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桂花树:红外光谱结合相关性分析对桂花病害叶的研究

作者:桂花王2022-02-10 00:30:07

  核心词:桂花树 红外 光谱 相关性 分析 桂花 病害  研究 
  在这五个区域中,在1750~1500cm-1区域和1200~700cm-1区域出现了较强的吸收峰,说明桂花叶的主要成分是蛋白质、多糖和脂类物质。四片叶片在1500~1200cm-1和1200~700cm-1范围内吸收峰的峰位、峰形和峰强度有很大差异,说明四片叶片中蛋白质和多糖的成分和/或含量有很大差异。
  1、表明该病影响桂花叶的化学成分和/或各成分的相对含量
  四种桂花叶样品的二阶导数光谱的相关系数不同,表明病害影响了桂花叶的化学成分和/或各成分的相对含量。桂花富含维生素、桂皮素、胡萝卜素、钙、磷、钾、锌和有机酸。栽培适应性广、产量高,是提高人民生活水平、促进经济发展、广泛分布的重要蔬菜作物之一。桂花叶采自玉溪市红塔区沿河镇。它们由农业技术人员鉴定并自然干燥。病叶取自病叶部位,正常叶取自与病叶相同或相似的部位。式中,a为正常叶片;B为叶霉病;C为晚疫病叶;D是煤污染病的叶子。所有光谱均以3425cm-1附近的吸收峰为参考进行归一化。在1750~1500cm-1的酰胺和脂质羰基振动区,不同叶片的二阶导数光谱差异很大,相关系数如表2所示。桂花正常叶片与三种病害叶片二阶导数光谱相关系数的差异表明,病害影响桂花叶片的成分和/或相对含量。同时,三种病害叶片二阶导数光谱的相关差异表明,不同病害对桂花叶片的成分和/或相对含量有不同的影响。传统的作物病害识别主要采用视觉方法,即根据植物的外部症状进行判断,这需要丰富的实践经验。同时,它也存在主观性强、误差大的缺点;更先进的检测方法包括病原体分离培养、显微形态学观察、分子生物学等。虽然上述方法可以准确地识别疾病,但过程复杂,操作繁琐,成本高。正常和患病叶片的红外光谱如图1所示,主要吸收峰如表1所示。正常叶和煤污染叶、叶霉病叶和晚疫病叶的光谱差别不大。它们只能通过几个特征吸收峰来区分。为了更客观、全面地区分它们,分析它们的相似性,分别对四个样品在1750~1500cm-1和1200~900cm-1处的二阶导数光谱进行了相关分析。因此,利用红外光谱结合相关分析可以鉴别不同的桂花病叶。从表3可以看出,在这个范围内,不同叶片的二阶导数光谱也非常不同。
  2、叶霉病与晚疫病和煤尘叶的相似性较好
  叶霉病与晚疫病和煤尘叶的相似性较好,相关系数分别为0.802和0.858。其他叶片的二阶导数光谱相关性较差,相关系数小于0.800。正常叶片和晚疫病叶片之间的最差值仅为0.614,表明该病改变了桂花叶片中糖的组成和/或相对含量。桂花又名番茄,是茄科和茄属一年生或多年生草本植物。该光谱仪是PE公司生产的前沿傅里叶变换红外光谱仪。它配备了DTGs探测器。扫描次数为16次,扫描范围为4000~400cm-1,分辨率为4cm-1,光谱数据采用omnic80软件处理,桂花树数据相关性分析采用spss180软件,为了便于比较,将光谱分为五个区域。在3700~3000cm-1范围内,在羟基和蛋白质酰胺带的-NH伸缩振动3424cm-1附近有一宽吸收峰;3000~2800cm-1是甲基和亚甲基的伸缩振动区,表明脂肪化合物中甲基的反对称伸缩振动区和对称伸缩振动区在2926和2850cm-1附近有吸收峰;在1750~1500cm-1酰胺和羰基振动区,1738cm-1峰属于脂质羰基伸缩振动,1636cm-1附近的吸收峰主要来自蛋白质酰胺带的C=O伸缩振动,1545cm-1附近的吸收峰属于蛋白质酰胺带的N-H弯曲振动和C-N拉伸振动吸收;1500~1200cm-1主要是蛋白质、木质素、脂肪酸和多糖的混合振动区。1440~1370cm-1附近的宽吸收峰主要是受氧原子和氮原子影响的甲基和亚甲基的对称弯曲振动,以及蛋白质、木质素和纤维素中的CH3剪切振动,1250cm-1附近的吸收峰主要来自蛋白质酰胺带的C-N拉伸振动和N-H变形振动吸收;1200~700cm-1主要是多糖和糖异构体的吸收区。
  3、在该范围内
  在这一范围内,正常叶片的光谱在1147、1095、1076和1052cm-1之间出现了14个阶梯状增强峰,而煤炭污染病的叶片显示了三个阶梯状增强峰,分别位于1151、1076和1043cm-1附近,而叶霉病和晚疫病的叶片仅出现一个峰,结果表明,该病害降低了桂花叶片中多糖的组成和含量,尤其是叶霉病和晚疫病、黄枝孢菌和疫霉等病原菌。从表2可以看出,该范围内正常叶片和叶霉菌叶片的二阶导数光谱相似性很高,相关系数为0.906,而晚疫病和煤污染叶片的二阶导数光谱相似性较差,相关系数仅为0.680,表明该病改变了桂花叶中蛋白质和脂类物质的组成和/或相对含量。在生产过程中,许多生物和非生物因素会导致桂花植株感染各种病害,影响桂花的产量和品质。本研究基于FTIR技术和相关分析,研究了桂花正常叶片、晚疫病、叶霉病和煤污染的红外光谱,讨论和比较了不同叶片所含化学信息的差异,并从不同光谱区域进行了相关分析,为桂花病害的研究提供参考。
  4、从图1可以看出
  从图1可以看出,三种病叶的主要光谱峰与正常叶相似,最强的是O-H和N-H伸缩振动叠加峰。虽然正常叶片和病叶的原始红外光谱在蛋白质和多糖的特征吸收带上有所不同,但差异不明显。二阶导数相关分析表明,1750~1500cm-1和1200~900cm-1之间存在显著差异。从背景光谱中减去所有光谱,并使用omnic80软件进行自动基线校正、自动平滑和自动归一化。第二个强吸收峰出现在多糖吸收区。
  5、晚疫病和煤污染的吸收峰分别为1051
  正常叶片、叶霉病、晚疫病和煤污染的吸收峰分别为1051、1101、1076和1043cm-1。
  6、相应的吸收强度比a/a值分别为0.727
  相应的吸收强度比a/a值分别为0.727、0.591、0.719和0.515,表明病叶蛋白质相对含量增加,糖相对含量降低;在1548cm-1附近的酰胺带吸收峰处,只有正常叶片出现肩部峰,出现在病叶中,表明病叶中含有的大部分酰胺是三级酰胺;在1500~1200cm-1的吸收范围内,正常叶片呈现由四个小吸收峰组成的梯次峰,强度依次增强,在922cm-1处有一个小肩峰。在该范围内,煤污染叶片的最强吸收峰为双峰,强度相当,而叶霉病和晚疫病只有一个吸收峰,分别位于1102和1076cm-1。煤污染叶片与叶霉病和晚疫病叶片不同;同时,由于叶霉病叶在1318cm-1处有一个肩峰,而晚疫病叶没有,因此这些特征可用于区分叶霉病叶和晚疫病叶。
  7、结果表明
  结果表明,傅里叶变换红外光谱法能快速、方便地鉴别桂花叶病害类型,研究病害对桂花叶主要物质成分的影响。目前,我国蔬菜生产中普遍存在盲目、随意使用农药的现象,影响产品质量,与我国发展绿色农业的目标不符。主要原因是无法及时准确地识别病虫害,判断其危害程度。近年来,傅
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