[发明专利]一种谷物种子冻伤表征及识别方法

权利要求书

1.一种谷物种子冻伤表征及识别方法，其特征在于，该方法的步骤如下：

1)将一定含水量的谷物种子置于不同的冻伤温度下并冻伤不同的时间，获取不同冻伤情况的谷物种子；

2)测定不同冻伤情况的谷物种子的理化参数，并根据种皮和种胚的显微特征情况，对谷物种子进行冻伤表征，将谷物种子分为正常、轻微冻伤和严重冻伤的三个类别；

根据种子的理化性质变化情况将种子冻伤情况进行不同类别划分，具体为：

将种子过氧化氢酶活性处于10-25U/g范围且过氧化物酶活性处于15-30U/g范围且蛋白质含量处于1.3-1.8mg/g范围的谷物种子划分为正常类别；

将种子过氧化氢酶活性处于30-55U/g范围且过氧化物酶活性处于50-70U/g范围且蛋白质含量处于0.85-1.3mg/g范围的谷物种子划分为轻微冻伤类别；

将种子相关酶活性处于55U/g范围且过氧化物酶活性70U/g范围且蛋白质含量0.85mg/g范围的谷物种子划分为严重冻伤类别；

种皮的显微特征由扫描电镜采集，根据种皮表面的纹理整齐度和纹理的深浅确定；种胚的显微特征由透射电镜采集，根据种胚细胞壁、细胞膜和细胞核的生物器完整性确定；

从电镜图像看出，种皮表面纹理整齐、种胚细胞膜、细胞壁和细胞核结构完整的为正常类别；

种皮表面纹理出现偶尔紊乱变化、种胚细胞膜、细胞壁和细胞核结构发生部分破裂的为轻微冻伤类别；

种皮表面纹理出现偶尔紊乱变化具体是指种皮扫描电镜图中有15％-35％的两条/多条纹理之间出现连线的纹理，并有10-30％纹理之间的种皮组织出现凹凸不平处；

细胞膜和细胞壁结构发生部分破裂具体是指细胞膜与细胞壁结构发生部分质壁分离和细胞组织与细胞壁之间的轮廓清晰度降低和细胞中的磷脂分子排列间距增大造成数量有15％-30％缺失；

细胞核结构发生部分破裂具体是细胞核结构的完整性在70％-85％之间，结构完整性发生的变化主要体现在细胞核核膜部分发生形状的扭曲，且细胞核内含物出现10％-30％的减少；

种皮表面纹理出现极度紊乱变化、种胚细胞膜、细胞壁和细胞核结构大部分破裂或破解的为严重冻伤类别；

种皮表面纹理出现极度紊乱变化具体是指种皮电镜扫描图中有大于70％的纹理发生变化，不仅出现30％以上的纹路交叠重合情况和种皮组织出现的凹凸不平处，还出现50％以上的纹理不清晰消失的情况且两条/多条纹理之间的间距不规则；

细胞膜和细胞壁结构大部分破裂或破解具体是指细胞膜与细胞壁结构发生严重质壁分离和细胞组织与细胞壁之间的轮廓模糊，并且细胞中的磷脂分子缺失70％以上；

细胞核结构大部分破裂或破解具体是细胞核的完整性小于30％，核膜消失且细胞核70％以上发生破解；

3)采集不同冻伤情况的谷物种子的光谱数据，并用预处理方法对光谱数据进行预处理获得预处理光谱；

4)一方面，利用二维相关分析方法对预处理光谱进行分析获得二维相关同步谱，再根据二维相关同步谱对角矩阵提取的几个特征波段作为第一特征波段；另一方面，利用波段提取方法提取预处理光谱的特征波段作为第二特征波段；结合第一特征波段和第二特征波段确定最终特征波段；

5)建立谷物种子的分类模型并进行检测识别。

2.根据权利要求1所述的一种谷物种子冻伤表征及识别方法，其特征在于：所述步骤1)中，要求谷物种子的含水率为20％-35％，冻伤温度为-5℃～-20℃，冻伤时间为2h-10h。

3.根据权利要求1所述的一种谷物种子冻伤表征及识别方法，其特征在于：所述步骤2)具体为：所述的理化参数包括种子相关酶的活性、蛋白质的含量；种皮的显微特征由扫描电镜采集，根据种皮表面的纹理整齐度和纹理的深浅确定；种胚的显微特征由透射电镜采集，根据种胚细胞壁、细胞膜和细胞核的生物器完整性确定。

4.根据权利要求1所述的一种谷物种子冻伤表征及识别方法，其特征在于：

所述步骤3)中，谷物种子的光谱数据在统一的条件下获取，具体是在光谱仪曝光时间、谷物种子与光谱仪之间的距离统一条件下，预处理方法采用5-3Smoothing平滑方法。