[发明专利]一种基于激光诱导击穿光谱的转基因玉米鉴别方法

说明书

本发明公开了一种基于激光诱导击穿光谱的转基因玉米快速鉴别方法，应用激光诱导击穿光谱仪采集转基因玉米及非转基因玉米样本在激光烧蚀后等离子体发射的特定谱线，经过预处理后，采用PLS模型的回归系数选择特征波长；分别将预处理后的全谱及特征波长作为输入，样本的类别作为输出，建立PLS‑DA,SIMCA及ELM判别分析模型，模型的建模集及预测集识别率均在92％以上，尤其是基于全谱的PLS‑DA模型判别效果最佳，建模集和预测集的识别率均达到了100％。本发明实现了转基因玉米的快速鉴别，检测速度快，鉴别精度高、操作简单、成本低，为高效的转基因安全管理提供参考。

技术领域

本发明涉及转基因玉米鉴别技术，尤其涉及一种基于激光诱导击穿光谱的转基因玉米的快速鉴别方法。

背景技术

随着现代生物技术的发展，转基因技术的研究得到飞速发展和推广。运用转基因技术能培育高产、高抗、优质，适应不良生态环境的优良品种，同时降低农药化肥的施用量，有利于环境保护。但是，由于外源基因的导入，转基因作物及食品存在一定的安全隐患。因此，转基因产品检测技术的研究对实施系统、高效的转基因安全管理显得尤为重要。传统的转基因检测主要有聚合酶链反应技术，蛋白质免疫印迹法，酶联免疫吸附等。这些方法虽然具有较高的准确性和灵敏度，但在样本检测时需提取DNA和蛋白质导致样本破坏，而且费时费力，程序复杂，成本较高，非专业人员难以胜任，无法满足转基因与非转基因农产品的实时在线快速鉴别的要求。

针对转基因玉米的识别，公开号CN106546541A的发明专利申请文件提供一种基于高光谱转基因玉米籽粒的识别方法，包括：利用高光谱仪器获得转cry1Ab/cry2Aj-G10evo基因玉米和非其亲本玉米的高光谱图像；通过图像处理的方法获得感兴趣区域光谱信息，进行光谱数据预处理；分别利用所有的光谱和提取的特征光谱建立PLS和SVM辨别分析模型。

激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)是近年来兴起的原子分析技术，可用于样品元素的定性及定量分析。其基本原理是利用高能激光光源聚焦到待测样品表面，使样品被激发产生等离子体，等离子体发射与元素对应的特征光谱，且光谱的信号强度与对应元素的含量具有一定的量化关系。该技术无需对样品进行繁琐的前处理、对样品的破坏性小，检测速度快，而且可以实现多元素同时检测，已广泛的应用于工业、医药、考古、环境及食品安全监测等领域。

发明内容

本发明公开了一种基于激光诱导击穿光谱的转基因玉米快速鉴别方法。具有成本低，检测速度快，识别精度高等特点。

本发明的具体技术方案如下：

一种基于激光诱导击穿光谱的转基因玉米快速鉴别方法，包括：

1)制备实验样本，分别取等量的转基因与非转基因的玉米籽粒，碾磨成粉并压片，制得数量相等的转基因与非转基因的实验样本，用不同的整数值标记两类样本，记为Y；

2)利用激光诱导击穿光谱仪，获得实验样本不同位置的光谱信号，获取的光谱数据记为X；

3)对所获取的光谱信号进行预处理，经过预处理的数据记为X’；

4)针对所述的实验样本，用经过预处理的数据X’进行主成分分析；

5)以经过预处理的数据X’作为输入，以类别标签Y作为输出建立偏最小二乘法模型，用模型中的回归系数进行特征波长选择；

6)通过k-means方法建立建模集和预测集；分别基于全谱和选择的特征波长，建立PLS-DA，SIMCA和ELM判别分析模型。

本技术方案中，判别分析模型基于不同的原理和方法对样本进行判别分析，判别效果不同，可以从中选择最优的模型进行应用。