專利名稱：基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測轉基因稻米的方法，尤其是涉及一種用太赫茲時域光譜技術檢測轉基因稻米的方法。
背景技術：
隨著生物技術的發(fā)展，轉基因技術廣泛的應用，轉基因作物漸漸走進了人們的生活。但是因為人們對轉基因技術的不了解，以及對其產(chǎn)品的潛在危險的不確定性存在恐懼，所以有些國家規(guī)定凡是轉基因的農(nóng)產(chǎn)品或者其加工產(chǎn)物要注明本產(chǎn)品是否含轉基因或轉基因成分含量。目前檢測轉基因產(chǎn)品的方法很多，比如聚合酶鏈式反應、酶聯(lián)免疫法等，不過這些方法相對比較耗時。根據(jù)應義斌、謝麗娟等人的專利基于可見和近紅外透射技術鑒別轉基因番茄的方法和裝置(公開號CN 101368904)，他們可以用可見近紅外光譜技術快速鑒別轉基因番茄。但是該方法在改變對象之后，往往連帶裝置也需要改變，難以適應多種不同的轉基因農(nóng)產(chǎn)品對象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述背景技術的不足，提供一種采用太赫茲時域光譜檢測轉基因稻米的方法，該方法應具有準確性高、檢測快速方便的特點。本發(fā)明采用的技術方案如下基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，包括如下的步驟I)制作轉基因稻米以及待測稻米的樣本將轉基因稻米以及待測稻米分別烘干、磨粉、過篩，然后將粉末與聚乙烯粉末以一定比例混勻，并用壓片機一一壓成薄片，獲得多個轉基因稻米樣本以及待測稻米樣本；2)采集所有轉基因稻米樣本的太赫茲時域光譜在O. 1-3. 5THz光譜頻寬區(qū)間內(nèi)，用太赫茲時域光譜系統(tǒng)——采集轉基因稻米樣本的太赫茲時域光譜，獲得所有轉基因稻米樣本各自獨立的光譜數(shù)據(jù)組；3)采用數(shù)據(jù)處理方法對所獲得每個轉基因稻米的譜線幅值數(shù)據(jù)組以及對應時間數(shù)據(jù)組分別進行平滑處理得平滑處理后的新譜線幅值數(shù)據(jù)組以及對應時間數(shù)據(jù)組；4)在每個轉基因稻米樣本的新譜線幅值數(shù)據(jù)組以及對應時間的數(shù)據(jù)組中搜索，尋找太赫茲時域光譜的峰值和谷值出現(xiàn)的時間；然后對所有轉基因稻米樣本的峰值和谷值出現(xiàn)時間進行統(tǒng)計，獲得轉基因稻米的峰值時間段和谷值時間段，并記錄為時間段1、2、3和4 ；即在規(guī)定延遲時間區(qū)域內(nèi)搜索轉基因稻米譜線數(shù)據(jù)組中出現(xiàn)第一個波谷的出現(xiàn)位置、第一個波峰的出現(xiàn)位置、第二個波谷的出現(xiàn)位置和第二個波峰的出現(xiàn)位置，具體是在規(guī)定延遲時間區(qū)域內(nèi)分別尋找出現(xiàn)最小波谷、最大波峰、最小波谷和最大波峰四個譜線幅值時的對應延遲時間；
對所有轉基因稻米樣本譜線的峰谷出現(xiàn)時間進行統(tǒng)計，得到轉基因稻米的峰值和谷值出現(xiàn)的時間，并記錄為時間段1、2、3和4 ;所述規(guī)定延遲時間區(qū)域完整包括每個轉基因稻米樣本所有譜線出現(xiàn)的時間。5)對待測樣本按步驟2)和步驟3)方法處理，然后在平滑處理后的數(shù)據(jù)組中搜索峰值和谷值出現(xiàn)的時間；如果峰值和谷值出現(xiàn)的時間都落在步驟4)的時間段1、2、3和4內(nèi)，則判斷樣本為轉基因稻米；否則就不是轉基因稻米。具體搜索峰值和谷值出現(xiàn)時間的方法是在時間段I內(nèi)尋找谷，當相鄰一階導數(shù)乘積為負值，并且前面的一階導數(shù)小于零時，確認此時間段內(nèi)存在谷，并通過markl [O]記錄；在時間段2內(nèi)尋找峰，當相鄰一階導數(shù)乘積為負值，并且前面的一階導數(shù)大于零時，確認此段內(nèi)存在峰，并通過markl [I]記錄；用同樣方法在時間段3和4內(nèi)分別尋找谷和峰,分別用markl [2]和markl [3]記錄；當在規(guī)定時間段內(nèi)峰谷都出現(xiàn)的時候，就判定為轉基因稻米，否則就不是。所述每個樣本的粉末質(zhì)量在O. 1-0. 3克，壓片機壓力為15_20MPa。所述每個樣本的粉末與聚乙烯粉末的混合重量比例為1:18-22。所述太赫茲時域光譜系統(tǒng)，在充氮氣的情況下采集樣本的太赫茲時域光譜；測量環(huán)境濕度要求〈O. 2%。所述平滑處理，是對每個轉基因稻米的譜線幅值以及對應時間分別以連續(xù)排列的h個數(shù)值進行加權平均，獲得新的脈沖幅值；即作變換t= (xl+x2+……+xh)/h，得平滑后的新數(shù)據(jù)組為新產(chǎn)生的脈沖幅值，h為連續(xù)排列的脈沖幅值個數(shù)。所述轉基因稻米樣 本的數(shù)量為10-300個。本發(fā)明具有的有益效果是本發(fā)明利用轉基因稻的太赫茲時域光譜峰值和谷值出現(xiàn)的時間差異作為標準樣本，來判斷樣本是否為轉基因稻米；由于數(shù)據(jù)處理和搜索峰谷等具體工作均可由電腦軟件實現(xiàn)，因此不但結果準確、樣本用量少，而且檢測速度快、操作簡便。


圖1是為平滑處理前的樣本譜線數(shù)據(jù)示意圖。圖2是為經(jīng)過平滑處理后的樣本譜線數(shù)據(jù)示意圖。
具體實施例方式太赫茲波是一種波長介于微波與紅外輻射之間的電磁波，其頻率為O.1-1OTHz。它的光子能量非常低，僅為X射線的一百萬分之一，而且太赫茲波的光子能量低于各種化學鍵的鍵能，故不會引起對人體或檢測材料有害的電離反應。一般情況下，有機分子內(nèi)化學鍵的振動吸收頻率主要表現(xiàn)在普通紅外波段。但是對于分子與分子之間的相對弱的相互作用(如氫鍵等)以及偶極子的旋轉與振動躍遷、大分子的骨架振動、晶體中晶格的低頻振動吸收頻率等，一般表現(xiàn)在太赫茲紅外波段。因此，盡管太赫茲輻射的能量很低，但是大量的分子，尤其是許多有機大分子(DNA、蛋白質(zhì)等)在這一頻段內(nèi)，表現(xiàn)出強烈的吸收和色散。太赫茲時域光譜技術(Terahertz time domain spectroscopy, THz-TDS)是國際上近年來發(fā)展起來的一項新的研究與檢測技術。至今，太赫茲時域光譜技術已經(jīng)在爆炸物檢測、藥物檢測、氨基酸檢測、蛋白質(zhì)檢測、癌癥檢測等方面有著許許多多的應用。轉基因農(nóng)產(chǎn)品相對于非轉基因農(nóng)產(chǎn)品而言，其轉入基因的表達產(chǎn)物一般是蛋白，因此使用太赫茲時域光譜手段檢測轉基因農(nóng)產(chǎn)品具有非常大的潛力。所述的太赫茲時域光譜系統(tǒng)為z-omega公司生產(chǎn)的型號為z3的太赫茲時域光譜系統(tǒng)。所述每個樣本的粉末質(zhì)量在O. 1-0. 3克，優(yōu)選O. 2克；壓片機壓力為15_20MPa。所述每個樣本的粉末與聚乙烯粉末的混合重量比例為1:18-22，優(yōu)選1:20。下面結合實施例對本發(fā)明作進一步說明。I)采集轉基因稻米的太赫茲時域光譜。具體過程將80份轉基因稻米樣本分別烘干，磨成粉末過100目篩；將粉末與聚乙烯粉末以1:20的比例混勻，并用壓片機壓成薄片樣本，其中粉末總質(zhì)量在O. 2克左右，壓片機壓力為15-20MPa ;打開激光，電腦，鎖相放大器以及氮氣閥門，此時THz-TDS系統(tǒng)內(nèi)開始充進氮氣，濕度下降，激光預熱半小時后方可進行測量；將先前已經(jīng)壓好的樣本放進配套的模具中，打開太赫茲時域光譜系統(tǒng)測量用的蓋子，并將模具放進激光光路中，用固定夾具夾好；在充氮氣的情況下，在太赫茲時域光譜系統(tǒng)的光譜頻寬為O. 1-3. 5THz區(qū)間采集樣本的太赫茲透射時域光譜，其中測量環(huán)境濕度要求〈O. 2% ;用以上方法逐個測量薄片樣本的太赫茲透射時域光譜并保存。所述的轉基因稻米為轉基因抗蟲水稻華輝I號。

所述的太赫茲時域光譜系統(tǒng)為z-omega公司生產(chǎn)的型號為z3的太赫茲時域光譜系統(tǒng)。所述的模具為z-omega公司生產(chǎn)的sample-holder。2)采用的數(shù)據(jù)處理方法為先對數(shù)據(jù)進行平滑處理以連續(xù)排列的h個數(shù)值進行加權平均，獲得新的脈沖幅值；即作變換t= (xl+x2+……+xh)/h，得平滑后的新數(shù)據(jù)組。t為新產(chǎn)生的脈沖幅值，h為連續(xù)排列的脈沖幅值個數(shù)。如第10號樣本原始的脈沖幅值為
權利要求
1.基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，包括如下的步驟O制作轉基因稻米以及待測稻米的樣本將轉基因稻米以及待測稻米分別烘干、磨粉、過篩，然后將粉末與聚乙烯粉末以一定比例混勻，并用壓片機一一壓成薄片，獲得多個轉基因稻米樣本以及待測稻米樣本；2)采集所有轉基因稻米樣本的太赫茲時域光譜在O. 1-3. 5THz光譜頻寬區(qū)間內(nèi)，用太赫茲時域光譜系統(tǒng)——采集轉基因稻米樣本的太赫茲時域光譜，獲得所有轉基因稻米樣本各自獨立的光譜數(shù)據(jù)組；3)采用數(shù)據(jù)處理方法對所獲得每個轉基因稻米的譜線幅值數(shù)據(jù)組以及對應時間數(shù)據(jù)組分別進行平滑處理得平滑處理后的新譜線幅值數(shù)據(jù)組以及對應時間數(shù)據(jù)組；4)在每個轉基因稻米樣本的新譜線幅值數(shù)據(jù)組以及對應時間的數(shù)據(jù)組中搜索，尋找太赫茲時域光譜的峰值和谷值出現(xiàn)的時間；然后對所有轉基因稻米樣本的峰值和谷值出現(xiàn)時間進行統(tǒng)計，獲得轉基因稻米的峰值時間段和谷值時間段，并記錄為時間段1、2、3和4 ；5)對待測樣本按步驟2)和步驟3)方法處理，然后在平滑處理后的數(shù)據(jù)組中搜索峰值和谷值出現(xiàn)的時間；如果峰值和谷值出現(xiàn)的時間都落在步驟4)的時間段1、2、3和4內(nèi)，則判斷樣本為轉基因稻米；否則就不是轉基因稻米。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，其特征在于所述步驟4)中尋找太赫茲時域光譜的峰值和谷值出現(xiàn)的時間，是在規(guī)定延遲時間區(qū)域內(nèi)搜索轉基因稻米譜線數(shù)據(jù)組中出現(xiàn)第一個波谷的出現(xiàn)位置、第一個波峰的出現(xiàn)位置、第二個波谷的出現(xiàn)位置和第二個波峰的出現(xiàn)位置，具體是在規(guī)定延遲時間區(qū)域內(nèi)分別尋找出現(xiàn)最小波谷、最大波峰、最小波谷和最大波峰四個譜線幅值時的對應延遲時間；所述規(guī)定延遲時間區(qū)域完整包括每個轉基因稻米樣本所有譜線出現(xiàn)的時間。
3.根據(jù)權利要求2所述的基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，其特征在于所述步驟5)中搜索峰值和谷值出現(xiàn)時間的方法是在時間段I內(nèi)尋找谷，當相鄰一階導數(shù)乘積為負值，并且前面的一階導數(shù)小于零時，確認此時間段內(nèi)存在谷，并通過markl
記錄；在時間段2內(nèi)尋找峰，當相鄰一階導數(shù)乘積為負值，并且前面的一階導數(shù)大于零時，確認此段內(nèi)存在峰，并通過markl[l]記錄；用同樣方法在時間段3和4內(nèi)分別尋找谷和峰,分別用markl[2]和markl [3]記錄；當在規(guī)定時間段內(nèi)峰谷都出現(xiàn)的時候，就判定為轉基因稻米，否則就不是。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，其特征在于所述每個樣本的粉末質(zhì)量在O. 1-0. 3克，壓片機壓力為15-20MPa。
5.根據(jù)權利要求4所述的基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，其特征在于所述每個樣本的粉末與聚乙烯粉末的混合重量比例為1:18-22。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，其特征在于所述太赫茲時域光譜系統(tǒng)，在充氮氣的情況下采集樣本的太赫茲時域光譜；測量環(huán)境濕度要求〈O. 2%。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，其特征在于所述平滑處理，是對每個轉基因稻米的譜線幅值以及對應時間分別以連續(xù)排列的h個數(shù)值進行加權平均，獲得新的脈沖幅值；即作變換t= (xl+x2+……+xh)/h，得平滑后的新數(shù)據(jù)組為新產(chǎn)生的脈沖幅值，h為連續(xù)排列的脈沖幅值個數(shù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，其特征在于所述轉基因稻米樣本的數(shù)量為10-300個。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法。目的是提供的方法應具有準確性高、檢測快速方便的特點。技術方案是基于太赫茲時域光譜的峰谷位鑒別轉基因稻米的方法，包括如下的步驟1)制作轉基因稻米及待測稻米的樣本；2)采集所有轉基因稻米樣本的太赫茲時域光譜；3)采用數(shù)據(jù)處理方法對所獲得每個轉基因稻米的譜線幅值數(shù)據(jù)組及對應時間數(shù)據(jù)組分別進行平滑處理；4)尋找太赫茲時域光譜的峰值和谷值出現(xiàn)的時間；然后進行統(tǒng)計，獲得轉基因稻米的峰值時間段和谷值時間段，并記錄；5)對待測樣本按步驟2)和步驟3)方法處理，搜索峰值和谷值出現(xiàn)的時間；通過峰值和谷值出現(xiàn)的時間判斷。
文檔編號G01N21/31GK103033479SQ20121055302
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權日2012年12月18日
發(fā)明者謝麗娟, 徐文道, 周萬懷 申請人:浙江大學