[发明专利]基于拉曼光谱的白粉病胁迫下大麦叶片色素成像方法

说明书

本发明公开了基于拉曼光谱的白粉病胁迫下大麦叶片色素成像方法，包括：（1）采集不同白粉病侵染时间的大麦叶片样本的线阵列的拉曼光谱数据；（2）选取拉曼光谱具有特征拉曼位移的区域，并运用SWiMA去除基线，计算得到样本的平均光谱，并确定色素对应的特征拉曼位移；（3）以各个色素成分对应的特征拉曼位移的峰值强度为自变量，以色素含量为因变量，建立多元线性回归模型，得到各色素含量的定量模型公式；（4）将待测大麦叶片样本采用逐点扫描方式，获取样本的面阵拉曼光谱数据；运用各色素含量的定量模型公式，分别计算各像素点的色素含量预测值，从而实现在白粉病侵染下，大麦叶片各色素空间分布的可视化。本发明具有快速、无损、准确的优势。

技术领域

本发明涉及植物检测领域，更具体的说，它涉及基于拉曼光谱的白粉病胁迫下大麦叶片色素成像方法。

背景技术

下面的背景技术用于帮助读者理解本发明，而不能被认为是现有技术。

大麦(Hordeum vulgare L.)是主要的禾谷类作物之一，在全球粮食生产中扮演了至关重要的角色。大麦种植分布广泛，从热带到高纬度地区，从平原到高原都有，多样的生长环境决定了大麦会受到大量不同种类的真菌性病害的侵害。大麦白粉病的病原菌为禾谷白粉菌大麦专化型[E.graminis DC.f.sp.hordeiMarchal]，子囊菌亚门白粉菌属。禾谷白粉菌大麦专化型能侵染大麦地上部分的各个部位，但以侵染叶片正面居多，通过在叶片表面形成大量病原菌菌丝团，从而影响寄主植物光合作用以及呼吸作用，造成大麦产量、粒重、穗数以及蛋白含量的减少。此外，植物在生长早期阶段感染白粉病会降低结实率。

目前我国的农业病虫害防治工作，还是主要依托地方农业植保部门，主要以基于经验的人工诊断为主，部分结合现代实验室生化检测手段，实现对病害种类和发病程度的确认。这样的传统检测思路，对于人的依赖非常高，检测效率依旧难以得到提升，为了更好地满足现代农业对病害检测地需求，实现农作物病害快速无损地检测，将会是病害防治的关键。

拉曼谱线的位置、峰强和线宽可提供分子振动、转动方面的信息，从而实现对特定目标分子的检测。由于拉曼光谱所具有的这种“指纹”特性，在成分鉴定上有着明显的优势。Sun 等运用共聚焦显微拉曼光谱仪对玉米秸秆细胞壁进行了分析，借助“指纹”峰信号对纤维素和木质素进行了可视化成像，结果表明，玉米秸秆不同区域的细胞组织所含的纤维素和木质素差异显著。李晓丽等采用共聚焦显微拉曼光谱仪，通过几丁质在1622cm-1的“指纹”峰对受侵染的茶叶样本中，山茶刺盘孢菌的菌丝实现了原位无损的可视化成像。

然而目前还没有使用拉曼光谱进行白粉病胁迫下大麦叶片色素成像方法研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、无损、准确的白粉病胁迫下大麦叶片色素成像方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于拉曼光谱的白粉病胁迫下大麦叶片色素成像方法，包括如下步骤：

(1)使大麦叶片被白粉病侵染，采集不同侵染时间的大麦叶片样本的线阵列的拉曼光谱数据，所述的线阵列是指沿大麦主叶脉两侧，自叶尖部到叶根部，按直线均匀采集n个点，得到共2n个点的拉曼光谱数据；并对各个样本中的各色素含量进行检测；

(2)步骤(1)采集的拉曼光谱，选取700-1700cm^-1具有特征拉曼位移的区域，并运用SWiMA的方法去除基线，然后计算得到样本的平均光谱，并对所得的拉曼峰位置进行归属，确定色素对应的特征拉曼位移；

(3)以各个色素成分对应的特征拉曼位移的峰值强度为自变量，以色素含量为因变量，建立多元线性回归模型，得到各色素含量的定量模型公式；