基于近紅外光譜技術(shù)快速評(píng)價(jià)蕓苔屬種子活力.pdf

1、蕓苔屬(Brassica)是十字花科(Brassicaceae)375個(gè)屬之一,原產(chǎn)于亞洲溫帶地區(qū)、歐洲西部和地中海地帶,現(xiàn)已廣泛分布于北溫帶和亞熱帶。蕓苔屬植物在世界上約有40余種,中國有15種,常見于長江地帶、黃河流域和西部山脈地帶。種子活力是種子發(fā)芽率、幼苗生長的潛勢(shì)、植株抗逆能力和生產(chǎn)潛力的總和,是種子品質(zhì)的重要指標(biāo)。高活力種子具有明顯的生長優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)潛力,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義。目前,種子活力的常規(guī)測(cè)定方法存在需要對(duì)種子

2、預(yù)處理、耗時(shí)長、操作繁瑣、損壞種子等劣勢(shì),這很大程度限制了蕓苔屬種子的快速無損檢驗(yàn)。
　　本研究以白菜(Brassica pekinensis)、芥菜(Brassica juncea)、菜心(Brassica parachinensis)等常見蕓苔屬種子為實(shí)驗(yàn)材料,經(jīng)過人工老化后,檢測(cè)其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù),測(cè)定種子滲出液的 OD值和 EC值,檢測(cè)可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量,測(cè)定 SOD、POD和 CAT等抗氧化酶活性。分析以

3、上指標(biāo)探究種子老化的機(jī)理。利用傅里葉變換近紅外光譜儀,于350~1800 nm采集蕓苔屬種子的近紅外光譜,使用多元散射校正(MSC)和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變量變換(SNV)光譜預(yù)處理方法,分別采用主成分回歸(PCR)、偏最小二乘法(PLS)建立模型,比較模型的相關(guān)系數(shù)(R)、校正均方根誤差(RMSEC)和交互驗(yàn)證均方根誤差(RMSECV),選擇最好的模型預(yù)測(cè)種子活力。研究結(jié)果如下。
　　1、三種蔬菜種子隨著老化時(shí)間的延長,發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力

4、指數(shù)都呈下降趨勢(shì),老化0~2 d,種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率呈微小幅度的下降趨勢(shì),老化3~5 d,下降幅度較大,所以這兩項(xiàng)指標(biāo)可以在一定程度上反應(yīng)種子活力的變化;老化1~5 d,活力指數(shù)下降趨勢(shì)很明顯,能夠更好的反應(yīng)種子活力的變化。
　　2、隨著老化時(shí)間的延長,種子浸出液 OD值和 EC值均增大。老化0~4 d白菜種子浸出液 OD值增加幅度相近,第5 d時(shí)迅速增大;老化2~5 d的芥菜種子浸出液 OD值增加幅度比0~2 d大;老化3~5

5、d的菜心種子浸出液 OD值增加幅度比0~3 d大。隨著老化時(shí)間的延長,三種供試種子的 EC值逐漸升高,老化0~2 d時(shí)上升相對(duì)較慢,而老化3~5 d時(shí)上升較快。隨著老化時(shí)間的延長,種子活力指數(shù)逐漸減小,種子浸出液 OD值和 EC值均逐漸增大,種子活力和后兩項(xiàng)生理指標(biāo)在0.01水平上呈反相關(guān),對(duì)此兩項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定可以一定程度上反應(yīng)種子活力的變化。
　　3、隨著老化時(shí)間的延長,種子中的可溶性糖含量呈顯著的降低趨勢(shì),老化5 d時(shí),白菜、芥

6、菜和菜心的可溶性糖含量分別下降56.6％、44.7%、32.3%?？扇苄缘鞍踪|(zhì)的含量變化不明顯。種子中的可溶性糖含量和活力指數(shù)在0.01水平上呈正相關(guān)。
　　4、隨著老化時(shí)間的延長,種子抗氧化酶 SOD、POD和 CAT活性均呈下降趨勢(shì)。白菜在老化處理第1 d,SOD活性即顯著低于對(duì)照,老化處理時(shí)間越長, SOD活性下降越明顯,POD和 CAT活性的變化趨勢(shì)與 SOD相同,但下降幅度更大。芥菜處理1~2 d,SOD、CAT活性下降

7、幅度較小,老化時(shí)間越長,下降幅度越大,5 d時(shí)兩者活性分別下降30.71%、39.69%,POD活性下降趨勢(shì)明顯,2 d和5 d時(shí)分別下降16.62%和48.04%。與對(duì)照組相比,菜心 SOD活性在老化1~3 d時(shí),呈微小幅度的下降趨勢(shì),在老化4、5 d,下降幅度變大,分別下降18.52%、52.03%;老化1 d,POD和 CAT活性明顯下降,并在5 d時(shí)的分別下降69.61%、29.77%。
　　5、結(jié)果表明,近紅外光譜技術(shù)結(jié)

8、合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法可以快速無損地檢測(cè)蕓苔屬種子活力。首先使用近紅外光譜儀采集種子表面的信號(hào),利用主成分回歸(PCR)建立模型,研究表明,經(jīng) SNV方法預(yù)處理所建立的白菜建模集預(yù)測(cè)模型,其 R、RMSECV和 RMSEC分別為0.979、0.527和0.360;無預(yù)處理所建立的芥菜建模集預(yù)測(cè)模型,其 R、RMSECV和 RMSEC分別為0.959、0.637和0.482;無預(yù)處理所建立的菜心建模集預(yù)測(cè)模型,其 R、RMSECV和 RMSEC