利用高光谱数据构建感染晚疫病马铃薯叶片过氧化物酶活性动力学模型

利用高光谱数据构建感染晚疫病马铃薯叶片过氧化物酶活性动力学模型

本研究通过建立动力学模型来预测POD活性,植物表型资讯介绍如下:

马铃薯晚疫病是一种毁灭性卵菌病害,由马铃薯晚疫病菌(Phytophthorainfestans, Mont. de Bary)引起。它降低了马铃薯的产量,并造成世界范围内不可预估的损失。科学家为了预测和管理马铃薯晚疫病,建立了多种简单的统计方法和预测模型。同时还需要建立反映过氧化物酶(POD)活性的预测模型(过氧化物酶活性是一项重要的健康指标,随感染程度的变化而变化,并与植物的抗逆性相关)。因此,本研究的目的是建立动力学模型来预测POD活性。

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图1.SPA利用Python软件选择的有效波长

研究人员利用超光谱法分析存储在25℃人工气候箱中马铃薯叶片受感染后的变化。然后基于全光谱和有效波长,利用偏最小二乘回归法(PLS)和非线性支持向量机法(SVM)建立了四种预测模型。通过连续投影算法(SPA)选择有效波长。结果显示,利用SPA-SVM法建立的预测模型性能最佳,Rp(预测相关系数)值为0.923,RMSEp(预测均方根误差)值为24.326。最后根据预测模型建立五阶动力学模型,并利用该模型对晚疫病进行预测。综上所述,该研究为预测马铃薯晚疫病潜伏期提供了理论依据。

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图2.感染后0~120h三种叶片受影响区域的光谱曲线

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图3.基于累积感染时间的三个马铃薯品种叶片中POD活性的平均变化趋势

来源:

Li Q Y, Hu Y H.Kinetic models of peroxidase activity in potato leaves infected with late blight based on hyperspectral data.nt J Agric & Biol Eng, 2019; 12(2): 160–165. DOI: 10.25165/j.ijabe.20191202.4574.

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