基于傅里叶变换红外光谱的木兰科植物和竹类植物分类研究

【摘要】：植物分类学是一门古老的学科，应用现代光谱技术进行植物分类研究具有一定理论和实际意义。本文用傅里叶变换红外光谱（FTIR）结合统计分析对木兰科植物和竹类植物进行分类研究。 木兰科植物和竹类植物叶片光谱主要由蛋白质、碳水化合物、脂类等吸收带组成。傅里叶变换红外光谱结合系统聚类分析（HCA）和主成分分析（PCA）技术对木兰科植物不同亚族进行分类，木兰科三个亚族14种植物的叶片红外光谱差异不大；用1800-700cm-1范围二阶导数光谱结合聚类分析和主成分分析，发现所有叶片样本在亚族水平上很好地分为三类。 为了研究叶片衰老对聚类分析和主成分分析效果的影响，进一步测试了木兰科三个亚族14种植物的幼叶、成叶、老黄叶红外光谱，共42个样品光谱。结果显示三个亚族植物叶片红外光谱差异不大；同种植物叶片不同生长期的红外光谱吸收峰位置基本一致，但一些特征峰的峰强有变化，利用曲线拟合技术对1800-1480cm-1范围光谱做分峰拟合，使用子峰峰高比：H1655/H1735，A1604/A1735，A1055/A2922考察蛋白质、木质素、多糖的相对含量，结果表明，叶片衰老过程中化学成分含量发生变化；用1800-700cm-1范围二阶导数光谱结合聚类分析和主成分分析，结果发现幼叶和老黄叶二阶导数谱聚类分析和主成分分析效果不如成叶，说明叶片衰老过程化学成分变化影响聚类分析和主成分分析效果，聚类分析和主成分分析时取成叶样品为好。 应用傅里叶变换红外光谱结合主成分分析和聚类分析技术对竹类植物进行分类研究。测试了6种竹亚科植物54个竹子叶片红外光谱，光谱差异不大。应用1800-700cm-1范围二阶导数光谱分别进行主成分分析、聚类分析，结果显示：在主成分图中所有竹叶样本正确分成六个区域，在聚类分析图中所有竹叶样本都正确聚为六类。结果表明FTIR结合统计分析能够在种水平对部分竹亚科植物鉴别分类。 研究结果表明，傅里叶变换红外光谱结合统计分析，可用于部分木兰科植物和竹类植物分类研究。