专利名称：一种水稻稻�：诜鄄【觳夥椒�
技术领域：
本发明属于生物识别和自动检测技术领域，具体涉及一种应用电子鼻技术快速检测水稻、大米、稻壳中水稻稻�：诜鄄【姆椒�。
背景技术：
水稻是我国主要粮食作物之一，种植面积约占全国耕地面积的1/4，年产量约占全国粮食总产的1/2。水稻病害的�：σ恢毖现氐赜跋熳潘旧�。在现行防治条件下，全国平均每年因各种稻病造成稻谷减产达200万吨，如果不进行防治，减产可达300万吨。 水稻病害种类很多，全世界有近百种，我国有正式记载的达70余种，其中具有经济重要性的有20余种。稻痕病(Rice blast)、水稻纹枯病(Rice sheath blight)、水稻白口十枯病(Rice bacterial leaf blight)、稻细菌性条斑病(Rice bacterial leaf streak)、水稻�：诜鄄�(Rice kernel smut)发生面积大,流行性强,�：ρ现�。其中，由水稻稻�：诜鄄【�(Tilletia barclayana)引起的稻粒黑粉病又称墨黑穗�。壮坪诹９�、乌米谷等，是一种真菌病害。自20世纪70年代中期推广杂交水稻以来，随着杂交水稻制种产量的提高，此病发生更为广泛，其�：Τ潭纫苍嚼丛酱螅鸩缴仙旧系闹匾『χ�。无论是在制种还是在水稻生产的大田中，该病都有发生。一般病粒率10% 20%，病重田高达50%以上，严重影响制种的产量和种子品质。水稻稻�：诜鄄【饕峭ü肿由洗械亩咦咏写ィ≈肿邮堑诙攴⒉〉闹匾秩驹矗忧慷运局肿拥募煅椋乐勾〉局值魅胛薏∏窃し来瞬『Υサ母敬胧�。对种子中此病害的检验主要是通过抽样在室内进行显微镜观察，但该方法操作繁琐、在样品较多时需要的检测时间长，精确度不高，而且损害样品。如国家标准GB/T28079-2011《水稻稻�：诜鄄【煲呒ǚ椒ā罚娑怂镜玖：诜鄄【翁Ъǖ姆椒�。但是，对于生产实际来说，急需操作简单、检测时间短、精确度高、不损害样品的检验手段和技术。电子鼻(Electronic nose)是一种能识别简单或复杂气味的电子仪器，由气味取样操作器、气体传感器阵列和信号处理系统三种功能器件组成，可以连续地、实时地监测特定位置的气味状况。阵列中的每个传感器对被测气体都有不同的灵敏度，例如，一号气体可在某个传感器上产生高响应，而对其他传感器则是低响应，同样，二号气体产生高响应的传感器对一号气体则不敏感，即整个传感器阵列对不同气体的响应数据是不同的，正是这种区别，才使系统能根据传感器的响应数据来识别气味。电子鼻的核心器件是气体传感器，气体传感器根据原理的不同，可以分为金属氧化物型、电化学型、导电聚合物型、质量型、光离子化型等很多类型，应用最广泛的是金属氧化物型。电子鼻的应用场合包括环境监测、产品检测、医学诊断、爆炸物检测等。当水稻稻粒受稻�：诜鄄∥：螅〉玖Ｈ炕虿糠直黄苹担涑汕嗪谏勰┳次锛床≡亩咦印：驼５玖Ｏ啾龋似渌镏剩刑厥馄叮饩臀玫缱颖羌际趵醇觳馑局械牡玖：诜鄄【峁┝丝赡堋Ｄ壳埃形醇τ玫缱颖羌际蹩焖偌觳馑镜玖：诜鄄【椒ǖ难芯勘ǖ馈＞劾喾治�(Cluster analysis)是对样品进行分类的一种多元统计分析方法。根据“物以类聚，人以群分”的原则，在没有任何模式可供参考即没有先验知识的情况下，将数据分类到不同的类(或簇)，同一个簇中的对象有很大的相似性，而不同簇间的对象有很大的相异性。聚类分析方法己被成功地应用于生物科学的多个领域，如对动植物分类、基因序列分类、蛋白质性质分类等，出现了大量可用的聚类分析软件，更加方便了其推广和应用。目前，尚未见应用聚类分析方法快速分析水稻稻�：诜鄄【椒ǖ难芯勘ǖ�。
发明内容
I.发明目的。为了简化对水稻稻�：诜鄄【觳馑璨僮鳎跎偌觳馑枋奔洌岣呒觳獾玖：诜鄄【咦邮木范龋⑹迪侄约觳馑镜玖Ｑ肺匏穑痉⒚魈峁┝艘恢钟τ玫缱颖羌际蹩焖偌觳馑�、大米、稻壳中水稻稻粒黑粉病菌的方法。2.技术方案。一种水稻稻�：诜鄄【觳夥椒ǎ缤糏所示，包括如下步骤
步骤I :样品制备，包括标准品和待测品的制备，标准品为不含有稻�：诜鄄【乃镜玖：吞荻认∈偷牡玖：诜鄄【咦邮乃镜玖＃馄肺觳馐欠窈械玖：诜鄄【约暗玖：诜鄄【咦邮乃镜玖＃迫《克镜玖＃尤氲饺萜髦校⒎饪� ；步骤2 :测定方式，应用电子鼻对标准品和待测品进行测定，采用直接顶空吸气法，SP直接将电子鼻的进样针头穿过容器封口，进入到容器中，进样针头位于水稻稻粒上方；
步骤3 :特征提�。崛〉缱颖堑拇衅魈卣髦担竦帽曜佳竞痛庋荆曜佳疚τ玫缱颖嵌员曜计方胁舛ǎ崛〉缱颖堑拇衅魈卣髦担庋疚τ玫缱颖嵌源馄方胁舛ǎ崛〉缱颖堑拇衅魈卣髦担�
步骤4 :分析判断，应用聚类分析方法分析标准样本和待测样本，判断待测样本归属于标准样本中的哪一个，即待测品与标准品中的哪一个相同或最相近似，从而判断待测品是否含有稻粒黑粉病菌以及稻�：诜鄄【咦邮�。进一步，上述步骤I所述的梯度稀释的稻�：诜鄄【咦邮乃镜玖Ｊ侵该�50克稻粒黑粉病菌冬孢子数分别为105、104、103、IO2UO1UOci个的水稻稻粒。进一步，上述步骤4所述的应用聚类分析方法，在计算相似性时，采用的指标是欧氏距离(Euclid distance)、马氏距离(Mahalanobis distance)、相关系数(Correlationcoefficient)中的一个或多个,优选方案是三个相结合。3.有益效果。本发明应用电子鼻技术快速检测水稻、大米、稻壳中水稻稻�：诜鄄【胂钟屑觳夥椒ㄏ啾龋痉⒚骶哂幸韵录际跤攀�
(I)操作简单。只需将电子鼻的进样针头穿过容器封口，进入到装有稻粒的容器中，不需要其它复杂操作，如病原菌分离或病原菌DNA提取等。(2)检测时间短。省去了病原菌分离或DNA提取等步骤，单个样本检测所需时间仅为2分钟左右。
(3)成本低。检测过程中不需要其它试剂，不会对待测品产生任何损害，大大节约了检测成本。(4)精确度高。可以检测出每50克水稻稻�：诜鄄【咦邮�10个左右的样
品O可见，本方法实用性强，可满足水稻种子检验的需要，适合在水稻种子检验中大规模推广应用。
图I为方法的步骤流程图。图2为主成分分析法(PCA)分析标准样本结果图，其中，CK代表50克水稻稻粒中 不含稻粒黑粉病菌，1、2、3、4、5、6代表50克水稻稻粒中的稻粒黑粉病菌冬孢子数分别为Io5UO4UO3UO2UO1UO0 个。图3为线性判别法(LDA)分析标准样本结果图，其中，CK代表50克水稻稻粒中不含稻粒黑粉病菌，1、2、3、4、5、6代表50克水稻稻粒中的稻�：诜鄄【咦邮直鹞�105、IO4UO3UO2UOiUO0 个。
具体实施例方式实施例I :
容器使用玻璃三角瓶，封口采用双层保鲜膜封口。(I)样品制备。称取50克水稻稻粒，放入到100毫升的玻璃三角瓶中，利用血球计数板，在显微镜下将水稻稻粒的黑粉病菌冬孢子浓度配成IO8个/毫升。梯度稀释，加入装有水稻稻粒的三角瓶中，使每50克水稻稻粒中的黑粉病菌冬孢子数分别105、104、103、102、101、10°个和清水对照，组成7个标准品，其中I个为不含有稻�：诜鄄【乃镜玖＃�6个为梯度稀释的稻粒黑粉病菌冬孢子数的水稻稻粒，分别用双层保鲜膜封口。另外，将待检测是否含有稻�：诜鄄【约暗玖：诜鄄【咦邮乃镜玖＜尤氲�100毫升的三角瓶中，组成I个待测品，用双层保鲜膜封口。(2)测定方式。电子鼻测定采用直接顶空吸气法，即直接将电子鼻的进样针头穿过双层保鲜膜，进入到玻璃三角瓶中，进样针头位于水稻稻粒上方；采样时间为I秒/组，传感器自清洗时间为100秒，传感器归零时间为10秒，样品准备时间为3秒，进样流量为300毫升/分，分析米样时间为40秒。(3)特征提取。对7个标准品分别提取10个传感器数值，作为标准样本；对I个待测品提取10个传感器数值，作为待测样本。采用德国AIRSENSE公司生产的PEN3型电子鼻，含有10个不同的金属氧化物传感器。(4)分析判断。应用聚类分析方法分析标准样本和待测样本，在计算相似性时，采用的指标是欧氏距离、马氏距离和相关系数三个相结合，根据欧氏距离和马氏距离较�。喙叵凳洗笄医咏诨虻扔�1，判断待测样本归属于标准样本中的哪一个，即待测品与标准品中的哪一个相同或最相近似，从而判断待测样品是否含有稻�：诜鄄【约暗玖：诜鄄【咦邮�。应用主成分分析法(PCA)分析标准样本，结果如图2所示，其中，CK代表50克水稻稻粒中不含稻�：诜鄄【�1、2、3、4、5、6代表50克水稻稻粒中的稻�：诜鄄【咦邮直鹞狪o5UO4UO3UO2UO1UOci个。图中CK与1、2、3、4、5、6各自独立、没有重叠，表明不含稻�：诜鄄【乃镜玖�(CK)与含稻�：诜鄄【咦拥乃镜玖�(1、2、3、4、5、6)很容易区分开来，同时，稻粒黑粉病菌冬孢子数也有一定的区分能力。应用线性判别法(LDA)分析标准样本，结果如图3所示，其中，CK代表50克水稻稻粒中不含稻�：诜鄄【�1、2、3、4、5、6代表50克水稻稻粒中的稻�：诜鄄【咦邮直鹞狪o5UO4UO3UO2UO1UOci个。图中CK与1、2、3、4、5、6没有重叠，表明不含稻�：诜鄄【乃镜玖�(CK)与含稻�：诜鄄【咦拥乃镜玖：苋菀浊挚矗�2、3、4、5、6之间有部分重叠，表明对稻粒黑粉病菌冬孢 子数区分能力不及主成分分析法。综合图2和图3的结果，表明所选择的标准品是合理的，应用电子鼻对标准品进行测定，获得标准样本，用于区分标准品中是否含有稻�：诜鄄【怯行У�。上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种水稻稻�：诜鄄【觳夥椒ǎ涮卣髟谟诎ㄈ缦虏街璨街鐸 :样品制备，包括标准品和待测品的制备，标准品为不含有稻�：诜鄄【乃镜玖：吞荻认∈偷牡玖：诜鄄【咦邮乃镜玖＃馄肺觳馐欠窈械玖：诜鄄【约暗玖：诜鄄【咦邮乃镜玖＃迫《克镜玖＃尤氲饺萜髦校⒎饪� ；步骤2 :测定方式，应用电子鼻对标准品和待测品进行测定，采用直接顶空吸气法，SP直接将电子鼻的进样针头穿过容器封口，进入到容器中，进样针头位于水稻稻粒上方； 步骤3 :特征提�。崛〉缱颖堑拇衅魈卣髦担竦帽曜佳竞痛庋荆曜佳疚τ玫缱颖嵌员曜计方胁舛ǎ崛〉缱颖堑拇衅魈卣髦担庋疚τ玫缱颖嵌源馄方胁舛ǎ崛〉缱颖堑拇衅魈卣髦担� 步骤4 :分析判断，应用聚类分析方法分析标准样本和待测样本，判断待测样本归属于标准样本中的哪一类，即待测品与标准品中的哪一个相同或最相近似，从而判断待测品是否含有稻�：诜鄄【约暗玖：诜鄄【咦邮�。
2.根据权利要求I所述的检测方法，其特征在于上述步骤I所述的梯度稀释的稻粒黑粉病菌冬孢子数的水稻稻粒是指稻�：诜鄄【咦邮直鹞龅乃镜玖�。
3.根据权利要求I所述的检测方法，其特征在于上述步骤I所述的容器为玻璃三角瓶。
4.根据权利要求I所述的检测方法，其特征在于上述步骤I所述的封口采用双层保鲜膜封口。
5.根据权利要求I所述的检测方法，其特征在于上述步骤2所述的应用电子鼻对标准品和待测品进行测定，具体条件为采样时间为I秒/组，传感器自清洗时间为100秒，传感器归零时间为10秒，样品准备时间为3秒，进样流量为300毫升/分，分析采样时间为40秒
6.根据权利要求I所述的检测方法，其特征在于上述步骤3所述的电子鼻采用德国A IRSENSE公司生产的PEN3型电子鼻，含有10个不同的金属氧化物传感器，得到10个传感器特征值。
7.根据权利要求I所述的检测方法，其特征在于上述步骤4所述的应用聚类分析方法，在计算相似性时，采用的指标是欧氏距离、马氏距离、相关系数中的一个或多个，优选方案是三个相结合。
全文摘要
本发明属于生物识别和自动检测技术领域，公开了一种水稻稻�：诜鄄【觳夥椒�。包括步骤标准品和待测品的制备，标准品为不含有稻�：诜鄄【乃镜玖：吞荻认∈偷牡玖：诜鄄【咦邮乃镜玖＃馄肺觳獾乃镜玖＃挥τ玫缱颖嵌员曜计泛痛馄方胁舛ǎ捎弥苯佣タ瘴ǎ惶崛〉缱颖堑拇衅魈卣髦担竦帽曜佳竞痛庋荆挥τ镁劾喾治龇椒ǚ治霰曜佳竞痛庋荆卸洗庋竟槭粲诒曜佳局械哪囊焕啵佣卸洗馄肥欠窈械玖：诜鄄【约暗玖：诜鄄【咦邮�。该方法只需要应用电子鼻进行检测，应用聚类分析方法进行判断，缩短了检测时间，降低了检测成本，提高了精确度。
文档编号G01N27/00GK102914564SQ20121030705
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月27日 优先权日2012年8月27日
发明者葛龙, 滕诣迪 申请人:南京理工大学常熟研究院有限公司
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