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基于高光谱技术的病害早期胁迫下黄瓜叶片中过氧化物酶活性的研究
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:《光谱学与光谱分析》
  • 时间:0
  • 分类:TP391.41[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]浙江大学农业与生物技术学院生物技术研究所,浙江杭州310058, [2]浙江大学生物系统工程与食品科学学院,浙江杭州310058
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(31471417),高等学校博士学科点专项科研基金项目(20130101110104)资助
中文摘要:

应用可见/近红外高光谱对细菌性角斑病早期胁迫下的黄瓜叶片中所含过氧化物酶(peroxidase,POD)活性进行检测。在380~1 030 nm光谱范围获取120个样本(健康,病害轻微感染1级和2级)的光谱曲线,并使用分光光度计法测量感染病害样本中的过氧化物酶活性值。采用单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)对三种不同程度早期病害胁迫下过氧化物酶活性值进行统计分析,结果表明不同程度病害胁迫下黄瓜叶片中的过氧化物活性存在显著性差异(p=0.05)。采用SPXY方法将样本分为建模集(80个样本)与预测集(40个样本)。采用random frog(RF)和回归系数法(regression coefficient,RC)方法提取特征波段,并建立过氧化物酶活性值的偏最小二乘回归(partial least square regression,PLSR)预测模型。最终得到RF-PLSR具有最佳的预测效果,预测集相关系数为0.816,预测均方根误差为11.235。研究结果表明高光谱结合化学计量学方法可以实现细菌性角斑病早期胁迫下黄瓜叶片中过氧化物酶活性的测定,为植物病害的早期无损诊断提供参考。

英文摘要:

Visible/near-infrared hyper-spectra technique was applied to detect peroxidase (POD) content in cucumber leaves with early bacterial angular leaf-spot disease (BALD) stress. A total of 120 samples with three BALD infection stages were used to acquire with hyper-spectra with in the range of 380~1 030 nm (512 wavelengths) and corresponding POD content in the leaves were measured with spectrophotometer method. Analysis of variance (ANOVA) were applied to process statistical analysis of the measured POD content and results showed that there was significant difference (p=0.05) about the POD content in the cucumber leaves with the three stages of BALD stress. SPXY method was employed to divide the samples into a calibration set (n=80) and a prediction set (n=40). Random Frog (RF) and regression coefficient (RC) were used to select the characteristic wavelengths to reduce data dimensions. Partial least square regression (PLSR) was applied to develop the quantitative relationship between spectra and POD content. RF-PLSR was the optimal model to predict POD content with correlation coefficient (r) of 0.816 with root mean squared error of prediction (RMSEP) of 11.235. The result showed that hyper-spectra technique combined with chemometrics method was promising for detecting POD content in the cucumber leaves with different BALD developments. This study provided a theoretical reference for early detecting disease infection in non-destructive way.

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642