近紅外光譜分析技術(shù)在轉(zhuǎn)基因水稻識別和高油棉籽篩選中的應(yīng)用研究
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《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2014年
近紅外光譜分析技術(shù)在轉(zhuǎn)基因水稻識別和高油棉籽篩選中的應(yīng)用研究
于燕波
【摘要】:轉(zhuǎn)基因生物良種培育是生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重大突破與應(yīng)用,對于保證我國糧食安全,積極應(yīng)用高新技術(shù)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展是一項重要嘗試。但是,由于轉(zhuǎn)基因生物存在潛在的生物安全風(fēng)險,需要加強和認(rèn)真研究轉(zhuǎn)基因生物的安全風(fēng)險與管理措施,為此研發(fā)出快速方便和環(huán)境友好的轉(zhuǎn)基因安全檢測技術(shù),對于推廣應(yīng)用和強化轉(zhuǎn)基因生物的安全管理具有重要意義。水稻是我國的主要糧食作物,已有成功的轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育的水稻優(yōu)良品種。本研究選用了來源于法國、美國、荷蘭的TP309、中作321和日本晴三個品種六種轉(zhuǎn)基因類型的47個轉(zhuǎn)基因水稻材料,分別于2009年、2010年在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊試驗站種植,在水稻抽穗期檢測葉片,并檢測成熟的種子,獲得了近紅外漫反射光譜(葉片光譜530份,單粒種子樣本光譜1500份,多種子樣本光譜80份),對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了因子化法和定性偏最小二乘法的多品種、多轉(zhuǎn)基因類型的轉(zhuǎn)基因鑒定和基于(目標(biāo))主成分及Fisher準(zhǔn)則的有監(jiān)督模式的二重降維投影相似性分析。另外,論文還選用來源于不同棉花產(chǎn)區(qū)(包括陸地棉和海島棉)棉花材料的棉籽145個,建立了棉籽含油量近紅外定量測定模型,對棉籽含油量進(jìn)行了相似性分析和定量分析相結(jié)合的高油棉籽篩選研究。 主要研究結(jié)果如下: (1)采用DPLS方法建立了中作321、TP309和日本晴的水稻葉片、多種子樣本、單粒種子樣本近紅外光譜品質(zhì)預(yù)測模型,模型的平均識別正確率為86.51%、97.1%和91.55%,結(jié)果表明基于DPLS的近紅外光譜分析技術(shù)可實現(xiàn)水稻品質(zhì)的葉片鑒別、多種子樣本鑒別和單粒種子鑒別。 (2)采用DPLS方法建立了中作321、TP309和日本晴的水稻葉片和種子近紅外光譜轉(zhuǎn)基因識別模型。在單粒種子轉(zhuǎn)基因識別中,中作321和日本晴轉(zhuǎn)基因識別模型的識別正確率均達(dá)到100%,TP309的轉(zhuǎn)基因識別模型識別正確率為93.4%,由此可見近紅外光譜可實現(xiàn)水稻單粒種子樣本的轉(zhuǎn)基因識別。 (3)對相同轉(zhuǎn)基因事件的同種水稻單粒種子光譜進(jìn)行相似性分析,研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)δ-OAT基因、P5CS基因的中作321與親本對照差異明顯,根據(jù)已有研究報道推測轉(zhuǎn)δ-OAT基因、轉(zhuǎn)P5CS基因的樣本與親本對照比較脯氨酸含量顯著增加,部分農(nóng)藝性狀有變化。正是由于這種差異使得通過近紅外技術(shù)識別轉(zhuǎn)基因具有一定的可行性。對相同轉(zhuǎn)基因不同插入位點的同種水稻種子進(jìn)行轉(zhuǎn)基因鑒別,發(fā)現(xiàn)插入不同位點TPS1基因的中作321基因表達(dá)性狀差異不明顯。 (4)運用近紅外漫反射技術(shù)研究快速預(yù)測水稻種子蛋白質(zhì)和千粒重的方法,運用近紅外漫反射技術(shù)研究快速、準(zhǔn)確預(yù)測棉籽含油量的方法。所建棉籽含油量預(yù)測模型:分析譜區(qū)為8848.2cm-1~5442.4cm-1,光譜預(yù)處理方法為一階導(dǎo)數(shù)+散射校正。模型采用內(nèi)部交叉驗證,建模集相關(guān)系數(shù)(r)為0.96,校正標(biāo)準(zhǔn)差(RMSECV)為1.13。對所建棉籽含油量預(yù)測模型進(jìn)行外部驗證,棉籽含油量預(yù)測模型檢驗集相關(guān)系數(shù)r高達(dá)0.98,預(yù)測相對誤差小于5%。 (5)運用近紅外漫反射技術(shù)實現(xiàn)高油棉籽的無損篩選具有一定的可行性。通過PPF PCA方法建立了高油棉籽篩選的投影模型,實現(xiàn)有監(jiān)督模式的二重降維,達(dá)到直觀反映不同含油量的樣品相似關(guān)系高低的目的,為高油棉籽的無損篩選提供了參考。
【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號】:S511;S562
【目錄】:
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8 杜紅方;轉(zhuǎn)基因水稻作為肉仔雞日糧原料的安全性評價[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2006年
9 蘇軍;淀粉合成相關(guān)基因轉(zhuǎn)化秈型雜交稻親本及育種利用研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2005年
10 梁本國;轉(zhuǎn)細(xì)胞凋亡抑制基因水稻抗紋枯病和爛秧病研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年
中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 王紫萱;轉(zhuǎn)基因水稻轉(zhuǎn)育雜交稻親本及其快速檢測技術(shù)的研究[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年
2 楊振泉;新城疫病毒融合蛋白在轉(zhuǎn)基因水稻中的表達(dá)[D];揚州大學(xué);2004年
3 白潔;含有pWaxy::Gt1構(gòu)建轉(zhuǎn)基因水稻的表達(dá)分析[D];上海師范大學(xué);2011年
4 張亞洲;轉(zhuǎn)DREB1A基因水稻耐鹽抗旱性鑒定及生理生化分析[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年
5 王興穩(wěn);反義Waxy基因在轉(zhuǎn)基因水稻中的遺傳表達(dá)及其對稻米品質(zhì)與產(chǎn)量的影響[D];揚州大學(xué);2002年
6 秦崇濤;轉(zhuǎn)基因水稻中Bt蛋白ELISA檢測方法的建立及檢測[D];福建農(nóng)林大學(xué);2002年
7 渠開山;富陽地區(qū)稻田雜草及抗除草劑水稻99-1bar基因漂移評價研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2004年
8 張欣;轉(zhuǎn)幾丁質(zhì)酶和葡聚糖酶雙價基因的水稻對土壤指示動物的生態(tài)學(xué)影響[D];中國科學(xué)院研究生院(上海生命科學(xué)研究院);2004年
9 郭艷芹;我國轉(zhuǎn)基因科研投資的經(jīng)濟(jì)效益評估[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年
10 仇明;結(jié)實期水分脅迫對C_4轉(zhuǎn)基因水稻產(chǎn)量的影響及其生理的研究[D];揚州大學(xué);2004年
本文關(guān)鍵詞:近紅外光譜分析技術(shù)在轉(zhuǎn)基因水稻識別和高油棉籽篩選中的應(yīng)用研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
,本文編號:153245
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