[发明专利]一种使用DNA分子傅里叶红外光谱数学建模的茶花分类及鉴定的方法

说明书

本发明公开了一种使用DNA分子傅里叶红外光谱数学建模的茶花分类及鉴定的方法，包括下列步骤：1)茶花DNA分子的提取：采用改良CTAB法提取茶花DNA，2)进行DNA分子傅里叶红外光谱信号采集；3)对采集的光谱数据进行预先处理；使用MATLAB软件提取主成分；4)茶花亲缘关系分析及物种鉴定的数学建模方法，本发明方便茶花鉴定教学，耗费时间少，鉴定准确，方便茶花物种的应用和推广，容易分析其血缘关系与物种类别。

技术领域

本发明涉及茶花鉴定领域，更具体的说，是一种使用DNA分子傅里叶红外光谱数学建模的茶花分类及鉴定的方法。

背景技术

我国山茶花属植物资源丰富，分布广泛，且山茶花属植物表型具有较强可塑性，种间杂交容易，品种数量众多，有些品种间性状差异较小，传统形态分类很难快速、准确有效评价与区分。学术界对目前山茶花品种的名称和描述都很混乱，“同物异名”或“同名异物”现象较为严重，缺乏统一规范的名称及科学系统的分类体系，不便于品种鉴定、推广、交流及新品种的培育，因此亟需建立一个科学合理的山茶花品种分类鉴定系统以帮助山茶花在各个领域有长足发展，从而以便于品种鉴定、推广、交流及新品种的培育，为山茶花在园林、园艺领域发展提供分子生物学支持。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种使用DNA分子傅里叶红外光谱数学建模的茶花分类及鉴定的方法。

本发明的方案是：

一种使用DNA分子傅里叶红外光谱数学建模的茶花分类及鉴定的方法，包括下列步骤：

1)茶花DNA分子的提取：采用改良CTAB法提取茶花DNA，使用微量分光光度计对提取的茶花DNA进行质量鉴定，选择OD260/OD280比值为1.8-2.0的DNA提取液采集表面增强傅里叶红外光谱信号；

2)进行DNA分子傅里叶红外光谱信号采集；

3)对采集的光谱数据进行预先处理；使用MATLAB软件提取主成分；

4)茶花亲缘关系分析及物种鉴定的数学建模方法：使用MATLAB软件提取主要成分从而支持向量机建模进行茶花类别识别；从77种茶花DNA分子傅里叶红外光谱数据库中随机选取60-70％作为训练集，剩余作为测试集，给定类识别标签；通过classificationlearner中New Session导入训练集、测试集、侍测样品数据；选择核函数类型；参数选择；Train模型训练，通过confusion matrix的混淆矩阵图，得到训练精度；模型优化，通过Advancen调整模型参数，直到训练精度达到100.0％；保存模型；检测；对侍测样品的分类鉴定进行预测。

作为优选的技术方案，所述步骤2)DNA分子傅里叶红外光谱信号采集的方法:使用德国布鲁克ALPHA傅立叶变换红外光谱仪；分辨率4cm^-1；扫描范围4000-400cm^-1；扫描次数10-20次；扫描后去CO₂峰；平移基线。

作为优选的技术方案，扫描次数16次。

作为优选的技术方案，所述步骤3)中对采集的光谱数据进行预先处理为光谱数据平滑；光谱数据标准化；光谱数据二阶求导；光谱数据波段选择700m^-1-1800cm^-1。

作为优选的技术方案，光谱数据平滑中FFT Filter平滑5点。

作为优选的技术方案，所述步骤4)中检测为使用Export Model导出模型，对测试数据进行检测，检测正确率需达100％。

作为优选的技术方案，所述步骤4)中选择核函数类型为线性核函数、多项式核函数和径向基核函数作为支持向量机的核函数。