[发明专利]一种基于Micro-CT的水稻垩白三维测定方法

说明书

本发明公开了一种基于Micro‑CT的水稻垩白三维测定方法，包括以下步骤：S1、利用Micro‑CT技术对稻米样本进行扫描，获取稻米的断层扫描数据；S2、对获取的数据进行处理分析，重建三维图像，进而计算得到水稻垩白度；所述步骤S2中的处理分析过程包括以下步骤：利用Mimics Innovation Suite Research 19.0软件进行数据处理，对三维图像进行重建；图像重建后分别获得全米和垩白体积，计算得到稻米垩白度。基于Micro‑CT的水稻垩白三维测定方法能够准确反映垩白的性状、位置和体积，能够实现活体水稻垩白三维测定，得到更准确的稻米垩白度测量值。

技术领域

本发明涉及水稻品质测量技术邻域，具体涉及一种基于MicroCT的水稻垩白三维测定方法。

背景技术

水稻是世界上主要粮食之一，全世界一半以上、中国三分之二以上的人口以水稻为主食，因此，对稻米产量和品质的研究受到全世界的关注。稻米垩白度是制约稻米生产的主要因素，因为它是决定稻米品质(外观、加工、碾磨、储藏、食用和烹调品质)和销售价格的关键指标之一。水稻垩白是胚乳充实不良引起的空隙导致的光的散射，在外观上为稻米胚乳的不透明部分，与相对透明的部分相比呈白色。根据垩白在内核中的位置，垩白性状可分为腹白、心白和背白三种类型。目前研究报道了许多控制水稻垩白的因素，但其调控水稻垩白的分子机制尚不是非常清楚，制约研究进展的瓶颈之一是缺乏准确和高通量的水稻垩白定量方法以支持高效的水稻垩白表型突变体的体内筛选。

描述水稻垩白的定量指标主要包括垩白粒率和垩白度。传统的稻米垩白度评价方法主要包括去颖皮获得糙米、碾磨获得精米、肉眼观察等步骤，然后计算垩白粒率。垩白度由白垩部分投影面积占整个精米投影面积的百分率来表示。一般情况下，传统白垩白度测量方法的操作过程通常采用国际标准(如ISO 7301：2011)或地方标准(如GB/T 1354-2018)进行规范化，这些标准在商检和基础研究中都发挥了重要作用。迄今为止，基于肉眼观察和人工区域化的方法仍广泛应用于水稻垩白定量。然而，传统方法的一致性和客观性较差。这种耗时、非客观的方法难以满足水稻垩白度高效、准确测定和垩白相关表型鉴定的迫切需要。此外，如果稻米中心的垩白体积小，肉眼很难观察到，这也会导致测定的垩白粒率的低于实际值。

图像处理方法在稻米外观品质测定方面起到了重要的作用，但是垩白本身是一个不规则的三维结构，目前的图像处理方法测量垩白度都是从稻米表面进行观察和分析，很难准确显示完整的垩白内部结构。此外，目前的图像处理方法对于水稻垩白的测量同样需要进行去颖皮和碾磨胶粒的过程，这些过程往往伴随着胚的破坏，使其生物活性完全丧失。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，提出了一种方法，能够基于Micro-CT对水稻垩白进行三维测定，进而实现在水稻活体中的测定。

根据本发明实施例的方法，包括以下步骤：

S1、利用Micro-CT技术对稻米样本进行扫描，获取稻米的断层扫描数据；

S2、对获取的数据进行处理分析，重建三维图像，进而计算得到稻米垩白度。

根据本发明实施例的方法，至少具有如下有益效果：基于Micro-CT的水稻垩白三维测定方法能够准确反映垩白的性状、位置和体积，水稻垩白在稻米中为立体结构，因此定量测定水稻垩白的体积而不是投影面积对研究和实践都更有意义；而且，测量过程中无需对稻米进行处理，能够保持稻米的生物活性，实现活体水稻垩白三维测定。

根据本发明的一些实施例，所述稻米样本包括去壳米粒或未去壳稻谷中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述Micro-CT技术为通过Micro-CT装置实现；所述Micro-CT装置包含一个焦点小于5μm的锥束X射线源和具有10MP与12位CCD的摄像机。