太赫茲時域光譜技術在轉基因物質檢測上的識別方法研究.pdf

1、隨著基因工程技術的發(fā)展，人類可以在生物體中植入外源基因，使物種在保留本身特性的同時也具備其它新的特性，如:抗蟲性、抗逆性等。這些轉基因物種對人類健康、生態(tài)環(huán)境、倫理道德等帶來潛在的威脅，因此對轉基因生物進行檢測和鑒別至關重要。目前，較為常用的轉基因檢測方法主要為蛋白質和DNA檢測兩種，雖然這些方法能夠有效的鑒別出轉基因生物，但是也存在許多不足，例如:蛋白質檢測是適合對未加工產品的檢測，DNA檢測費用高操作復雜等。太赫茲(THz)技術是目

2、前一個非常前沿的熱點領域，由于THz波的獨特性質，如較強的透視及安全性、良好的光譜分辨能力等，使得其在物質檢測等方面具有非常廣闊的應用前景。
　　本研究主要是利用光譜分析技術、光學和化學計量學等領域的知識，以轉基因物質（包括轉基因棉花、轉基因甜菜及其親本）為研究對象，進行基于THz光譜技術的快速無損檢測和鑒別研究。本文的研究目的是證明利用THz光譜分析技術進行轉基因產品快速無損檢測和鑒別研究的可行性，建立基于THz光譜分析技術的轉

3、基因產品的快速無損檢測方法體系，為制備具有自主知識產權的轉基因產品檢測儀器提供有效的方法依據。
　　本文的主要研究內容如下:
　　(1)利用太赫茲時域光譜技術對轉基因棉花品種進行鑒別方法研究。提出了一種基于自適應仿射傳播聚算法的改進的支持向量機鑒別模型，成功的應用到轉基因棉花品種的太赫茲光譜識別和分類中。通過研究多種轉基因棉花的太赫茲特征譜線，獲取其在0.2THz-2.0THz頻段內的太赫茲光譜信息用來形成鑒別的特征參數。首

4、先，在循環(huán)迭代中，利用自適應仿射傳播聚類算法對未標記的訓練樣本進行聚類和標記，并不斷的更新支持向量機的訓練數據，直到標記完所有未標記樣本，最終確定最優(yōu)鑒別模型;然后，將待測樣品添加到鑒別模型中進行鑒別分析，由于所建鑒別模型能夠對樣本進行自動類別標記，而不需要人為標記模型的訓練樣本，從而有效的減少了人為標記帶來的誤差。研究結果表明，該模型對轉基因棉花的品種鑒別具有較高的識別率，為太赫茲光譜技術應用于轉基因棉花品種的鑒別提供了一種簡單有效的

5、方法。
　　(2)對光譜特性相似度較高的轉基因物質進行了識別分析研究。為改善傳統(tǒng)模式識別方法的不足，本文提出了一種基于仿生模式識別——超香腸神經元網絡和主成分分析的識別方法，以典型的轉基因棉花、轉基因甜菜及其親本為研究對象，驗證該識別模型的可行性和有效性。首先，利用主成分分析法對轉基因物質的原始太赫茲光譜信息進行特征提取，然后，將獲得的特征信息代替原始光譜信息作為超香腸神經元網絡的輸入信息，建立轉基因物質的識別模型，對待測樣品進行

6、識別。實驗結果表明，該方法能在保證識別率的同時，可以有效的對非同類樣本進行拒識，從而實現(xiàn)對太赫茲光譜信息相似的轉基因物質的鑒別，為太赫茲在轉基因生物檢測上提供了一種更加有效的方法。
　　(3)首次提出了利用特異材料結合太赫茲光譜技術對轉基因物質進行辨別分析。利用特異材料的復雜邊界條件的特點，制各了一種可以提供負的磁響應的劈裂共振環(huán)(Split Ring Resonator，SRR)結構體系。由于不同物質的液體的介電常數不同，通過在