[发明专利]一种组培苗氮素利用率的无菌动态检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于光谱分析法和图像处理法的无菌动态检测组培苗氮素利用率的方法，属于植物生物技术领域。

背景技术

植物组织培养中，氮素起到促进植物生长的重要作用，缺氮直接影响植物的氨基酸、蛋白质、核酸等物质的生物合成，导致植物光合作用能力和最终产量降低，它的消耗量会影响培养物的生长速度和生长量，因此，如果能对培养过程中组培苗的氮素利用率进行动态检测，就对方便研究培养物生理性能、判断培养物的最佳接种期、探讨组培苗的生长规律、提高产量、指导工厂化的苗木生产具有重要的意义，是调控组培的环境因子、改良培养基配方的重要依据。

传统的氮素的测定方法都需要对培养基中氮素提取后才能进行测定，这样不仅使培养基遭到破坏，也同时破坏了植物生长的无菌环境。由于植物组织培养是在无菌、半封闭环境中进行的，即组培苗被接入玻璃锥形瓶的培养基中长期保持无菌状态。所以组培苗的氮素消耗和生长状况必须要无损、无菌检测才可以保证组培苗的正常生长，这就造成了对培养基中的氮素含量进行检测时必须保证封装好的样品不能进行任何的前处理。

利用光谱方法可测定分析不同环境中的氮素，例如，利用遥感监测小麦长势估测土壤氮素累积情况、利用鲜叶光谱信息估测氮素营养状况、利用近红外技术对牛粪碳、氮含量进行研究等。近红外光谱技术是一种高效快速的现代分析技术，其最大的特点就是快速、无损和无菌，样品无需或只需很少的预处理，分析速度快，无需化学试剂，堪称为绿色检测技术，在多个领域得到了日益广泛的应用。随着非破坏和非接触式的图像分析技术的发展以及在生物学和农学方面的广泛应用，已使用图像分析方法来对组织培养试管苗进行无菌检测，采用多参照内标法图像处理技术可以在达到监测标准的前提下对不同生长期不同体型的组培苗进行无菌监测。而先利用近红外光谱分析法对植物组织培养的半固态培养基中的氮素含量进行测定，进而结合生物量检测对组培苗的氮素利用率进行测定的技术方案还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为克服目前组培苗氮素在测定时需提取培养基中氮素，导致培养基以及植物生长无菌环境遭破坏的不足，提供一种基于近红外光谱分析法和图像处理法的组培苗氮素利用率的无菌动态检测方法，以便能无菌、无损、动态检测植物组织培养物的氮素利用率。

本发明为实现上述目的，采用的技术方案是包括以下步骤：（1）备好转接有组培苗培养基的建模样品和试验样品，同时备好空白培养基，所述培养基均为半径r、高H的圆柱体，每隔一定时间，对所述空白培养基进行水分损失检测，以t时间的空白培养基体积V_t 和时间 t 进行线性拟合，构建水分损失模型；（2）利用水分损失模型，计算出组培苗培养时间 t时的培养基厚度H=V_t/pr²。（3）用便携式近红外光谱仪同时多点采集建模样品和试验样品中的培养基的漫反射光谱信息，利用常规近红外光谱分析法获得建模样品的模型，选取预测精度最高的建模样品的模型作为预测模型对试验样品进行预测，获取试验样品培养基中多点的氮素含量；（4）用试验样品培养基中某点的氮素含量y和该某点距组培苗基径垂直距离x进行线性拟合，得到氮含量y与该某点距组培苗基径垂直距离x的方程式，再通过圆柱体积分公式Y=                                                计算出试验样品培养基的总氮量Y，h为试验样品培养基的组培苗接种深度；（5）自组培苗转接到试验样品的当天开始，在对试验样品培养基中多点的氮素含量检测的同期利用图像处理法检测试验样品组培苗生物量M；（6）根据公式计算出试验样品中组培苗在0-t_n时间段的氮素利用率，公式中的t_n为测定试验样品培养基中总氮量和试验样品组培苗生物量的时间，为 0-t_n时间段试验样品组培苗的氮素利用率，为 t_n时间测定的试验样品组培苗的生物量，为试验样品组培苗接种当天测定的组培苗初始生物量，为试验样品组培苗接种当天测定的培养基中初始总氮量，为 t_n时间测定的试验样品培养基中总氮量。

本发明的优点如下：

1）本方法无需提取培养基中的氮素，较常规氮素测定方法快速、简便。

2）本方法可批量测定培养基中氮素含量，可以动态、无菌、无损测定植物组织培养过程中培养基氮素的变化。

3）本方法可以动态检测培养期中组培苗氮素利用率变化。

附图说明