一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法技术

本发明专利技术涉及植物生理、栽培、育种以及生产领域，具体涉及一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，该方法包括以下步骤：对植物叶片的叶绿素荧光诱导动力学参数与叶片SPAD值进行线性回归分析，建立线性回归模型，选取R

【技术实现步骤摘要】
一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法
本专利技术涉及植物生理、栽培、育种以及生产领域，具体涉及一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法。
技术介绍
叶绿素含量是植物叶片重要的生理指标，在植物栽培，生理以及育种等研究领域均广泛使用。目前使用的测量植物叶绿素含量的方法主要由以下几种：(1)通过破坏性取样，提取叶绿素进行测定，该方法的优点是可以直接准确获得叶绿素a、叶绿素b的含量。缺点是需要破坏性取样，并且需要取样，提取，测定，过程繁琐，只能获得单一指标，无法获得叶片其它光合相关生理指标。(2)通过叶绿素仪如SPAD-502测定，该方法的优点是可以无损伤测定叶片叶绿素的相对含量，缺点是获得的是相对值，并且通过该种仪器测定只能获得单一指标，无法获得叶片其它光合相关生理指标。(3)通过叶片光谱特征估算叶绿素含量，该方法的优点是可以无损伤测定小麦叶片的叶绿素的相对含量，缺点是获得得是相对值，且只能获得单一指标，无法获得叶片其它光合相关生理指标。虽然目前已存在无损伤测定叶绿素含量的方法，但是均存在获取指标单一的问题，不利于科研效率得提高。叶绿素荧光已经广泛应用于植物研究领域，通过叶绿素荧光技术可以获得大量反应叶片光合作用和光合电子传递状态的指标。但是目前还没有通过叶绿素荧光技术测定叶绿素含量得方法。
技术实现思路
本专利技术为解决现有无损伤测定叶绿素含量的方法只能获取叶绿色相对含量这一单一指标的问题，提供一种通过叶绿素荧光技术来估算小麦叶片的叶绿素含量的方法，该方法可以实现叶片叶绿素含量和其他多种生理指标的同步测定，从而提高工作效率。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，包括以下步骤：对植物叶片的叶绿素荧光诱导动力学参数与叶片SPAD值进行线性回归分析，建立线性回归模型，选取R2最高的线性回归模型并进行模型验证。作为优选方案，先对叶绿素荧光诱导动力学参数分别与对应的叶片SPAD值做相关性分析，按照相关性高低排序，从相关性最高的开始选取若干个叶绿素荧光诱导动力学参数，并将其与对应的叶片SPAD值进行线性回归分析。作为优选方案，所述叶绿素荧光诱导动力学参数包括从叶绿素荧光诱导动力学曲线上直接获得的参数、比活性参数、量子产额或能量分配比率、反应中心的密度、性能指数。作为更为优选的，所述叶绿素荧光诱导动力学参数包括：Fm、Fo、Area、t(Fm)、Wk、VJ、VI、ψO、δRo、Sm、Mo、N、ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC、ABS/CSo、TRo/CSo、ETo/CSo、DIo/CSo、RC/CSo、ABS/CSm、TRo/CSm、ETo/CSm、DIo/CSm、RC/CSm、PIabs、PItatal、VIP作为优选方案，连续6天使用叶绿素计测定叶片的SPAD值，同时使用非调制式叶绿素荧光仪测定叶片的叶绿素荧光诱导动力学曲线。作为优选方案，选取第0天、2天、4天和1天、3天、5天测定的数据分别作为线性回归模型建立用的建模集和模型验证的验证集。作为优选方案，对第0天、2天、4天测得的叶绿素荧光诱导动力学参数分别与对应的SPAD值做相关性分析，按照相关性高低排序，从相关性最高的开始选取若干个叶绿素荧光诱导动力学参数，对选取的叶绿素荧光诱导动力参数与SPAD值进行线性回归分析，建立线性回归模型，选取R2最高的线性回归模型，使用第1天、3天、5天的测定数据对获得的线性模型进行验证。本申请采用小麦为具体实施例用植物。其所述线性回归模型为y＝18.553+0.001x，其中y表示叶片叶绿素的相对含量，x表示RC/CSm，其中VJ＝(F2ms-Fo)/(Fm-Fo)，Mo＝4(F300μs-Fo)/(Fm-Fo)，ABS/CSm＝Fm，Fm表示暗适应后照光所达到的最大荧光强度，Fo表示叶绿素荧光诱导动力学曲线20μs的荧光强度；Fv＝(Fm-Fo)表示达到Fm时的可变荧光强度；F2ms表示叶绿素荧光诱导动力学曲线J点处，即暗适应后照光2ms的荧光强度；F300μs表示在暗适应后照光300μs时的荧光强度。上述方法可用于抗衰老小麦品种的鉴定。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：1、利用本专利技术方法，在测定叶绿素荧光参数的同时，可以简单快速的获得对应叶片叶绿素的相对含量，而不用再通过其他仪器设备单独测定。可以大幅度提高工作效率。2、在具有叶绿素荧光仪的情况下，可以不用再购置其他仪器来测定叶绿素含量，从而可以节约成本。3、采用本专利技术方法发现，叶片叶绿素相对含量与叶绿素荧光诱导动力学曲线多个时间点的荧光值均有显著相关性，相关系数最大为0.757，所获得的线性回归模型的R2为0.416，验证模型的R2为0.582，远小于前人基于叶片光谱特征的SPAD回归模型。使用叶绿素荧光诱导动力学参数进行相关性分析，相关系数和精度都得到了显著提高，相关系数最大达到0.827，验证模型的R2也达到了0.711，相对误差缩小为6.55％。附图说明图1为小麦的叶绿素荧光诱导动力学参数与叶片SPAD的相关性分析。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行详细的阐述，但本专利技术的保护范围并不限于以下实施例，任何本领域的技术人员在本专利技术的基础上，结合本领域公知常识所能想到的技术方案，都属于本专利技术的保护范围。实施例11、选用35个不同基因型的冬小麦品种，于2016年10月5日播种，种植于河南省平原新区河南农业科学院实验基地，小区面积6m2，按照大田生产实际整地，株距2cm，行距20cm，正常田间管理。表135个冬小麦品种2、开花后第5天每个小麦品种选取大小均匀、无病的小麦旗叶6片，用于模型建立。3、将所有离体叶片用湿纱布包裹，并使叶片始终处于25℃、黑暗状态，具体的可将叶片置于光照培养箱中，关闭灯光，温度设为25℃。连续6天使用SPAD-502叶绿素计测定SPAD值，用来表示叶绿素的相对含量，同时使用非调制式叶绿素荧光仪测定叶片叶绿素荧光诱导动力学曲线。叶绿素荧光诱导动力学曲线由5000μmol·m-2·s-1的脉冲光诱导，荧光信号记录从10μs开始至2s结束，并通过以下公式计算叶绿素荧光诱导动力学参数：表2快速叶绿素荧光诱导动力学参数4、选取第0天、2天、4天和1天、3天、5天测定的数据分别作为建模集和验证集，并对叶绿素荧光诱导动力学参数与叶片SPAD值的相关性进行分析建模集和验证集叶绿素含量均值分别为47.133和44.130，最小值分别为31.617和28.174，最大值分别为57.747和54.117，变异系数分别为12.1％和14.6％；全部样本叶绿素含量平均值为49.5，变异系数为12.1％，介于建模集与验证集对应的叶绿素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：对植物叶片的叶绿素荧光诱导动力学参数与叶片SPAD值进行线性回归分析，建立线性回归模型，选取R

【技术特征摘要】
1.一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：对植物叶片的叶绿素荧光诱导动力学参数与叶片SPAD值进行线性回归分析，建立线性回归模型，选取R2最高的线性回归模型并进行模型验证。


2.根据权利要求1所述的一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，其特征在于，先对叶绿素荧光诱导动力学参数分别与对应的叶片SPAD值做相关性分析，按照相关性高低排序，从相关性最高的开始选取若干个叶绿素荧光诱导动力学参数，并将其与对应的叶片SPAD值进行线性回归分析。


3.根据权利要求1所述的一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，其特征在于，所述叶绿素荧光诱导动力学参数包括从叶绿素荧光诱导动力学曲线上直接获得的参数、比活性参数、量子产额或能量分配比率、反应中心的密度、性能指数。


4.根据权利要求3所述的一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，其特征在于，所述叶绿素荧光诱导动力学参数包括：
Fm、Fo、Area、t(Fm)、Wk、VJ、VI、ψO、δRo、Sm、Mo、N、ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC、ABS/CSo、TRo/CSo、ETo/CSo、DIo/CSo、RC/CSo、ABS/CSm、TRo/CSm、ETo/CSm、DIo/CSm、RC/CSm、PIabs、PItatal、VIP。


5.根据权利要求1所述的一种利用叶绿素荧光估算植物叶片叶绿素含量的方法，其特征在于，连续6天使用叶绿素计测定叶片的SPAD值，同时使用非调制式叶绿素荧光仪测定叶片的叶绿素荧光诱导动力学曲线。


6.根据权利要求1所述的一种利用叶绿素荧光估算植物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨程，张德奇，杜思梦，李向东，邵运辉，方保停，王汉芳，岳俊芹，程红健，秦峰，
申请(专利权)人：河南省农业科学院小麦研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41