基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法技术

本发明专利技术公开了一种基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，先选取待筛选化学调控剂，并以作物幼苗根系发育特征参数为基础，对作物幼苗在待筛选化学调控剂以及污染条件下进行短期暴露实验，确定靶向目标；然后选取临界阈值分别对待筛选化学调控剂对作物幼苗根系的每项靶向目标的调节作用进行分类，得到临界阈值集；并确定各靶向目标的贡献度，得到靶标贡献度集；接着得出每项靶向目标的每类调节作用的分段函数；将每项靶向目标的每类调节作用的分段函数的计算结果组成单靶标不确定性矩阵；将靶标贡献度集与靶标不确定性矩阵相乘，并根据两者相乘的结果选取合适的化学调控剂。解决了现有化学调控剂筛选方法的效果不理想的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法
本专利技术属于作物化学调控
，涉及一种基于作物幼苗根系发育参数的污染暴露条件下的化学调控剂的筛选方法。
技术介绍
随着世界人口和工业的发展，环境问题所导致的粮食安全问题日益凸显。作物化学调控剂是指人们为了使作物朝着预期方向或目标生长而采取的一系列调控手段。传统农业生产激素通常通过水、肥、光、热等条件提升农产品品质，而作物化学调控则更加注重内在因素的刺激，如植物激素调控。化学调控被广泛施用于污染的耕地，以降低作物对污染物的吸收，缓解污染物对作物产生的毒性，提高作物品质和产量。在污染耕地上应用化学调控剂，需要进行大量土培试验，并通过视觉感知来观察植物对环境胁迫的生理反应(如参数的增加或降低)，将多个化学调控剂进行一一对比对比和优选，并以某几个参数为依据选择效果较好的化学调控剂，由于生理反应的复杂性，通过这种方法筛选出的化学调控剂在实际应用时效果不理想，费时费力，筛选效率低且成本较高。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，以解决现有化学调控剂筛选方法的效果不理想的问题，以及现有化学调控剂筛选方法费时费力、筛选效率低、成本高的问题。本专利技术实施例所采用的技术方案是，基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，按照如下步骤进行：步骤S1、选取待筛选化学调控剂，并以作物幼苗根系发育特征参数为基础，运用植物毒理学研究方法，对作物幼苗在待筛选化学调控剂以及污染条件下进行短期暴露实验，并选取能够反应待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育影响程度的根系发育特征参数作为靶向目标；步骤S2、结合步骤S1的短期暴露实验数据，选取临界阈值分别对待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗根系的每项靶向目标的调节作用进行分类，得到临界阈值集；并根据待筛选化学调节剂对靶向目标的影响大则该靶向目标贡献度大的原则，确定各靶向目标的贡献度，得到靶标贡献度集；步骤S3、将步骤S1的短期暴露实验数据中作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值，和与该靶向目标对应的每类调节作用在临界阈值集中对应的临界阈值进行比对，并根据比对结果对每项靶向目标的每类调节作用进行分段表示，得出每项靶向目标的每类调节作用的分段函数；步骤S4、先将每项靶向目标的每类调节作用的分段函数的计算结果组成一个n行m列的矩阵，得到单靶标不确定性矩阵，其中，单靶标不确定性矩阵中每个元素表示第i个靶向目标的第j类调节作用的分段函数计算结果，n与靶向目标数对应一致，m与调节作用类别数对应一致；步骤S5、将靶标贡献度集与靶标不确定性矩阵相乘，并根据两者相乘的结果得出待筛选化学调控剂在污染暴露条件下对作物幼苗根系发育的调节结果，并依据该调节结果从待筛选化学调控剂中选取合适的化学调控剂。进一步的，所述步骤S1的具体实现过程如下：首先选取待筛选化学调控剂，并分别将作物幼苗暴露于含有污染物以及一种待筛选化学调控剂的溶液中3天，然后分析作物幼苗根系发育特征参数，确定待筛选化学调控剂对作物幼苗根系各发育特征参数的影响程度；然后依据短期暴露实验中待筛选化学调控剂对作物幼苗根系各发育特征参数的影响程度，选取能够反应待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育影响程度的根系发育特征参数，并将其作为靶向目标。进一步的，所述步骤S2中选取临界阈值对待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗根系的每项靶向目标的调节作用进行分类的实现过程如下：首先，选取对照组作物幼苗，并将对照组作物幼苗在污染条件下进行短期暴露实验，将对照组作物幼苗暴露于含有污染物的溶液中3天后测量每棵对照组作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值，并将所有对照组作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值的平均值作为对照组作物幼苗根系的每一项靶向目标的指标值Control，同时依据所有对照组作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值计算得出对照组作物幼苗根系的每一项靶向目标的指标值标准差SD；最后，采用Control+SD、Control、Control-SD分别作为临界阈值对待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗的每项靶向目标的调节作用进行分类，得到临界阈值集。进一步的，所述步骤S3中将待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗的每项靶向目标的调节作用分为存在消极调节作用、无调节作用、存在积极调节作用三类，具体实现过程如下：在步骤S1的短期暴露实验数据中，如果待筛选化学调控剂作用下作物幼苗根系的靶向目标的指标值<Control-SD，则认为污染暴露条件下该待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育存在消极调节作用；如果待筛选化学调控剂作用下作物幼苗根系的靶向目标的指标值＝Control，则认为污染暴露条件下该待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育无调节作用；如果待筛选化学调控剂作用下作物幼苗根系的靶向目标的指标值>Control+SD，则认为污染暴露条件下该待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育存在积极调节作用，进而得到临界阈值集，临界阈值集中每个元素表示第i个靶向目标的第j类调节作用的临界阈值。进一步的，所述待筛选化学调控剂作用下作物幼苗根系的靶向目标的指标值大于Control-SD且小于Control时，以及其大于Control且小于Control-SD时，均认为污染暴露条件下当前待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育无调节作用。进一步的，所述步骤S3中各靶向目标的贡献度按照下式计算：Ii＝Ci/Ui；其中，wi为第i个靶向目标的贡献度，Wi为第i个靶向目标的初始贡献度；Ui为第i个靶向目标对应的平均临界阈值，Ui,j为第i个靶向目标的第j类调节作用对应的临界阈值，m＝3；Ii表示第i个靶向目标的响应值超过其平均临界阈值的倍数，为所有靶向目标的响应值超过其平均临界阈值的倍数之和；Ci为第i个靶向目标的响应值，即待筛选化学调控剂作用作物幼苗后第i个靶向目标的实际靶向目标的指标值；分别对n个靶向目标的贡献度进行计算，得到一个1×n阶的靶向目标靶标贡献集A＝(w1,w2,…,wi…,wn)。进一步的，所述步骤S4建立了如下分段函数，得到靶向目标的服从度：消极调节作用的分段函数，即j表示消极调节作用：无调节作用的分段函数，即j表示无调节作用：积极调节作用的分段函数，即j表示积极调节作用：其中，ri,j为第i个靶向目标第j类调节作用的服从度，其为一个m维的行向量。进一步的，所述步骤S5中的靶标不确定性矩阵，是用所有靶向目标的服从度组成一个n维的列向量得到的n行m列的矩阵，其与靶标贡献度集相乘得到不确定性参考向量B；所述步骤S5根据靶标贡献度集与靶标不确定性矩阵相乘的结果得出待筛选化学调控剂在污染暴露条件下对作物幼苗根系发育的调节结果，是先识别出不确定性参考向量B的最大值，并依据临界阈值集得出该最大值对应的调节作用类别，并将该调节作用作为当前待筛选化学调控剂在污染暴露条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，其特征在于，按照如下步骤进行：/n步骤S1、选取待筛选化学调控剂，并以作物幼苗根系发育特征参数为基础，运用植物毒理学研究方法，对作物幼苗在待筛选化学调控剂以及污染条件下进行短期暴露实验，并选取能够反应待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育影响程度的根系发育特征参数作为靶向目标；/n步骤S2、结合步骤S1的短期暴露实验数据，选取临界阈值分别对待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗根系的每项靶向目标的调节作用进行分类，得到临界阈值集；并根据待筛选化学调节剂对靶向目标的影响大则该靶向目标贡献度大的原则，确定各靶向目标的贡献度，得到靶标贡献度集；/n步骤S3、将步骤S1的短期暴露实验数据中作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值，和与该靶向目标对应的每类调节作用在临界阈值集中对应的临界阈值进行比对，并根据比对结果对每项靶向目标的每类调节作用进行分段表示，得出每项靶向目标的每类调节作用的分段函数；/n步骤S4、先将每项靶向目标的每类调节作用的分段函数的计算结果组成一个n行m列的矩阵，得到单靶标不确定性矩阵，其中，单靶标不确定性矩阵中每个元素表示第i个靶向目标的第j类调节作用的分段函数计算结果，n与靶向目标数对应一致，m与调节作用类别数对应一致；/n步骤S5、将靶标贡献度集与靶标不确定性矩阵相乘，并根据两者相乘的结果得出待筛选化学调控剂在污染暴露条件下对作物幼苗根系发育的调节结果，并依据该调节结果从待筛选化学调控剂中选取合适的化学调控剂。/n...

【技术特征摘要】
1.基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
步骤S1、选取待筛选化学调控剂，并以作物幼苗根系发育特征参数为基础，运用植物毒理学研究方法，对作物幼苗在待筛选化学调控剂以及污染条件下进行短期暴露实验，并选取能够反应待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育影响程度的根系发育特征参数作为靶向目标；
步骤S2、结合步骤S1的短期暴露实验数据，选取临界阈值分别对待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗根系的每项靶向目标的调节作用进行分类，得到临界阈值集；并根据待筛选化学调节剂对靶向目标的影响大则该靶向目标贡献度大的原则，确定各靶向目标的贡献度，得到靶标贡献度集；
步骤S3、将步骤S1的短期暴露实验数据中作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值，和与该靶向目标对应的每类调节作用在临界阈值集中对应的临界阈值进行比对，并根据比对结果对每项靶向目标的每类调节作用进行分段表示，得出每项靶向目标的每类调节作用的分段函数；
步骤S4、先将每项靶向目标的每类调节作用的分段函数的计算结果组成一个n行m列的矩阵，得到单靶标不确定性矩阵，其中，单靶标不确定性矩阵中每个元素表示第i个靶向目标的第j类调节作用的分段函数计算结果，n与靶向目标数对应一致，m与调节作用类别数对应一致；
步骤S5、将靶标贡献度集与靶标不确定性矩阵相乘，并根据两者相乘的结果得出待筛选化学调控剂在污染暴露条件下对作物幼苗根系发育的调节结果，并依据该调节结果从待筛选化学调控剂中选取合适的化学调控剂。


2.根据权利要求1所述的基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，其特征在于，所述步骤S1的具体实现过程如下：
首先选取待筛选化学调控剂，并分别将作物幼苗暴露于含有污染物以及一种待筛选化学调控剂的溶液中3天，然后分析作物幼苗根系发育特征参数，确定待筛选化学调控剂对作物幼苗根系各发育特征参数的影响程度；
然后依据短期暴露实验中待筛选化学调控剂对作物幼苗根系各发育特征参数的影响程度，选取能够反应待筛选化学调控剂对作物幼苗根系发育影响程度的根系发育特征参数，并将其作为靶向目标。


3.根据权利要求1所述的基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，其特征在于，所述步骤S2中选取临界阈值对待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗根系的每项靶向目标的调节作用进行分类的实现过程如下：
首先，选取对照组作物幼苗，并将对照组作物幼苗在污染条件下进行短期暴露实验，将对照组作物幼苗暴露于含有污染物的溶液中3天后测量每棵对照组作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值，并将所有对照组作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值的平均值作为对照组作物幼苗根系的每一项靶向目标的指标值Control，同时依据所有对照组作物幼苗根系的每项靶向目标的指标值计算得出对照组作物幼苗根系的每一项靶向目标的指标值标准差SD；
最后，采用Control+SD、Control、Control-SD分别作为临界阈值对待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗的每项靶向目标的调节作用进行分类，得到临界阈值集。


4.根据权利要求1～3任一项所述的基于根系发育参数的污染暴露下化学调控剂的筛选方法，其特征在于，所述步骤S3中将待筛选化学调控剂在污染条件下对作物幼苗的每项靶向目标的调节作用分为存在消极调节作用、无调节作用、存在积极调节作用三类，具体实现过程如下：在步骤S1的短期暴露实验数据中，如果待筛选化学调控剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：于晓章，冯宇希，林钰涓，
申请(专利权)人：桂林理工大学，
类型：发明
国别省市：广西;45