[发明专利]灌浆期玉米籽粒醇溶蛋白质含量变化快速检测方法

说明书

本发明的灌浆期玉米籽粒醇溶蛋白质含量变化快速检测方法，基于随机森林特征重要性和区间偏最小二乘法相结合的算法进行玉米籽粒醇溶蛋白的特征波长筛选先根据随机森林特征重要性进行特征波长的初步筛选，然后使用区间偏最小二乘法对特征波长子集进行波长二次筛选，进一步剔除因随机森林的随机性问题造成的相关性较弱的波长点，同时能够将离散的特征波长点联合起来，提升预测精度。该方法具有检测速度快、精度高的特点，能够解决检测中普遍存在速度慢、损害种子、需要大量的样品集等问题，实现了玉米灌浆期间籽粒醇溶蛋白的快速检测，有效解决了玉米育种过程中检测醇溶蛋白技术耗时长、工作强度大的问题。

技术领域

本发明属于玉米考种技术领域，主要涉及一种玉米灌浆期的醇溶蛋白质含量变化的近红外光谱快速检测方法。

背景技术

我国玉米种植现在及未来将面向规范化、机械化和自动化种植方向发展。玉米籽粒的硬度是否适合机械粒收的判定将是推动玉米种植机械化发展的方向之一，也是在玉米加工、管理、储藏等环节使用的重要指标。适宜密植和机械化作业的玉米品种的最直接的特征是机收籽粒的破碎率在8%以下，损失率在5%以下，杂质率在1.5%以下，符合我国目前的机械收获的损失率标准，而籽粒破碎率与玉米籽粒的醇溶蛋白呈显著相关。所以在玉米育种中，培育适宜密植和机械化作业的新品种的关键之一是对玉米灌浆期籽粒的蛋白质含量中的醇溶蛋白进行准确快速的测量。

另一方面，玉米种子的质量会直接影响到玉米的播种质量和产量，玉米生物育种是保证优质玉米种子的重要环节，玉米品质也是保证玉米机械化收获的重要保障。每年的玉米生物育种量可达几万甚至几十万份，全自动的玉米考种生产线是必要的，蛋白质的检测是生产线上非常重要且需要精密处理的环节。种子及其亲本，尤其是自交粒每穗籽粒数量较少，有时会少至几十甚至十几粒，非常珍贵。传统的蛋白质含量的测定需要大量的玉米考种样本、设备及人工操作时间。而在玉米育种时，由于受繁育新品种的种植面积，每平方米可以种植的玉米植株数目，有效试验穗数量等客观条件的制约，灌浆期玉米籽粒含水率测量时样本的取样数量、取样成本等受到一定限制。

发明内容

本发明旨在于克服现有技术的不足，针对现有玉米灌浆期间籽粒醇溶蛋白检测中普遍存在速度慢、损害种子、需要大量的样品集等问题，结合适宜机收玉米育种考种过程中醇溶蛋白的快速检测需求，本发明提出一种灌浆期玉米籽粒醇溶蛋白质含量变化快速检测方法，不仅能够改善近红外光谱的定量分析模型的建模速率，扩展近红外光谱分析方法应用领域；减少在玉米育种过程中的采样数量，节约玉米育种中的亲本，为玉米育种、品种改良等方面提供醇溶蛋白检测技术支持；有助于提高玉米种子育种的大规模自动化的快速发展，促进玉米机械化进程的推进。

本发明的灌浆期玉米籽粒醇溶蛋白质含量变化快速检测方法，是通过下列步骤实现的：

1）样品采集与制备

采集不同产地适宜种植的玉米品种，从玉米进入灌浆期开始，每7天进行一次采样，采集5～7次，每次每个品种采样不少于50穗，按照3：2的比例进行分配，其中3份用来收集光谱数据和进行蛋白质的测定，2份作为保留样本放在阴凉干燥处；

2）近红外光谱采集

采用布鲁克傅立叶变换Tango-R型近红外光谱仪采集光谱数据，光谱采集波长范围1104～2495nm，分辨率为16 cm-1；光谱采集时分为两次采集，第一次对玉米籽粒进行光谱采集，获得不少于120份样本的玉米籽粒平均光谱；第二次将上述玉米籽粒研磨成化学测定所需要的粉末，装进相同的样本池，并同时完成玉米粉末光谱的采集；

3）样本醇溶蛋白化学值的测定

对步骤2得到的玉米粉末，采用国标方法进行蛋白质测试；

4）样品集划分及光谱数据预处理

将步骤2）得到的玉米籽粒光谱样本和玉米粉末的光谱样本按照70%建模集和30%预测集的比例进行随机划分，并利用标准归一化处理方法对原始光谱数据进行预处理；