应用激光拉曼光谱判别油菜叶片核盘菌早期侵染.pdf

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1、第33卷第1期2062017年1月农业工程学报TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering、，01．33No．1Jan．2017应用激光拉曼光谱判别油菜叶片核盘菌早期侵染赵艳茹1，余克强2，李晓丽1，何勇1※(1．浙江大学生物系统工程与食品科学学院，杭州310058；2．西北农林科技大学机械与电子工程学院，杨凌712100)摘要：病原物核盘菌侵染油菜植株所引发的油菜菌核病严重制约着油菜产业的发展，及早诊断核盘菌的侵染有助于油菜菌核病的早期防治。病原物一般由侵入点向植物寄主四周扩散形

2、成病斑，而与病原物侵染点不同距离的组织区域可代表病害的不同严重程度。该研究采用激光共聚焦显微拉曼光谱仪在800～2000cm。1范围内获取健康和染病油菜叶片的拉曼光谱曲线，接着采用小波变换(wavelettransform，WT)进行拉曼光谱的预处理以去除荧光背景的干扰，然后选择主成分因子(principalcomponents，PC．1和PC一2)以及特征参量(1006，1156和1522cm。1)进行样本间的聚类分析，最后分别基于主成分因子和拉曼特征参量建立最小二乘支持向量机(1eastsquaressupportvectormachine，L

3、S—SVM)进行菌核病侵染油菜叶片不同阶段的判别分析。结果发现采用基于PC．1主成分，1156和1522cm‘1处的拉曼强度建立的LS．SVM判别模型可以得到100％的识别率。研究结果表明，通过判别分析油菜叶片菌核病病斑不同区域处的拉曼光谱可以实现核盘菌侵染油菜叶片的早期判别，这为后续探究植物病害的早期监测以及研发油菜叶片菌核病早期诊断拉曼便携仪提供理论参考。关键词：拉曼光谱学；病原物；主成分分析；油菜叶片；菌核病；特征参量；化学计量学方法doi：10．11975巧．issn．1002—6819．2017．01．028中图分类号：TP391．41：

4、Q945．8文献标志码：A文章编号：1002—6819(2017)一0卜0206—06赵艳茹，余克强，李晓丽，何勇．应用激光拉曼光谱判别油菜叶片核盘菌早期侵染[J]．农业工程学报，2017，33(1)：206—211．doi：10．11975／j．issn．1002—6819．2017．01．028http：llwww．tcsae．orgZhaoYanru，YuKeqiang，LiXiaoli，HeYong．ApplicationofRamanspectroscopyforearlydetectionofrapesclerotiniaonrapes

5、eedleaves[J]．TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE)，2017，33(1)：206--211．(inChinesewithEnglishabstractldoi：10．11975，j．issn．1002—6819．2017．01．028http：／／www．tcsae．org0引言油菜菌核病是由核盘菌(sclerotiniasclerotiorum(Lib．1deBary)引起的植物组织坏死性病害，是一种真菌性病害，菌

6、核病的爆发严重制约着油菜产业的发展。菌核病不仅可以发生于油菜各个生长期，而且可危害油菜植株的不同器官(例如花、叶、茎和果实等)[1-21。核盘菌首先会通过侵染钉透过叶片表皮角质层侵入油菜叶片，当菌丝通过表皮进入寄主细胞时，会分泌大量的水解酶及毒素进行植物组织(细胞壁、叶绿体等)的瓦解，而叶表皮在菌丝进入植物组织时会发生解离【31。叶片组织的溃烂会通过病斑来反映。油菜叶片菌核病发病时，病斑初为水渍状，暗青色，后扩大成圆形或不规则形，中间部分成为黄褐色。随着时问的推移，病斑迅速扩大，并长出大量菌丝，叶片也随之腐烂。早期诊断核盘菌侵染对防治油菜菌核病具有

7、重要意义。收稿日期：2016-05．27修订日期：2016．10．12基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(20130101110104)；国家自然科学基金(31471417，31402318)作者简介：赵艳茹，女，博士生，研究方向为数字农业信息获取与检测技术的研究。杭州浙江大学生物系统工程与食品科学学院，310058。Email．．xiaorul9863804@sina．com．※通信作者：何勇，男，教授，博士生导师，研究方向为数字农业，3S技术与农业物联网方面研究。杭州浙江大学生物系统工程与食品科学学院，310058。Emaihyhe@zj

8、u．edu．cn酶联免疫吸附技术(enzyme．1inkedimmunosorbnentassay，ELISA)和聚合酶联