專利名稱：：甘蔗家系綜合評價方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于甘蔗品種選擇技術(shù)，尤其是一種新的甘蔗家系綜合評價方法。
背景技術(shù)：
：目前，國內(nèi)甘蔗品種選育皆為單株選擇。由于后代表現(xiàn)易受環(huán)境、田間管理水平和選種人的經(jīng)驗或者情緒的影響，同一組合經(jīng)不同年度、不同地塊乃至不同選種人選擇，選擇結(jié)果不一定相同，有的甚至相差甚遠(yuǎn)。存在的問題主要表現(xiàn)在1.選擇的依據(jù)僅為田間表現(xiàn)，沒有分析家系或組合在遺傳上的配合力，入選后代的穩(wěn)定性差。2.現(xiàn)有的方法僅針對后代的田間表現(xiàn)對親本的好壞進(jìn)行推測，難于對親本進(jìn)行量化的評價，導(dǎo)致對親本的利用和組合的選配盲目性較大。3.現(xiàn)有方法對實生苗栽種試驗地和試驗環(huán)境的一致性沒有特殊要求，不同家系乃到同一家系后代種在張三家，由于田間管理好，后代表現(xiàn)好，入選率高；種在李四家由于田間管理差，后代表現(xiàn)差，入選率低，誤選和漏選時常發(fā)生，使得選擇結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性。4.現(xiàn)有的選擇方法對后代的入選數(shù)量缺乏預(yù)見性，某個家系是否入選、選多少全憑試驗的管理水平、育種者的經(jīng)驗和權(quán)威決定，使得選擇結(jié)果在年度間、地塊間沒有可比性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種甘蔗家系綜合評價方法，解決甘蔗品種選育易受環(huán)境和人為因素影響致使育種效率不高的問題。本方法根據(jù)家系后代在核心試驗中的表現(xiàn)，采用R軟件分析親本、家系蔗糖含量的配合力，根據(jù)一般配合力對親本的父母性進(jìn)行評價，以此篩選優(yōu)良的父本和母本；根據(jù)特殊配合力對家系的優(yōu)劣進(jìn)行評價，并以此計算家系的入選率，借鑒其它性狀并利用對照種的特殊配合力進(jìn)行比較和效正，結(jié)合家系后代數(shù)量確定優(yōu)良單株的入選數(shù)。由于以遺傳基礎(chǔ)所決定的配合力作為親本評價和選種的依據(jù)，剔除了環(huán)境和人為因素的影響，不僅實現(xiàn)了評價親本和選擇優(yōu)良單株的有機統(tǒng)一，而且結(jié)果準(zhǔn)確可靠，育種效益大幅提高。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)，步驟如下甘蔗家系綜合評價方法，包括家系及組合的評價和家系后代單株選擇兩個部份，對甘蔗家系后代，即實生苗進(jìn)行核心試驗并以大面積推廣品種為對照種，成熟期調(diào)査后代及對照種的工藝性狀和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，利用R軟件分別分析親本和家系重要性狀，即甘蔗主單位面積含糖量的一般配合力GCA及特殊配合力SCA，根據(jù)一般配合力對親本的父母性進(jìn)行評價，以此篩選優(yōu)良的父本和母本；根據(jù)家系含糖量的特殊配合力分析并結(jié)合其它性狀和對照種的表現(xiàn)對家系的優(yōu)劣進(jìn)行評價，并以此計算參試家系的入選率，結(jié)合家系后代數(shù)量確定優(yōu)良單株的入選數(shù)，其數(shù)學(xué)模型為-A:&=block+(l|cross)+rB:W=block+(1|female)+(1|male)+r其中A計算結(jié)果xT為家系的特殊配合力；B計算結(jié)果xT為參試家系父本和母本的一般配合力；block為重復(fù)次數(shù)的固定模型；(llfemale)為母本的隨機模型；(llmale)為父本的隨機模型；(llcross)為組合的隨機模型；r為誤差項。R軟件運行的語言編寫程序讀文件試驗名《readxsv("文件路徑/文件名.csv")査看結(jié)構(gòu)str(試驗名)轉(zhuǎn)變因素試驗名S重復(fù)〈-factor(試驗名S重復(fù))調(diào)統(tǒng)計包library(lme4)親本評價評價代碼K-lmer(評價因素重復(fù)+(ll母本)+(ll父本)，試驗名)顯示結(jié)果ranef(評價代碼l)組合評價評價代碼2〈-lmer(評價因素重復(fù)+(ll組合)，試驗名)顯示結(jié)果ranef(評價代碼2)。所述的核心試驗是在土壤條件、管理水平均勻一致的同一塊試驗地，對照種采用蔗莖育苗移栽，實生苗以家系為單位按隨機區(qū)組設(shè)計、2次或以上重復(fù)安排的多次試驗；所述的家系含糖量的特殊配合力分析是在成熟期調(diào)査參試家系的重要工、農(nóng)藝性狀，包括株高h(yuǎn)(m)、莖徑D(cm)、有效莖N(條/畝)、田間錘度B(。/。)和甘蔗糖份S(%)，并計算單位面積含糖量。畝含糖量計算公式為含糖量=0.7854x0.69xD2xhxNxBxl(T8(噸/畝，其中0.69為經(jīng)驗數(shù)字)或含糖量=0.7854xD、hxNxSxl(T8(噸/畝)；也可采取實收方式對小區(qū)蔗莖產(chǎn)量稱重，然后根據(jù)田間錘度或蔗糖份計算單位面積含糖量。禾iJ用MicrosoftExcel軟件按下列方式保存文件類型為CSV，利用R軟件對參試家系含糖量進(jìn)行分析，利用家系的最佳線性無偏差估計值計算家系的特殊配合力，并與對照種進(jìn)行比較，以此對參試家系進(jìn)行評價。MicrosoftExcel數(shù)據(jù)輸入方法如下表l，表1中:組合、母本、父本、重復(fù)和含糖量分別用cross、female、male、bock或TSH代替，重復(fù)次數(shù)、家系及重復(fù)間的排列順序不受限制表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>所述的親本父母性評價是利用R軟件對所收集的含糖量并結(jié)合其它指標(biāo)進(jìn)行分類分析，利用親本的最佳線性無偏差估計值計算父本和母本的一般配合力，與對照種的父本和母本的一般配合力進(jìn)行比較，以此對參試家系所含的父本和母本進(jìn)行評價。所述的家系優(yōu)劣評價是利用R軟件對參試家系的含糖量進(jìn)行分析，根據(jù)家系評價計算出家系含糖量及其特殊配合力，結(jié)合其它性狀并與對照種進(jìn)行比較，以此對參試家系進(jìn)行評價，計算家系的入選率。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是1.甘蔗家系評價單株選擇技術(shù)首先是安排核心試驗，在相同的土壤條件、相同的環(huán)境條件和相同的管理水平下對所有參試家系、家系與對照種之間進(jìn)行評價和比較，使得出的結(jié)論更加科學(xué)；2.甘蔗家系評價單株選擇技術(shù)是利用R軟件分析家系后代重要性狀，在甘蔗上主要為含糖量，并計算以遺傳基礎(chǔ)所決定的配合力，根據(jù)配合力的大小計算入選率，剔除了環(huán)境和人為因素的影響，使選擇更為有效和準(zhǔn)確，為后代選擇提供了科學(xué)的依據(jù)；3.甘蔗家系評價單株選擇技術(shù)評價家系及親本不受親本的利用次數(shù)、雜交組合數(shù)量的限制，不需要完全雙雜交、不完全雙列雜交或其它設(shè)計就可評價家系或組合及親本；4.甘蔗家系評價單株選擇技術(shù)親本使用次數(shù)、選配的組合越多，評價結(jié)果越準(zhǔn)確，育種效益將大幅提高，且不同年份、不同地點間的數(shù)據(jù)可建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，以方便進(jìn)行綜合評價及電腦的軟件選配組合。具體實施例方式下面通過具體實例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實例只是描述性的，不是限制性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。甘蔗家系評價單株選擇技術(shù)是對甘蔗家系后代安排核心試驗，成熟期調(diào)査后代及對照種的工農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，利用R軟件分別分析親本和家系蔗糖含量的一般配合力及特殊配合力，根據(jù)一般配合力對親本的父母性進(jìn)行評價，以此篩選優(yōu)良的父本和母本；根據(jù)特殊配合力并結(jié)合其它性狀對家系的優(yōu)劣進(jìn)行評價，并根據(jù)家系含糖量與對照雙較計算參試家系的基本入選率，并結(jié)合家系后代數(shù)量確定優(yōu)良單株的入選數(shù)。具體步驟為1.試驗設(shè)計及栽種在甘蔗實生苗種子出苗后牛長至適宜栽種時，實生苗以組合為單位按隨機區(qū)組設(shè)計、2次或以上重復(fù)進(jìn)行多次核心試驗移栽；2.試驗地及田間管理試驗要求土壤肥力一致，田間管理包括栽種、蓋膜、揭膜、施肥、培土和灌溉等措施一致；3.數(shù)據(jù)收集成熟期對參試家系進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，內(nèi)容包括株高、莖徑、田間綞度，并計算單位面積的含糖量或直接對小區(qū)蔗莖產(chǎn)量稱重，然后根據(jù)田間錘度或蔗糖份計算單位面積含糖量；4.數(shù)據(jù)處理用R軟件對所收集的含糖量進(jìn)行分析，利用親本的最佳線性無偏差估計值估算親本的一般配合力，并據(jù)此評價親本；利用組合的最佳線性無偏差估計值估算組合的特殊配合力，并據(jù)此評價家系；利用評價計算出家系的含糖量和特殊配合力，借鑒其它性狀并利用對照種的特殊配合力進(jìn)行比較和效正，根據(jù)效正后的特殊配合力的高低和后代數(shù)量等計算優(yōu)良單株的入選數(shù)。5.入選率(R%):若家系平均含糖量TSHi，則比對照種特殊配合力顯著較低的家系平均含糖量為TSHs，計算含糖量之差TSHis:TSHis=TSHrTSHs，設(shè)所得差值正數(shù)最小的數(shù)為TSHra，則基本入選率R%=TSHis/TSHm。如根據(jù)含糖量對甘蔗IO個家系(組合)Dxl、ExL、FxB、Fxl、FxJ、Gxl、HxC、HxL、KxA和LxB進(jìn)行評價。將10個組合的種子播種，生長至適宜栽種時,實生苗以組合為單位按隨機區(qū)組設(shè)計、三次重復(fù)進(jìn)行核心試驗移栽，成熟期收集三個重復(fù)的含糖量(噸/畝)，其中假設(shè)組合FxI為對照。根據(jù)R軟件對數(shù)據(jù)格式的要求，利用MicrosoftExcel,整理數(shù)據(jù)見下表2，家系間排列順序不受限制；表2中cross為組合，female為母本，male為父本，block為重復(fù)次數(shù)，TSH為含糖量單位為噸/畝)，貯存路徑為(C:\sugarcane\sugaryield)，表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)上表，進(jìn)行家系評價數(shù)學(xué)模型為A:xI=block+(l|cross)+rB:xi=block+(11female)+(l|male)+r其中:A計算結(jié)果XI為家系的特殊配合力；B計算結(jié)果)CI為參試家系父本和母本的一般配合力；block為重復(fù)次數(shù)的固定模型；(llfemale)為父本的隨機模型；(llmale)為母本的隨機模型；(llcross)為組合的隨機模型；r為誤差項。R運行語句如下Trial<-read.csv("C:\sugarcane\sugaryield.csv")str(Trial)library(lme4)Trial$block<-factor(Trial$block)TSH<-lmer(TSHblock+(l|cross),Trial)ranef(TSH)T<-lmer(TSH~block+(1|female)+(1|male)，Trial)ranef(T)上述語言運行，利用R軟件評價出的參試親本和家系的一般配合力(GCA)、特殊配合力(SCA)、含糖量和基本入選率(R%)分別見下表3、表4和表5:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>運行結(jié)果表明1.家系在10個家系中，HXL的特殊配合力最高，該家系后代含糖量表現(xiàn)最好，其次為DXI和FXB;若家系FXI為對照，則其余家系特殊配合力不同程度低于對照，但差異不顯著，可以少量入選(基本入選率見上表3中的R%);FXJ和KXA特殊配合力顯著低于對照，一般不入選。2.母本在10個家系中的7個母本中，H作母本一般配合力最高，D的一般配合力亦優(yōu)于對照母本F，是下一步組合選配重點利用的母本；而其余母本L、G、K和E—般配合力低于對照種的母本F，今后選擇母本時盡量少用，其中母本E的一般配合力最低，可能不適于做母本。3.父本在10個家系中的6個父木中，L作父本的一般配合力最高，B的一般配合力亦明顯優(yōu)于對照父本I，是下一步組合選配重點利用的父本；而其余父本A、J和C一般配合力低于對照種的父木I，今后選擇父本時盡量少用，父本C的一般配合力最低，可能不適于做父本。效正甘蔗家系入選率的主要因素影響家系入選率的因素很多，各地之間差異較大，但主要包括下列因素1.實生苗的數(shù)量、試驗用地的大小甘蔗家系評價的目的是指導(dǎo)家系的入選，家系特殊配合力高，后代入選率大，但最高入選率一般不超過20%，單個家系入選數(shù)一般不超過50個，總體入選率多數(shù)控制在2-5%之間。如實生苗量大，進(jìn)一步試驗用地少，則總?cè)脒x率就相對較低，相反則可適當(dāng)提高入選率。如果一個特別優(yōu)秀的家系理論入選率可達(dá)20%，如該家系實生苗量為2000苗，最高入選數(shù)以50個計，入選率僅為2.5%;如該家系實生苗量為IOOO苗，最高入選數(shù)計以50個計，入選率則為5.0%。2.甘蔗糖份甘蔗糖份是甘蔗最重要的工藝性狀，直接影響制糖效益，與對照種相比，一般甘蔗糖份或0.69xB%(田間錘度)的值每高于對照0.5百分點，入選率可增加1%，但最高不超過20%，入選數(shù)最多不超過50個。3.病蟲害病蟲害是影響甘蔗生長的重要因素，但不同蔗區(qū)對品種抗性要求不同，部份蔗區(qū)實行一票否決制。如黑穗病重發(fā)區(qū)，黑穗病的抗性為感病級別或田間自然發(fā)病率達(dá)10%時以上，家系配合力再高，后代性狀再好也不選擇；若家系后代抗黑穗病僅為一般抗性水平或田間自然發(fā)病率低于10%時，可適當(dāng)降低入選率，若高抗黑穗病，可適當(dāng)提高入選率。4.其它由于我國甘蔗田間管理和收獲為人工進(jìn)行，莖徑大小、葉片葉鞘毛群、抗倒伏性、孕穗開花和空蒲心等都也將對入選率產(chǎn)生一定的影響。如大莖種入選率可提高1個百分點，小莖種入選率可降低1個百分點；無毛種入選率可提高1個百分點，多毛種入選率可降低1個百分點；抗倒品種入選率可提高1個百分點，易倒伏品種入選率可降低1個百分點；孕穗開花多數(shù)為一票否決制；效正蒲心率(H%)后的入選率％=11%(1-H%)獲得最終入選率等。各蔗區(qū)氣候條件、生產(chǎn)水平、機械化程度等不同，相關(guān)因素對入選率的增減比例可以不同。權(quán)利要求1、一種甘蔗家系綜合評價方法，其特征在于包括家系及組合的評價和家系后代單株選擇兩個部份，對甘蔗家系后代即實生苗安排核心試驗并以大面積推廣品種為對照種，成熟期調(diào)查后代及對照種的工藝性和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，利用R軟件分別分析重要性狀，即甘蔗單位面積含糖量的一般配合力GCA及特殊配合力SCA，根據(jù)一般配合力對親本的父母性進(jìn)行評價，以此篩選優(yōu)良的父本和母本；根據(jù)家系含糖量的特殊配合力分析并結(jié)合其它性狀和對照種的表現(xiàn)對家系的優(yōu)劣進(jìn)行評價，并以此計算參試家系的入選率，結(jié)合家系后代數(shù)量確定優(yōu)良單株的入選數(shù)，其數(shù)學(xué)模型為Ax1＝block+(1|cross)+rBx1＝block+(1|female)+(1|male)+r其中A計算結(jié)果x1為家系的特殊配合力；B計算結(jié)果x1為參試家系父本和母本的一般配合力；block為重復(fù)次數(shù)的固定模型；(1|female)為母本的隨機模型；(1|male)為父本的隨機模型；(1|cross)為組合的隨機模型；r為誤差項。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗家系綜合評價方法，其特征是所述的核心試驗是在土壤條件、管理水平均勻一致的同一塊試驗地，對照種采用蔗莖育苗移栽，實生苗以家系為單位按隨機區(qū)組設(shè)計、2次或以上重復(fù)安排的多次試驗。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗家系綜合評價方法，其特征在于所述家系含糖量的特殊配合力分析是在成熟期調(diào)査參試家系的重要工藝性和農(nóng)藝性狀，包括株高h(yuǎn)(m)、莖徑D(cm)、有效莖N(條/畝)、田間錘度B(。/。)和甘蔗糖份S(%)，并計算單位面積含糖量。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗家系綜合評價方法，其特征在于所述的親本父母性評價是利用R軟件對所收集的含糖量進(jìn)行分析，利用親本的最佳線性無偏差估計值計算父本和母本的一般配合力，與對照種的父本和母本的一般配合力進(jìn)行比較，以此對參試家系所含的父本和母本進(jìn)行評價。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的甘蔗家系綜合評價方法，其特征在于所述的家系優(yōu)劣評價是利用R軟件對參試家系的含糖量進(jìn)行分析，根據(jù)家系評價計算出家系含糖量及其特殊配合力，結(jié)合其它性狀并與對照種進(jìn)行比較，以此對參試家系進(jìn)行評價，計算家系的入選率。全文摘要一種甘蔗家系綜合評價方法，包括家系及組合的評價和家系后代單株選擇兩個部份，對甘蔗家系后代，即實生苗進(jìn)行核心試驗并以大面積推廣品種為對照種，成熟期調(diào)查后代及對照種的工藝性狀和農(nóng)藝性狀表現(xiàn)，利用R軟件分別分析親本和家系重要性狀，即甘蔗主單位面積含糖量的一般配合力GCA及特殊配合力SCA，根據(jù)一般配合力對親本的父母性進(jìn)行評價，以此篩選優(yōu)良的父本和母本；根據(jù)家系含糖量的特殊配合力分析并結(jié)合其它性狀和對照種的表現(xiàn)對家系的優(yōu)劣進(jìn)行評價，并以此計算參試家系的入選率，結(jié)合家系后代數(shù)量確定優(yōu)良單株的入選數(shù)，本發(fā)明在進(jìn)行選種的同時對親本、組合進(jìn)行評價，環(huán)境和人為因素對選擇的影響大幅度減小，選種更為快速和準(zhǔn)確。文檔編號A01H5/00GK101427655SQ20081023373公開日2009年5月13日申請日期2008年12月22日優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日發(fā)明者侯朝祥,劉家勇,吳才文,夏紅明,尹興祥,杰崔,昆楊,王炎炎,范源洪,俊趙,趙培方申請人:云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所