近红外光谱分析技术研究进展及其在作物育种中的应用前景.doc

近红外光谱分析技术研究进展及其在作物育种中的应用前景
段民孝赵久然郭景伦王元东邢锦丰
（北京市农林科学院玉米研究中心，100089）

摘要：本文对近红外光谱（NIRS）分析技术的研究进展和应用现状作了详细阐述。近红外分析技术具有操作简便、快速、及时、非破坏性、多指标同时测定等优点，可以根据各种用途设计不同类型的仪器，应用领域广阔。在作物育种中，利用近红外光谱技术来分析籽粒品质和抗病虫性，可以减少分离世代中对大量样品筛选的工作，提高效率，具有广阔的应用前景。
关键词：近红外光谱分析；作物育种；品质;抗病虫

StudyAdvancesontheNear-InfraredReflectanceSpectroscopyAnalysis
TechnologyandApplicationProspectonTheCropBreeding
DuanMin-XiaoZhaoJiu-RanGuoJing-LunWangYuanm-DongXingJin-Feng
(MaizeResearchCenter,BeijingAcademyofAgricultural&ForestrySciences,100089)

Abstract:StudyadvancesontheNear-InfraredReflectanceSpectroscopy(NIRS)analysistechnologyandapplicationpresentsituationwassummarizedinthispaper.ForNIRS,therearemanyadvantages:convenient,quickly,timely,non-destructiveness,multi-indexesmeasuredinthesametime,differenttypesNIRapparatusweredesignedwithdifferentusing.NIRSwereusedinthecropqualitybreedinganddisease&insectresistancebreeding,thescreeningworkwouldbereducedintheseparategeneration,breedingeffectivenesswouldbeincreased.
Keywords:near-infraredreflectancespectroscopy(NIRS)analysis;cropbreeding;quality;disease&insectresistance
在饲料工业、食品加工以及作物品质育种中需要测定样品的化学成分。传统的化学分析方法，需要将样品进行预处理。同时，针对不同的化学成分，需要不同的分析方法和程序，既费工费时，花费又大。因此，建立大批量样品品质性状的快速判别分析方法，无论在育种工作，还是在食品加工和饲料工业中都有重要意义[1]。近红外反射光谱（Near-InfraredreflectanceSpectroscopy，简称NIRS）分析技术是20世纪80年代后期迅速发展起来的一项测试技术，在欧美等国，NIRS已成为谷物品质分析的重要手段[2]。由于可以非破坏性的分析样品中的化学成分，为当前作物育种研究领域的品质育种提供了一个新的技术手段[3]。
1近红外光谱分析技术研究进展
1．1近红外光谱分析原理
地球上的生物依赖于电磁波（EMS）得以有其功能和表现。其中400~700nm的可见光就包含了生命的初步信息。位于可见光和微波之间的光谱为红外光谱，波长为0.75~100µm，其中0.75~2.5µm为近红外，2.5~50µm为中红外，50~100µm为远红外[4]。近红外分为短近红外波段（SW-NIR，700~1100nm）和长近红外波段（LW-NIR，1100~2500nm）[5]。有机物以及部分无机物分子中化学键结合的各种基团（如C=C，N=C，O=C，O=H，N=H）的运动（伸缩、振动、弯曲等）都有它固定的振动频率。当分子受到红外线照射时，被激发产生共振，同时光的能量一部分被吸收，测量其吸收光，可以得到极为复杂的图谱，这种图谱表示被测物质的特征[4]。不同物质在近红外区域有丰富的吸收光谱，每种成分都有特定的吸收特征，这就为近红外光谱定量分析提供了基础。Herschel在1800年发现NIR光谱区，但由于NIR区的倍频和合频吸收弱、谱带复杂和重叠多，信息无法有效的分离和解析，限制了其应用[5]。随着光学、电子技术、计算机技术和化学计量学的发展，多元信息处理的理论与技术得到了发展，可以解决NIR谱区吸收弱和重叠的困难。现代NIR分析技术使NIR谱区信息量接近中红外谱区，而其分析简单，样品不需作任何化学处理。
近红外光照射到被测样品后，从