基于仿生模式识别和近红外光谱的转基因小麦快速鉴别方法

  本文关键词：基于仿生模式识别和近红外光谱的转基因小麦快速鉴别方法，由笔耕文化传播整理发布。

第３０卷，第４期２。０１０年４月

光谱学与光谱分析

Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎｄ

ＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ

Ｖ０１．３０．Ｎｏ．４，ｐｐ９２４—９２８

Ａｐｒｉｌ，２０１０

基于仿生模式识别和近红外光谱的转基因小麦快速鉴别方法

翟亚锋１，苏谦２，，邬文锦２，何震天３，张宗英３，安家爽１，董槿１，

邓新１，韩成贵１，于嘉林１，李大伟１，陈秀兰３，安冬２。

１．中国农业大学生物学院，北京１００１９３

２．中国农业大学信息与电气工程学院，北京１０００８３３．江苏里下河地区农业科学研究所，江苏扬州

２２５００２

摘要提出了一种采用近红外光谱快速鉴别转基因小麦种子的方法，对不同品种的９个转基因小麦样品种子分别建立了鉴别模型。对９个小麦样品共２２５个样本，通过近红外光谱仪扫描获得从４

０００

１２０００

ｅｍ＿’波段范围的光谱数据。为了消除噪声，对原始数据先进行了归一化预处理；然后使用主成分分析（ＰＣＡ）方法得到能反映小麦种子９７．２８％光谱信息的前１０个主成分，提高了数据处理效率；最后利用仿生模式识别（ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ

ｐａｔｔｅｒｎ

ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ＢＰＲ）方法建立小麦品种的鉴别模型。对于每个样品中的２５个样

本，随机挑选１５个样本作为训练样本，其余１０个样本作为第一测试集，其他品种共２００个样本作为第二测试集。在对第二测试集平均正确拒识率达到９６．７％的情况下，对第一测试集中的样本取得了９５．６％的平均

正确识别率。实验结果表明，该方法具有较高的鉴别准确度，可以作为一种快速无损的转基因小麦种子鉴别

方法。

关键词近红外光谱；仿生模式识别；转基因小麦；品种鉴别

文献标识码：Ａ

ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１０）０４—０９２４—０５

中图分类号：０６５７．３

经相当广泛睁５。，其中有很多用于转基因作物的鉴别的报道。

引言

小麦是我国重要的农作物之一，近年来，随着植物转基

芮玉奎等报道了近红外光谱在转基因玉米检测识别中的应用和近红外光谱技术在检测转基因油菜籽中芥酸和硫甙上的应用，谢丽娟等［４ｊ报道了利用可见／近红外光谱分析技术鉴别转基因番茄叶等。在转基因小麦鉴别上的应用还未见报道，所以将其用于转基因小麦鉴别具有重要的理论和现实意义。

本文采用了一种基于仿生模式识别（Ｂ王）Ｒ）的转基因小麦品种快速鉴别方法，首先对原始光谱进行矢量归一化处理，然后使用主成分分析（ＰＣＡ）提取光谱特征信息，最后利用仿生模式识别方法建立种子鉴别模型。本文应用该方法对９个小麦样品建立了种子鉴别模型，各鉴别模型对本样品种子的正确识别率较高且能有效拒识非本品种种子，在平均正确拒识率为９６．７％的情况下，平均正确识别率可达９５．６％。

因技术的普及以及转基因农作物的推广，针对转基因作物检测和安全评价方法研究日益得到广泛蘑视。国内外通常使用ＰＣＲ等分子鉴定手段进行转基因作物的检测，这砦手段有灵敏、高效的特点，能准确对被测样品中的转基网成分进行鉴定。但此类方法在实际应用中，不能方便地区分待测样本中转基因成分的来源，例如非转基冈小麦中混杂有某种转基因小麦。故而，在针对转基因作物进行检测以及安全评价时，需要开发新的检测手段作为补充。

近红外光谱区介于可见光谱区与中红外光谱区之间，波长范围为７８０～２

５００

ｎｔｎ。通过近红外光谱，可以得到样品

中所有有机分子含氢基团的特征信息。近红外光谱对物质的穿透能力较强，不需要对样品做任何预处理；近红外光谱还具有不会对人体造成伤害、不会对环境造成任何污染以及快速、高效的特点【ｌ’２］。目前近红外光谱在农产品中的应用已

收稿日期：２００９－０６—０２。修订日期：２００９－０９－０６

１材料与方法

１．１仪器设备

实验使用德国ＢＲＵＫＥＲ公司的ＶＥＣＴＯＲ２２／Ｎ傅里叶

基金项目：国家（８６３计划）重大项目（２００６ＡＡＩＯＡ２１３）和转基因专项（２００８ｚｘ０８００２－００１）资助作者简介：翟亚锋，１９７８年生。中国农业大学生物学院讲师

ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｉｙａｆｅｎｇ（鸯ｇｍａｉｌ．ｃ＇ｏｍ

＊通讯联系人ｅ－ｍａｉｌ：ａｎｄｏｎｇ（勇ｓｅｍｉ．戤ａｌ

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