質素差異顯著。李曉麗等采用共聚焦顯微拉曼光譜儀，通過幾丁質在1622cm-1的“指紋”峰對受侵染的茶葉樣本中，山茶刺盤孢菌的菌絲實現了原位無損的可視化成像。

然而目前還沒有使用拉曼光譜進行白粉病脅迫下大麥葉片色素成像方法研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速、無損、準確的白粉病脅迫下大麥葉片色素成像方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于拉曼光譜的白粉病脅迫下大麥葉片色素成像方法，包括如下步驟：

(1)使大麥葉片被白粉病侵染，采集不同侵染時間的大麥葉片樣本的線陣列的拉曼光譜數據，所述的線陣列是指沿大麥主葉脈兩側，自葉尖部到葉根部，按直線均勻采集n個點，得到共2n個點的拉曼光譜數據；并對各個樣本中的各色素含量進行檢測；

(2)步驟(1)采集的拉曼光譜，選取700-1700cm^-1具有特征拉曼位移的區域，并運用SWiMA的方法去除基線，然后計算得到樣本的平均光譜，并對所得的拉曼峰位置進行歸屬，確定色素對應的特征拉曼位移；

(3)以各個色素成分對應的特征拉曼位移的峰值強度為自變量，以色素含量為因變量，建立多元線性回歸模型，得到各色素含量的定量模型公式；