基于近红外光谱的番茄黄化曲叶病抗病性识别研究

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1、基于近红外光谱的番茄黄化曲叶病抗病性识别研究摘要：使用传统的聚合酶链反应技术检测番茄（LycopersiconesculentumMill.）植株是否有黄化曲叶病的抗病基因，进而确定植株是否具有抗病性；采集鉴定后的植株叶片的近红外漫反射光谱，采用多种方法对原始光谱进行预处理，并将不同预处理后的数据以及原始光谱作为输入，利用支持向量机建立抗病性的识别模型。采用标准正态变量变换和去趋势算法预处理后所建立的模型对预测集的识别准确率可以达到96.1538%。表明通过近红外光谱技术可以识别番茄植株对黄化曲叶病是否具有抗病性。中国8/vie　　关键词：番茄（Lycop

2、ersiconesculentumMill.）黄化曲叶病；抗病性；近红外光谱；光谱预处理；支持向量机　　中图分类号：S123；O657.33文献标识码：A：0439-8114（2017）05-0953-04　　DOI：10.14088/j.ki.issn0439-8114.2017.05.042　　StudyofIdentifyingTomatoYelloentScienceandOptoElectronicsEngineering，BeijingInformationScience&TechnologyUniversity，Beijing100192，C

3、hina）　　Abstract：Geneoftomato（LycopersiconesculentumMill.）yelloerasechainreaction.Thismethodisinethediseaseresistanceoftomatoplants.Thenear-infrareddiffusereflectancespectroscopyoftheidentifiedsamplesethodsareusedastheinputofSupportVectorMachine（SVM）tobuildthemodeltojudgeatoplantis

4、resistanttothedisease.ExperimentalresultsshoodelethodofStandardNormalVariateandDetrendinghadthebestperformanceandtherecognitionaccuracyofthetestsetcanreach96.1538%.TheresultprovesthatitisfeasibletoidentifytheresistanceofTomatoYelloato（LycopersiconesculentumMill.）yelloent；SVM　　番茄（L

5、ycopersiconesculentumMill.）因其�I养丰富、高产等特点已经成为中国乃至世界上的重要农作物之一。番茄黄化曲叶病（TYLCD）会使番茄幼苗生长缓慢甚至停滞，后期感染这种病也会影响果实的产量和品质，甚至造成绝收，已成为限制番茄生产的重要病害之一[1]。黄化曲叶病病毒（TYCLV）自然条件下通过烟粉虱传播和扩散，烟粉虱繁殖能力强，寄主广泛，易产生抗药性，难以从寄主方面阻止病毒的传播和扩散。再加上TYCLD易爆发、扩散迅速[2]，选取具有抗病性的番茄植株进行精细化的栽培能够保障植株后期的发育成长，保证番茄的产量和经济收益。　　国内外已经针对

6、番茄黄化曲叶病抗病性的鉴定提出了多种方法，如嫁接接种鉴定、农杆菌接种鉴定、基因枪轰击法接种鉴定、烟粉虱浸染接种、田间自然接种等[3]，但这些方法都相对费时或者费力，不能够在大面积栽培前鉴定幼苗的抗病性。目前，广泛采用的聚合酶链反应技术（PCR）经过对番茄DNA的提取、酶切、扩增、电泳、凝胶等步骤，能够标记识别番茄抗TYCLV的抗病基因，完成对植株是否具有抗TYCLV特性的识别，可靠性强[4]。虽然该技术结果可靠，但其过程繁琐，对操作者有较高的技术要求，所用部分试剂对人体有危害，仍然存在耗时、污染环境的缺陷。　　近红外光谱分析技术（NIR）能够快速、无损、高

7、效的对样品进行定量或定性地检测识别，已经被广泛用于食品、农业、医学等众多领域。在农业上，利用NIR技术可以测定油菜种子的品质[5]，实现对番茄叶片灰霉病病害程度准确、快速的检测[6]，识别番茄细菌性叶斑病的病害程度[7]。但在国内应用NIR识别番茄植株抗病性的研究鲜见报道。通过PCR技术检测番茄黄化曲叶病的抗病基因，证明抗病基因存在的同时，番茄抗病基因能够在其光谱特征曲线上体现[8]，通过光谱分析技术识别番茄光谱特征曲线上的差异，实现对番茄抗病性的识别。本研究以北京市农林科学院蔬菜研究中心培育的番茄品种佳红4号为对象，利用NIR技术对番茄黄化曲叶病抗病性进

8、行初步分类研究，获得了良好的分类效果，为番茄选育提供一种新的有效检