近红外光谱技术和SIMCA的第三代杂交水稻不育系快速鉴别.pdf
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1、收稿日期:2 0 2 2-1 2-1 0基金项目:海南省重大科技计划(Z D K J 2 0 2 0 0 1)。作者简介:严金欣(1 9 9 8),男(汉族),江苏苏州人;在读硕士,研究方向:第三代杂交水稻制种技术、植物表型育种技术和近红外农业应用技术。应用技术近红外光谱技术和S I MC A的第三代杂交水稻不育系快速鉴别严金欣1,李新奇2,3(1.海南大学,海口5 7 0 2 0 8;2.三亚市国家耐盐碱水稻技术创新中心,海南 三亚5 7 2 0 2 4;3.湖南杂交水稻研究中心,长沙4 1 0 1 2 5)摘 要:以第三代杂交水稻雄性不育系和繁殖系种子为研究对象,采用近红外光谱技术结合S
2、I MC A判别分析法对两类水稻种子进行全波段(9 0 017 0 0n m)和敏感波段(13 5 014 5 0n m)的鉴别。在全波段和敏感波段均实现了对不育系种子1 0 0%的区分。结果表明,应用近红外光谱技术结合S I MC A建模在9 0 017 0 0n m和13 5 014 5 0n m范围均可实现对第三代杂交水稻不育系的快速鉴别。关键词:第三代杂交水稻;近红外光谱;S I MC AD O I:1 0.1 6 5 9 0/j.c n k i.1 0 0 1-4 7 0 5.2 0 2 3.0 6.1 4 6中图分类号:S5 1 1 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-4 7
3、 0 5(2 0 2 3)0 6-0 1 4 6-0 3R a p i dI d e n t i f i c a t i o no f t h eT h i r dG e n e r a t i o nH y b r i dR i c eS t e r i l eL i n e sb yN e a r I n f r a r e dS p e c t r o s c o p ya n dS I MC AY A NJ i n x i n1,L IX i n q i2,3(1.H a i n a nU n i v e r s i t y,H a i k o u5 7 0 2 0 8,C h i n
4、 a;2.S a n y aN a t i o n a lS a l i n e-t o l e r a n tR i c eT e c h n o l o g yI n n o v a t i o nC e n t e r,S a n y aH a i n a n5 7 2 0 2 4,C h i n a;3.H u n a nH y b r i dR i c eR e s e a r c hC e n t e r,C h a n g s h a4 1 0 1 2 5,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n gt h es e e d so f t h e t
5、 h i r dg e n e r a t i o nh y b r i dr i c em a l e s t e r i l e l i n ea n db r e e d i n g l i n ea s t h er e s e a r c ho b j e c t.N I Rs p e c t r o s c o p yc o m b i n e dw i t hS I MC Ad i s c r i m i n a n ta n a l y s i sw a su s e dt oi d e n t i f yt h e t w ot y p e so fr i c es e e
6、d si nt h ef u l lw a v eb a n d(9 0 0-17 0 0n m)a n dt h es e n s i t i v ew a v eb a n d(13 5 0-14 5 0n m).1 0 0%d i f f e r e n t i a t i o no fs t e r i l el i n es e e d sw a sa c h i e v e di nt h ef u l lb a n d(9 0 0-17 0 0n m)a n ds e n s i t i v eb a n d(13 5 0-14 5 0n m).T h er e s u l t
7、ss h o w e dt h a tN I Rs p e c t r o s c o p yc o m-b i n e dw i t hS I MC Ac l a s s i f i c a t i o nc o u l db eu s e d t o r a p i d l y i d e n t i f y t h e t h i r dg e n e r a t i o nh y b r i dr i c e s t e r-i l e l i n e s i nt h er a n g eo f 9 0 0-17 0 0n ma n d13 5 0-14 5 0n m.K e yw
8、o r d s:t h e t h i r dg e n e r a t i o nh y b r i dr i c e;N I Rs p e c t r o s c o p y;S I MC A 第三代杂交水稻是指以普通隐性核雄性不育系为杂交母本,以常规品种或品系为杂交父本杂交配制而成的新型杂交水稻1-2。第三代杂交水稻克服了第一代杂交水稻和第二代杂交水稻在技术上的局限性。其在水稻生长季节的任何时期均表现出雄性不育的特性,且不会因环境条件的改变而发生育性波动,是作物杂种优势利用的理想遗传工具3-4。第三代杂交水稻不育系选育方法为红色荧光繁殖系的自交繁殖。通过自交后,每个稻穗上会得到结实一半的
9、雄性不育系种子和一半的繁殖系种子5-6。在种植栽培时此生产方式操作简单,只需要按常规水稻种植方法将繁殖系种植收获即可。从繁殖系植株上收获的种子需要进行荧光色选,以便区分出无荧光的普通核雄性不育系种子和有红色荧光的繁殖系种子7。然而在色选环节中,笔者发现,发育不良的水稻种子存在谷壳发黑或红色荧光较弱等情况,对于以计算机视觉为技术基础的红色荧光色选机识别率往往会降低,由于繁殖系和不育系水稻种子641严金欣 等:近红外光谱技术和S I MC A的第三代杂交水稻不育系快速鉴别 种 子 第4 2卷 第6期组分的化学性质存在显著差异,寻求可用于精选的其他方案对不育系选育尤为重要。研究表明,生物体的近红外光
10、谱是其表面光学特征及内在组分化学性质的本质反映,随着生物体表面色泽和内在组分或结构的变化,其近红外光谱特征信息也发生着显著变化8-1 0。在近红外光谱的判别分析中S I MC A(S o f t i n d e-p e n d e n tm o d e l i n go fc l a s sa n a l o g y)为最常用的建模方法。S I MC A方法为每个类建立了独立的主成分分析(P r i n c i p a l c o m p o n e n ta n a l y s i s,P C A)模型,然后依据该模型对未知样品进行分类1 1-1 2。本研究针对第三代杂交水稻不育系分选方案中
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