專利名稱：一種快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，更具體說ー種快速鑒定檢疫性雜草假高粱種子與同屬近緣種種子的技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
假高粱(Sorghum halepense (L. ) Pers)是禾本科高粱屬多年生雜草,假高粱原產(chǎn)于地中海地區(qū),是世界上危害大、難防除的10大惡性雜草之一。假高粱的分蘗能力強(qiáng)，根莖發(fā)達(dá)，地下根莖擴(kuò)展范圍廣，難以拔除，假高粱主要以地下莖和種子進(jìn)行繁殖，其地下根莖具有強(qiáng)大的繁殖力，即使將其根莖切成小段，只要有節(jié)，仍能長出新芽。ー棵假高粱植株可產(chǎn)28000粒種子，且籽實(shí)易于脫落，?；祀s于播種材料或商品糧中傳播，特別是易隨含有假高粱的商品糧加工后的下腳料傳播擴(kuò)散；也可隨水流、農(nóng)具、動(dòng)物等傳播。而且假高粱毎年4月至10月都能開花結(jié)籽，這也使假高粱更難以控制。而且假高粱為高粱屬等作物的害蟲和植病提供寄主。假高粱是高粱癭蚊(Contariniasorghicola)的中間寄主,是葡萄座腔菌屬(Botryosphaeria sp.)及紫柄銹菌(Pucciniapurpurea)的轉(zhuǎn)座寄主。假高粱也是引起稻田葉癭、玉米葉癭、水稻條紋病、甘鹿花葉病、甜菜黃化病等病毒的轉(zhuǎn)座寄主[8-11]。此外，假高粱的花粉易與留種的高粱屬作物雜交，使產(chǎn)量降低，品種變劣，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大的危害。假高粱的分泌物或腐爛的葉子，地下莖，根等能抑制作物種子萌發(fā)和籽苗生長。據(jù)報(bào)道，假高粱在美國毎年造成玉米、大豆、棉花等其他作物減產(chǎn)45%。除對作物有嚴(yán)重影響外，假高粱幼苗中所積聚的氰化物(氫氰酸)對牲畜及人都有直接或間接的威脅。因此，我國農(nóng)業(yè)部早在1995年就將假高粱列為我國的檢疫對象，是載入貿(mào)易合同的我國進(jìn)ロ植物檢疫對象。由于高粱與蘇丹草屬于農(nóng)作物或飼料植物，黑高粱雖然也是ー種農(nóng)業(yè)雜草，但是該種的檢疫地位不明確。并且假高粱與其他3種植物形態(tài)相似，因此在對外檢疫中一定要正確無誤、快速地鑒別出假高梁及其近緣種。但是，假高粱種子及其近緣種蘇丹草、高粱和黑高粱的形態(tài)極為相似，如何有效，快速地區(qū)分假高粱與其近緣植物的種子越來越來成為各國家檢疫部門關(guān)注的焦點(diǎn)。目前主要通過形態(tài)學(xué)觀察、染色體計(jì)數(shù)和核型、生物化學(xué)方法和分子標(biāo)記的方法來區(qū)別假高粱與近緣植物的種子。但是，由于高粱屬植物種子相似，形態(tài)上難于有效區(qū)別，而且這種方法的有效性基于長期的工作經(jīng)驗(yàn)；假高粱與黑高粱等染色體數(shù)相同，核型上極為相似，更為主要的，核型分析需要根尖幼芽，操作復(fù)雜，用到的試劑藥品毒性較大，而且實(shí)際實(shí)施起來需要多達(dá)幾周的時(shí)間，難以滿足貨物快速通關(guān)的要求；生物化學(xué)和分子生物學(xué)方法涉及藥品多，操作復(fù)雜，分子標(biāo)記等生物化學(xué)方法實(shí)施起來又需要較長時(shí)間和特殊設(shè)備，費(fèi)用也高。因此，需要ー種快速、簡別地鑒別假高粱與近緣植物種子的有效方法。尤其是待鑒定物種為高粱、黑高粱和蘇丹草時(shí)，應(yīng)盡快用簡捷的方式確認(rèn)，排除它是假高粱的可能性
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種快速、正確、鑒別假高粱與近緣種種子的技術(shù)方法。本發(fā)明檢測假高粱種子和假高粱的近緣種種子的有機(jī)溶劑(優(yōu)選石油醚)浸潰液紫外吸光度，基于63個(gè)敏感波段的紫外吸光度數(shù)據(jù)，借助于生態(tài)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件PC-ORD中的聚類分析模塊(Cluster Analysis),作出假高粱與近緣種的聚類分析圖。同樣檢測敏感波段下目標(biāo)種子的紫外吸光度數(shù)據(jù)，根據(jù)聚類圖上與假高粱組的圖形位置關(guān)系，判別目標(biāo)種子是否是假高粱。技術(shù)方案為ー種快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法，包括如下步驟(I)取目標(biāo)種子在有機(jī)溶劑中浸泡，取浸潰液；優(yōu)選的，浸潰液的制備方法為目標(biāo)種子與有機(jī)溶劑混合，15 30°C下浸泡2 3小吋，過濾；待鑒別種子與有機(jī)溶劑的用量比為Ig 50 500ml ;有機(jī)溶劑優(yōu)選為石油醚；
(2)步驟(I)的浸潰液在紫外分光光度計(jì)下檢測，以空白有機(jī)溶劑為對照，檢測在63個(gè)波段上的紫外吸收光度數(shù)據(jù)，與假高粱標(biāo)準(zhǔn)品的數(shù)據(jù)比對，判斷目標(biāo)種子是否為假高粱；所述的 63 個(gè)波段為:283、284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、342、349、354、362、366、369、379、384、385、387、390、399、400nm ；優(yōu)選的，根據(jù)上述63個(gè)敏感波段上的紫外吸收光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用聚類分析模塊，選擇模塊中歐氏距離作為距離測度，用離差平方和法作為聚類策略，生成假高粱和目標(biāo)種子相似關(guān)系的聚類分析圖；根據(jù)聚類圖上目標(biāo)種子與假高粱組的圖形位置關(guān)系，判別識別目標(biāo)種子是否是假高粱；優(yōu)選的，將待鑒定的目標(biāo)種子浸潰液在所述63個(gè)波段上的紫外吸收光度數(shù)據(jù)與近緣植物(高粱、黑高粱和蘇丹草)比對，判斷待鑒別的目標(biāo)種子是否為近緣植物；具體為應(yīng)用聚類分析模塊，選擇模塊中歐氏距離作為距離測度，用離差平方和法作為聚類策略，生成近緣植物和待鑒定目標(biāo)種子相似關(guān)系的聚類分析圖；根據(jù)聚類圖上目標(biāo)種子與近緣植物組的圖形位置關(guān)系，判別待鑒定的目標(biāo)種子是否為近緣植物；如果判斷目標(biāo)種子為近緣植物中的ー種，則判斷待鑒定的目標(biāo)種子不是假高粱。紫外吸光度的檢測方法是將上述浸潰液置于石英比色杯(優(yōu)選為Icm)中，以相應(yīng)溶劑做空白對照，在紫外分光光度計(jì)上掃描。波長范圍200 400nm ;狹縫Inm ;掃描速度0. 5s/SCAN，獲取不同波段上的紫外吸光度值。本發(fā)明的第三個(gè)方面，是公布了能夠鑒別假高粱與其近緣種種子的63個(gè)紫外吸收敏感波段，這些波段(nm)分別是 283、284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、342、349、354、362、366、369、379、384、385、387、390、399、400。本發(fā)明通過溶劑提取浸潰，獲取假高梁及近緣種植物的種子浸潰液，再檢測它們不同波段上的紫外吸光度值，通過方差分析進(jìn)ー步篩選出假高粱與近緣種在吸光度上存在顯著差異的敏感波段，再基于這些波段上的吸光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件生成假高粱及其需要鑒定的目標(biāo)物種的聚類分析圖，進(jìn)而分析鑒別，將假高粱與其近緣物種區(qū)分開，以鑒定目標(biāo)物種。
本發(fā)明利用有機(jī)溶劑浸潰待鑒定目標(biāo)物種的種子，基于63個(gè)敏感波段上的紫外吸光度數(shù)據(jù)，通過對比可以快速方便地鑒定目標(biāo)物種是否為假高粱；假高粱在這63個(gè)敏感波段上的差別顯著，很容易與近緣物種區(qū)別開來。如果檢測結(jié)果同高粱、黑高粱或蘇丹草一致，則可以立即排除目標(biāo)物種為假高粱的可能性，鑒定方法簡單，結(jié)果可靠，成本低，可避免因鑒定錯(cuò)誤造成的損失，在植物檢疫檢驗(yàn)中有重要意義。


圖I為實(shí)施例I假高粱與黑高粱的類聚分析圖
圖2為實(shí)施例2假高粱與高粱的類聚分析3為實(shí)施例3假高粱與蘇丹草的類聚分析4為基于63個(gè)敏感波段上紫外分光光度計(jì)吸光度作出的能夠識別假高粱與其他三個(gè)近緣種子的波譜圖，曲線自上而下依次為黑高粱、假高粱、高粱和蘇丹草。
具體實(shí)施例方式I)精密稱取假高粱與需要識別的近緣種子各3份，每份O. 2g，置50ml具塞錐形瓶中，分別加入20 50ml分析純石油醚，密塞，室溫放置，浸泡2. 5h，過濾，根據(jù)濾液情況作稀釋至100ml,置Icm石英比色杯中，以相應(yīng)溶劑做空白對照,在紫外分光光度計(jì)(unicamuv540型紫外分光光度計(jì))上掃描。波長范圍200 — 400nm;狹縫Inm;掃描速度0. 5s/SCAN，獲取200個(gè)不同波段上的紫外吸光度值。2)從步驟I)中得到的200個(gè)波長的吸光度數(shù)據(jù)中，選擇63個(gè)敏感波段(283、284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、
302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、342、349、354、362、366、369、379、384、385、387、390、399、400nm)上的吸光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用PC-0RD軟件中聚類分析模塊(Cluster Analysis),選擇模塊中歐氏距離(Euclidean)作為距離測度,用離差平方和法(Ward’ method)作為聚類策略，生成假高粱和需要鑒定物種相似關(guān)系的聚類分析圖。根據(jù)聚類圖上與假高粱組的圖形位置關(guān)系，判別識別對象是否是假高粱。以下通過實(shí)施例進(jìn)ー步說明本發(fā)明，但應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是示例性的，本發(fā)明并不局限于此。實(shí)施例I假高粱與黑高粱的區(qū)別稱取假高粱種子、以及需要鑒定的目標(biāo)物種(此處是黑高粱)各3份，每份O. 2g,加Λ 30ml分析純石油醚，在25°C下放置浸泡2. 5h，過濾，稀釋至100ml。將以上石油醚提取液置Icm石英比色杯中，以相應(yīng)溶劑做空白對照,在紫外分光光度計(jì)(unicam uv540型紫外分光光度計(jì))上掃描。波長范圍200— 400nm ;狹縫lnm;掃描速度0. 5s/SCAN，獲取283、
284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、302、
303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、
322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、342、349、354、362、366、369、379、384、385、387、390、399、400nm的吸光度數(shù)據(jù)(見附表)?；?3個(gè)敏感波段的6組紫外吸光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用生態(tài)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件PC-ORD中的聚類分析模塊，以歐氏距離為6組吸光度數(shù)據(jù)相似性測度，應(yīng)用離差平方和法作聚類策略，生成聚類圖如圖I所示，圖上清楚地能夠?qū)⒓俑吡?三組)與黑高粱區(qū)別開來。實(shí)施例2假高粱與高粱的區(qū)別
稱取假高粱種子、以及需要鑒定的目標(biāo)物種(此處是高粱)各3份，每份O. 2g,加入30ml分析純石油醚，在25°C下放置浸泡2. 5h，過濾，稀釋至100ml。將以上石油醚提取液置Icm石英比色杯中，以相應(yīng)溶劑做空白對照,在紫外分光光度計(jì)(unicam uv540型紫外分光光度計(jì))上掃描。波長范圍200 — 400nm;狹縫lnm;掃描速度0. 5s/SCAN，獲取283、
284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、302、
303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、
322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、342、349、354、362、366、369、379、384、385、387、390、399、400nm的吸光度數(shù)據(jù)(見附表)?；?3個(gè)敏感波段的6組紫外吸光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用生態(tài)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件PC-ORD中的聚類分析模塊，以歐氏距離為6組吸光度數(shù)據(jù)相似性測度，應(yīng)用離差平方和法作聚類策略，生成聚類圖如圖2所示，圖上清楚地能夠?qū)⒓俑吡?三組)與高粱區(qū)別開來。實(shí)施例3假高粱與蘇丹草的區(qū)別稱取假高粱種子、以及需要鑒定的目標(biāo)物種(此處是蘇丹草)各3份，每份O. 2g,加Λ 30ml純石油醚，在25°C下放置浸泡2.5h，過濾，稀釋至100ml。將以上石油醚提取液置Icm石英比色杯中，以相應(yīng)溶劑做空白對照,在紫外分光光度計(jì)(unicam uv540型紫外分光光度計(jì))上掃描。波長范圍200— 400nm ;狹縫lnm;掃描速度O. 5s/SCAN，獲取283、284、
285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、302、303、
304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、
323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、342、349、354、362、366、369、379、384、385、387、390、399、400nm的吸光度數(shù)據(jù)(見附表)。基于63個(gè)敏感波段的6組紫外吸光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用生態(tài)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件PC-ORD中的聚類分析模塊，以歐氏距離為6組吸光度數(shù)據(jù)相似性測度，應(yīng)用離差平方和法作聚類策略，生成聚類圖如圖3所示，圖上清楚地能夠?qū)⒓俑吡?三組)與蘇丹草區(qū)別開來。表I和表2分別為假高粱、高粱、蘇丹草和黑高粱種子石油醚提取液(浸潰液)在200-400nm波段及63個(gè)敏感波段上的吸光度數(shù)據(jù)。假高粱、高粱、蘇丹草和黑高粱種子石油醚提取液(浸潰液)基于63個(gè)敏感波段上的吸光度數(shù)據(jù)波譜圖如圖4所示，能將假高粱與其他3個(gè)近緣種子區(qū)別開。表I.假高粱、高粱、蘇丹草和黑高粱種子石油醚提取液在200_400nm波段上的吸
光度數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法，其特征在于，包括如下步驟 (I)取目標(biāo)種子在有機(jī)溶劑中浸泡提取，取浸潰液； (2 )步驟(I)的浸潰液在紫外分光光度計(jì)下檢測，以空白有機(jī)溶劑為對照，檢測在63個(gè)波段上的紫外吸收光度數(shù)據(jù)，與假高粱標(biāo)準(zhǔn)品的數(shù)據(jù)比對，判斷目標(biāo)種子是否為假高粱；所述的 63 個(gè)波段為:283、284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、300、301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、342、349、354、362、366、369、379、384、385、387、390、399、400nm。
2.權(quán)利要求I所述快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法，其特征在于，步驟(I)中所述浸潰液的制備方法為目標(biāo)種子與有機(jī)溶劑混合，15 30°C下浸泡2 3小時(shí)，過濾；待鑒別種子與石油醚的用量比為Ig 50 500ml。
3.權(quán)利要求I所述快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法，其特征在于，步驟(2)中根據(jù)所述63個(gè)波段上的紫外吸收光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用聚類分析模塊，選擇模塊中歐氏距離作為距離測度，用離差平方和法作為聚類策略，生成假高粱和目標(biāo)種子相似關(guān)系的聚類分析圖；根據(jù)聚類圖上目標(biāo)種子與假高粱組的圖形位置關(guān)系，判別識別目標(biāo)種子是否是假高粱。
4.權(quán)利要求I所述快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法，其特征在于，步驟(2)中的目標(biāo)種子浸潰液在所述63個(gè)波段上的紫外吸收光度數(shù)據(jù)與近緣植物比對，判斷目標(biāo)種子是否為近緣植物。
5.權(quán)利要求4所述快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法，其特征在于，所述的近緣植物為高粱、蘇丹草或黑高粱。
6.權(quán)利要求4或5所述快速鑒別假高粱及近緣植物種子的方法，其特征在于，根據(jù)所述63個(gè)波段上的紫外吸收光度數(shù)據(jù)，應(yīng)用聚類分析模塊，選擇模塊中歐氏距離作為距離測度，用離差平方和法作為聚類策略，生成近緣植物和目標(biāo)種子相似關(guān)系的聚類分析圖；根據(jù)聚類圖上目標(biāo)種子與近緣植物組的圖形位置關(guān)系，判別目標(biāo)種子是否為近緣植物；如果判斷目標(biāo)種子為近緣植物中的一種，則判斷目標(biāo)種子不是假高粱。
全文摘要
本發(fā)明提供一種快速、正確、鑒別假高粱與近緣植物種子的技術(shù)方法。通過溶劑提取浸漬，獲取假高梁及近緣種植物的種子浸漬液，再檢測特定敏感波段上的紫外吸光度值，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件生成假高粱及其需要鑒定的目標(biāo)物種的聚類分析圖，進(jìn)而分析鑒別，將假高粱與其近緣物種區(qū)分開，以鑒定目標(biāo)物種。鑒定方法簡單，結(jié)果可靠，成本低，可避免因鑒定錯(cuò)誤造成的損失，在植物檢疫檢驗(yàn)中有重要意義。
文檔編號G01N21/33GK102650594SQ20121015976
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者印麗萍, 婁玉霞, 郭水良 申請人:上海師范大學(xué)