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摘要[目的]利用傅里叶变换红外光谱技术结合主成分（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLSDA）， 研究了红地球和皇家秋天葡萄苗叶片的红外光谱图
中图分类号S11+1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-06918-02
Identification of Two Grapes Seedlings by FTIR Combined with Chemometrics
HU Jianfei， LIU Gang et al（School of Physics and Electronic Information， Yunnan Normal University， Kunming，Yunnan 650500）
Abstract[Objective] Fourier transform infrared （FTIR） spectroscopy combined with principal component analysis （PCA） and partial least squares discriminant analysis （PLSDA） was used to study Red Globe and Autumn Royal grapes seedlings. [Method] FTIR spectra of 60 samples of 2 species of grapes were obtained， and significant differences were observed in second derivative FTIR spectra in the range of 1 800-750 cm-1. PCA and PLSDA were performed on the second derivative infrared spectra in this range. [Result] The PCA and PLSDA could be used to distinguish two kinds of grapes. PCA provided about 100% of classification accuracy， and classification accuracy of PLSDA yield was 100% for Red Globe and Autumn Royal. [Conclusion] FTIR spectroscopy combined with PCA and PLSDA could be used to discriminate Red Globe and Autumn Royal， and supply a fast and accuracy method to discriminate different grapevine cultivars seedlings.
Key wordsFTIR； PCA； PLSDA； Grapevine seedlings
基金项目国家自然科学基金项目（30960179）。
作者简介胡见飞（1989- ），男，云南曲靖人，硕士研究生，研究方向：红外光谱研究。*通讯作者，教授，博士，从事生物医学光谱学方面的研究。
收稿日期20140618葡萄属落叶藤本植物，掌状叶，叶互生，基部心形，两侧靠拢，边缘粗齿3～5缺裂，复总状花序，通常成圆锥形，也叫圆锥花序，花小，黄绿色，浆果多为圆球形或椭圆球形，色泽随品种而异。人类在很早以前就开始栽培这种果树，产量几乎占全世界水果的1/4[1]。营养价值很高，可制成葡萄汁、葡萄干和葡萄酒。另外，葡萄还具有抗贫血、抗毒杀菌、抗衰老、美容养颜等多种功效，很受消费者的喜爱。
葡萄种类繁多，种质资源丰富。有些葡萄在外观上没有明显的特征，难以分辨。常规鉴别葡萄品种的方法如葡萄叶形结构参数测量方法[2]、微卫星DNA标记（SSR）[3]、SRAP技术[4]、RAPD标记技术[5]等虽然准确，但操作复杂，程序繁琐，成本高。因此，很有必要寻找一种准确、方便、快速的鉴别方法。
红地球和皇家秋天2种果苗在市场上很普遍。红地球果苗比皇家秋天果苗更抗病，生命力更强，所结果实味道更好，因此很受果农和果苗经销商的青睐。然而，二者外观相似，很不容易鉴别。笔者应用FTIR技术结合主成分分析（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLSDA）对红地球和皇家秋天果苗进行品种鉴别，而应用FTIR技术结合化学计量学对果苗进行品种鉴别的研究尚未见报道。
1材料与方法
1.1仪器设备红外光谱仪为PerkinElmer公司的Frontier傅里叶变换红外光谱仪，扫描范围4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描次数16次。光谱均扣除溴化钾背景，光谱数据用Omnic8.0软件处理，经过基线校正、9点平滑、归一化处理。使用Matlab 7.10.0软件进行主成分分析（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLSDA）。
1.2样品的制备与测定供试2个葡萄品种均采自云南陆良果树种质葡萄苗圃。红地球（Red Globe）30个样品叶片编号a1～a30，皇家秋天（Autumn Royal）30个样品叶片编号b1～b30，样品叶片共60个。样品用水清洗干净后晾干。将磨细的样品与适量溴化钾混合后研磨，压片测试。
2结果与分析
图4偏最小二乘法隐不同含潜变量的识别正确率图5偏最小二乘法随不同含潜变量的主成分贡献率3结论
该研究利用傅里叶变换红外光谱技术结合主成分和偏最小二乘法判别分析研究了红地球和皇家秋天，发现样品的原始红外光谱存在细微的差异。选取指纹区1 800～750 cm-1范围内红外光谱进行二阶导数，发现在该区间内存在明显的差异。利用该区间二阶导数进行Morlet小波主成分分析，能完全将红地球与皇家秋天分开；而利用该区间连续小波变换做偏最小二乘法判别分析，当潜含变量为9个时正确率最高，红地球与皇家秋天的正确率均为100%。结果表明，主成分和偏最小二乘法判别分析应用于傅里叶变换红外光谱技术中能够识别红地球和皇家秋天，有望发展为鉴别不同品种物种提供一种方便、快捷的方法。 参考文献
[1] 贺普超.葡萄学[M].北京：中国农业出版社，1999.
[2] 罗明华，尹克林，宋庆来.用测量统计判别法鉴别葡萄品种[J].落叶果树，2005（1）：1-3.
[3] 吴子龙，王军，沈育杰，等.8个山葡萄及山欧杂种葡萄品种的SSR分析[J].植物遗传资源学报，2008，9（1）：105-109.
[4] 金炳奎，宗成文，曹后男，等.山葡萄SRAP技术体系的建立及其在品种鉴定中的应用[J].吉林农业大学学报，2013，35（2）：1-4.
[5] 张晓莹，张彦，房经贵，等.利用基于DNA标记的人工绘制植物品种鉴别图（MCID）法快速鉴定欧亚葡萄品种[J].农业生物科技学报，2012，20（6）：703-714.
[6] PAPPAS C S，TARANTILIS P A，HARIZANIS P C，et al.New method for pollen identication by FTIR spectroscopy[J].Applied Spectroscopy，2003，57（1）：23-27.
[7] GORGULU S T，DOGAN M，SEVERCAN F.The Characterization and differentiation of higher plants by fourier transform infrared spectroscopy[J].Applied Spectroscopy，2007，61（3）：300-308.
[8] YANG H P，YAN R，CHEN H P，et al.Characteristics of hemicellulose，cellulose and lignin pyrolysis[J].Fuel，2007，86（12）：1781-1788.
[9] POPESCU C M，POPESCU M C，SINGUREL G，et al.Spectral characterization of eucalyptus[J].Applied Spectroscopy，2007，61（11）：1168-1176.
[10] 杜甫佑，张晓昱，王宏勋，等.白腐菌降解木质纤维素顺序规律的研究[J].纤维素科学与技术，2005，13（1）：17-25.
中图分类号S11+1文献标识码A文章编号0517-6611（2014）21-06918-02
Identification of Two Grapes Seedlings by FTIR Combined with Chemometrics
HU Jianfei， LIU Gang et al（School of Physics and Electronic Information， Yunnan Normal University， Kunming，Yunnan 650500）
Abstract[Objective] Fourier transform infrared （FTIR） spectroscopy combined with principal component analysis （PCA） and partial least squares discriminant analysis （PLSDA） was used to study Red Globe and Autumn Royal grapes seedlings. [Method] FTIR spectra of 60 samples of 2 species of grapes were obtained， and significant differences were observed in second derivative FTIR spectra in the range of 1 800-750 cm-1. PCA and PLSDA were performed on the second derivative infrared spectra in this range. [Result] The PCA and PLSDA could be used to distinguish two kinds of grapes. PCA provided about 100% of classification accuracy， and classification accuracy of PLSDA yield was 100% for Red Globe and Autumn Royal. [Conclusion] FTIR spectroscopy combined with PCA and PLSDA could be used to discriminate Red Globe and Autumn Royal， and supply a fast and accuracy method to discriminate different grapevine cultivars seedlings.
Key wordsFTIR； PCA； PLSDA； Grapevine seedlings
基金项目国家自然科学基金项目（30960179）。
作者简介胡见飞（1989- ），男，云南曲靖人，硕士研究生，研究方向：红外光谱研究。*通讯作者，教授，博士，从事生物医学光谱学方面的研究。
收稿日期20140618葡萄属落叶藤本植物，掌状叶，叶互生，基部心形，两侧靠拢，边缘粗齿3～5缺裂，复总状花序，通常成圆锥形，也叫圆锥花序，花小，黄绿色，浆果多为圆球形或椭圆球形，色泽随品种而异。人类在很早以前就开始栽培这种果树，产量几乎占全世界水果的1/4[1]。营养价值很高，可制成葡萄汁、葡萄干和葡萄酒。另外，葡萄还具有抗贫血、抗毒杀菌、抗衰老、美容养颜等多种功效，很受消费者的喜爱。
葡萄种类繁多，种质资源丰富。有些葡萄在外观上没有明显的特征，难以分辨。常规鉴别葡萄品种的方法如葡萄叶形结构参数测量方法[2]、微卫星DNA标记（SSR）[3]、SRAP技术[4]、RAPD标记技术[5]等虽然准确，但操作复杂，程序繁琐，成本高。因此，很有必要寻找一种准确、方便、快速的鉴别方法。
红地球和皇家秋天2种果苗在市场上很普遍。红地球果苗比皇家秋天果苗更抗病，生命力更强，所结果实味道更好，因此很受果农和果苗经销商的青睐。然而，二者外观相似，很不容易鉴别。笔者应用FTIR技术结合主成分分析（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLSDA）对红地球和皇家秋天果苗进行品种鉴别，而应用FTIR技术结合化学计量学对果苗进行品种鉴别的研究尚未见报道。
1材料与方法
1.1仪器设备红外光谱仪为PerkinElmer公司的Frontier傅里叶变换红外光谱仪，扫描范围4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描次数16次。光谱均扣除溴化钾背景，光谱数据用Omnic8.0软件处理，经过基线校正、9点平滑、归一化处理。使用Matlab 7.10.0软件进行主成分分析（PCA）和偏最小二乘法判别分析（PLSDA）。
1.2样品的制备与测定供试2个葡萄品种均采自云南陆良果树种质葡萄苗圃。红地球（Red Globe）30个样品叶片编号a1～a30，皇家秋天（Autumn Royal）30个样品叶片编号b1～b30，样品叶片共60个。样品用水清洗干净后晾干。将磨细的样品与适量溴化钾混合后研磨，压片测试。
2结果与分析
图4偏最小二乘法隐不同含潜变量的识别正确率图5偏最小二乘法随不同含潜变量的主成分贡献率3结论
该研究利用傅里叶变换红外光谱技术结合主成分和偏最小二乘法判别分析研究了红地球和皇家秋天，发现样品的原始红外光谱存在细微的差异。选取指纹区1 800～750 cm-1范围内红外光谱进行二阶导数，发现在该区间内存在明显的差异。利用该区间二阶导数进行Morlet小波主成分分析，能完全将红地球与皇家秋天分开；而利用该区间连续小波变换做偏最小二乘法判别分析，当潜含变量为9个时正确率最高，红地球与皇家秋天的正确率均为100%。结果表明，主成分和偏最小二乘法判别分析应用于傅里叶变换红外光谱技术中能够识别红地球和皇家秋天，有望发展为鉴别不同品种物种提供一种方便、快捷的方法。 参考文献
[1] 贺普超.葡萄学[M].北京：中国农业出版社，1999.
[2] 罗明华，尹克林，宋庆来.用测量统计判别法鉴别葡萄品种[J].落叶果树，2005（1）：1-3.
[3] 吴子龙，王军，沈育杰，等.8个山葡萄及山欧杂种葡萄品种的SSR分析[J].植物遗传资源学报，2008，9（1）：105-109.
[4] 金炳奎，宗成文，曹后男，等.山葡萄SRAP技术体系的建立及其在品种鉴定中的应用[J].吉林农业大学学报，2013，35（2）：1-4.
[5] 张晓莹，张彦，房经贵，等.利用基于DNA标记的人工绘制植物品种鉴别图（MCID）法快速鉴定欧亚葡萄品种[J].农业生物科技学报，2012，20（6）：703-714.
[6] PAPPAS C S，TARANTILIS P A，HARIZANIS P C，et al.New method for pollen identication by FTIR spectroscopy[J].Applied Spectroscopy，2003，57（1）：23-27.
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[8] YANG H P，YAN R，CHEN H P，et al.Characteristics of hemicellulose，cellulose and lignin pyrolysis[J].Fuel，2007，86（12）：1781-1788.
[9] POPESCU C M，POPESCU M C，SINGUREL G，et al.Spectral characterization of eucalyptus[J].Applied Spectroscopy，2007，61（11）：1168-1176.
[10] 杜甫佑，张晓昱，王宏勋，等.白腐菌降解木质纤维素顺序规律的研究[J].纤维素科学与技术，2005，13（1）：17-25.