[发明专利]一种快速获取转基因玉米草甘膦耐受性表型的方法

说明书

本发明公开一种快速获取转基因玉米草甘膦耐受性表型的方法，包括步骤：制备实验样本；获取受草甘膦胁迫不同天数的转基因玉米和非转基因玉米植株冠层叶片的莽草酸含量；系统获取受草甘膦胁迫不同天数的转基因玉米和非转基因玉米的高光谱数据，得到样本在可见近红外波段的吸光度；小波变换算法对提取的光谱数据进行去除噪声处理，经spxy选择建模集和预测集；利用所有的光谱建立玉米植株莽草酸含量与各个吸光度之间的最小二乘支持向量机回归分析模型；利用SPA方法获得特征光谱，基于特征光谱建立玉米植株莽草酸含量与各个吸光度之间的LSSVM回归分析模型。

技术领域

本发明属于转基因作物的除草剂耐受性无损检测技术领域，具体涉及一种高光谱成像技术的转基因玉米草甘膦耐受性的检测方法。

背景技术

随着现代农业的快速发展，影响农业生产发展的农田杂草得到广泛关注。研究表明，田间杂草影响农作物的品质，还会使作物的产量达到10％-100％不等的损失，严重威胁农业生产。目前，杂草的防除主要依靠喷施除草剂。草甘膦是上世纪70年代开发最为成功的一种除草剂。由于它杀草谱广且具有极好的内吸传导性能，能有效防除多年生深根恶性杂草，且对人畜安全，易分解、不污染环境，已成为目前应用最为广泛的除草剂。但由于其是非选择性除草剂，在防除杂草的同时杀死农作物，这就限制了它的使用范围和使用时间。因此培育出具有抗草甘膦特性的作物，能大大的提高除草效率降低生产成本。

自从Comai等从鼠伤寒沙门氏菌中分离出抗草甘膦突变基因(aroA)以来，各国科研工作者对抗草甘膦转基因作物进行了广泛的研究。目前，全球已经成功研制多种抗草甘膦作物，其中玉米发展最为迅速。目前转基因耐草甘膦玉米的检测方法主要有生物测定法、生理生化法、核酸分析法、蛋白质分析法等。但这些方法对样本具有破坏性，耗费大量人力、物力，且时效性差，不利于推广应用。因此，急需一种快速无损检测技术对转基因玉米草甘膦耐受性进行检测，为转基因耐草甘膦玉米的培育提供技术支持。

有研究表明喷施草甘膦后，植物体内莽草酸含量升高，因此，莽草酸积累是植物经草甘膦处理后最早出现的且相对敏感的生理指标。高光谱成像技术能够及时探测外界胁迫对作物内部生理的细微变化，简单、快速、精确地预测玉米受到胁迫后莽草酸的含量，较好的反映玉米草甘膦的胁迫程度，对转基因玉米草甘膦耐受性表型进行评价，具有广阔的应用前景。

发明内容

鉴于原有生物技术检测的利弊现状，本发明提供一种快速获取转基因玉米草甘膦耐受性表型的方法，应用高光谱成像技术结合化学计量学方法对转基因玉米草甘膦耐受性进行检测，模型预测精度较高，为转基因玉米草甘膦耐受快速检测提供切实有效的检测手段。

为了实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种快速获取转基因玉米草甘膦耐受性表型的方法，包括：

S1:种植同等数量的转基因玉米和非转基因玉米，在玉米生长过程中，对一部分数量的转基因玉米和非转基因玉米喷施浓度为1080g a.e.ha^-1的草甘膦溶液作为实验组，对剩余的转基因玉米和非转基因玉米喷施等量的水作为对照组；

S2：通过制定莽草酸标准曲线结合紫外分光光度法，获得受草甘膦胁迫不同天数的转基因和非转基因玉米植株冠层叶片的的莽草酸含量。

S3：应用高光谱成像系统，获取受草甘膦胁迫不同天数的转基因和非转基因玉米植株冠层的高光谱数据，得到样本在可见近红外波段(380-1030nm)的吸光度。

S4：采用小波变换(wt)对高光谱数据预处理，去除噪声影响，同时剔除异常样本。

S5：对经过预处理的光谱数据进行特征波长选择，采用连续投影算法(SPA)进行特征波长选择。

S6：通过SPXY方法将实验组和对照组内的样本分为建模集和预测集；