【摘要】：辣椒(Capsicum annuum L.)是世界上一種重要的蔬菜,尤其是在亞洲和南美國家。當(dāng)前,辣椒育種家都致力于尋找和培育早熟、高產(chǎn)、抗逆、抗病、優(yōu)質(zhì)的辣椒新品種,從而推動現(xiàn)代辣椒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)首先取決于辣椒種質(zhì)資源的研究,其中抗病性、品質(zhì)的研究一直是辣椒育種工作的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的分析方法常常費(fèi)時費(fèi)力、成本高、過程繁瑣,因此,尋找一種更加快捷高效的分析方法顯得尤為重要。高光譜成像技術(shù)由于其準(zhǔn)確、快速、無損的特點(diǎn),在農(nóng)作物病害和品質(zhì)檢測方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以辣椒為研究對象,探索基于高光譜成像技術(shù)的辣椒疫病和品質(zhì)分析研究,為后續(xù)的辣椒精準(zhǔn)育種和高通量種質(zhì)資源篩選提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。主要研究成果如下:(1)選擇了不同辣椒疫病抗病性的六種辣椒品種,基于高光譜成像技術(shù)建立了穩(wěn)健的辣椒疫病早期診斷模型。通過遺傳-偏最小二乘法結(jié)合相關(guān)性分析得到5個特征波長(550 nm、670 nm、722 nm、760 nm和800 nm);通過Pearson相關(guān)性分析篩選出八個特征植被指數(shù),包括疾病水分脅迫指數(shù)、增強(qiáng)型植被指數(shù)、綠度指數(shù)、綠色植被指數(shù)、氮反射指數(shù)、光化學(xué)植被指數(shù)、紅邊植被脅迫指數(shù)、三角形植被指數(shù)。采用支持向量機(jī)分別基于全譜、全部植被指數(shù)、特征波長、特征植被指數(shù)建立健康和染病未顯癥辣椒樣本的分類模型。其中,分類效果最佳的模型為基于特征植被指數(shù)建立的分類模型,在接種后第5天,健康和染病未顯癥樣本的診斷準(zhǔn)確率達(dá)91.25%。該結(jié)果表明在接種后第5天就可以通過高光譜成像技術(shù)很好地區(qū)分出健康和染病未顯癥的辣椒樣本。(2)選擇了不同感病程度的辣椒樣本,基于高光譜成像技術(shù)建立了穩(wěn)健的辣椒疫病三級感病程度分級模型。采用極限學(xué)習(xí)機(jī)、K最鄰近判別法、支持向量機(jī)分別基于全譜、特征波長、特征植被指數(shù)建立辣椒疫病三級感病程度的分級模型。其中,基于特征波長與基于特征植被指數(shù)所建立的三級感病程度分級模型的分類效果相當(dāng),三級感病程度的分級準(zhǔn)確率達(dá)99.75%。該結(jié)果同時驗(yàn)證了本研究篩選出的特征波長和特征植被指數(shù)對于辣椒疫病抗病性研究的普適性,即不僅適用于辣椒疫病的早期診斷模型,也適用于辣椒疫病感病程度的分級模型。(3)選擇了不同成熟時期、不同辣度的辣椒果實(shí),基于高光譜成像技術(shù)建立了辣椒品質(zhì)指標(biāo)檢測模型及品質(zhì)兩級分級模型。探明了不同辣度品種辣椒成熟過程中辣椒素類物質(zhì)含量的變化規(guī)律,即低辣度品種的辣椒素類物質(zhì)含量在果實(shí)從綠色變?yōu)榧t色的成熟過程中增加,而高辣度品種的辣椒素類物質(zhì)含量則在初期先增加,到綠熟期略有下降,隨后在變色期又逐漸增加。采用連續(xù)投影算法、競爭性自適應(yīng)加權(quán)采樣法和遺傳-偏最小二乘法選擇最優(yōu)波長,再分別基于全譜和特征波長建立偏最小二乘法、最小二乘支持向量機(jī)、極限學(xué)習(xí)機(jī)、徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的品質(zhì)檢測和品質(zhì)兩級分級模型。其中,極限學(xué)習(xí)機(jī)結(jié)合連續(xù)投影算法的方法對辣椒素、二氫辣椒素和含水量的檢測效果最好,預(yù)測集的相關(guān)系數(shù)分別為0.83、0.80和0.93,預(yù)測集的均方根誤差分別為0.0156 g kg~(-1)、0.0168 g kg~(-1)和0.58%;徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合連續(xù)投影算法的方法對低辣度和高辣度辣椒果實(shí)的分類精度最高,達(dá)98.00%。本實(shí)驗(yàn)還分別得到了完整和切開的辣椒果實(shí)可視化分布圖,從圖上可以清楚地觀察到辣椒素類物質(zhì)在辣椒果實(shí)各部位的積累分布情況。這些結(jié)果表明基于高光譜成像技術(shù)可建立一種快速、無損的在線辣椒品質(zhì)檢測和品質(zhì)分級方法,這對辣椒產(chǎn)業(yè)具有一定的借鑒意義。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S436.418
【圖文】：

12圖 2-1 六種不同抗病性的辣椒幼苗-1 Six cultivars of chili peppers different in resistance to phyto

六種不同品質(zhì)的辣椒果實(shí)Figure2-2Sixcultivarsofchilipepperfruitswithdifferentqualities

圖 2-3 辣椒果實(shí)的四個成熟時期-3 Four ripening stages of chili peppers (DAA = days after ant擇的辣椒果實(shí)都是在開花后 20 天開始采收，此外 6。辣椒果實(shí)從一個成熟階段到另一個成熟階段的轉(zhuǎn)變

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7 葉e

本文編號：2807086