数字化技术在玉米育种工作中的应用,本文是关于玉米育种方面学术论文怎么写跟玉米育种工作和数字化技术和应用研究相关论文例文.
玉米育种论文参考文献：
摘 要：用计算机Excel电子表格,将玉米材料的植物性状、产量性状、抗病性状等50个遗传性状,根据统一的编码规则,进行统一量化,实现了遗传性状由文字描述到数字描述的转化,建立玉米资源材料数据库,可对玉米育种材料进行计算机自动化管理,从而使田间调查记载简便化,资料整理自动化,遗传分析直观化,选配组合准确化,克服育种的盲目性,大大提高育种的效率.
关键词：玉米；育种；数字化技术
在玉米育种工作中,每年都要面对数千份自交系、杂交组合、品比试验材料,大量的田间调查记载、资料的归类、整理,以及其遗传特性的分析,是一项繁琐的工作.为了能够利用计算机数据管理系统,对所有的育种材料进行自动化管理,曾研究总结出数字化育种新方法,并在番茄育种中得以应用.现把该方法引入玉米育种工作中,力图使玉米育种田间调查记载简便化,资料归纳整理自动化,遗传分析直观化,选配组合准确化,克服育种的盲目性,改变大量的田间盲目育种,为有目的的室内推演育种,田间种植只是对推演结果的验证.这样就大大地提高了育种工作的效率,节约育种成本.
1玉米遗传性状的数字化
玉米遗传性状,大部分是用文字来描述的,文字描述通常又比较模糊,田间调查记载比较麻烦,归纳整理资料比较费劲,若想利用计算机数据管理系统对资料进行自动化处理,就必须把文字描述的性状转化成具体的数字,就需要对不同的性状进行统一的编码,实现从文字描述到数字表述的转化.在番茄上,由于显隐性明显,质量遗传多,数量遗传少,所以提出“用不同的数位来代表不同的性状,用该数位上的具体数字代表该性状具体的量”之概念.然而在玉米育种工作中,由于其数量遗传比较多,许多性状都需要用2～3位数来表示,所以用单个数位就难以表达.因此,提出“用不同的数列（计算机电子表格中的列）来代表不同的性状,该表格中的具体数字来表示该性状具体的量.”然后,制定一个统一编码规则,对所有的性状进行统一的编码,从而实现所有的性状表述数字化.
2玉米材料遗传性状的编码规则
1）材料的序号用电子表格中的第1列来表示.
2）材料的名称用电子表格中的第2列来表示.
3）材料的来源用电子表格中的第3列来表示.
4）苗势的强弱,用电子表格中的第4列来表示.苗势分为极弱、弱、中等、较强、特强五个等级,分别用1、2、3、4、5来代表.
5）气生根的发达程度,用电子表格中的第5列来表示,根据气生根的层数、条数、根的粗细来判定其强弱,由弱到强分为五个等级,分别用1、2、3、4、5来代表.
6）株高,用电子表格中的第6列来表示.用实际测量的平均株高厘米数来代表.
7）茎粗,用电子表格中的第7列来表示.用实际测量基部第二茎节中部直经的平均厘米数来代表.
8）茎杆的坚韧度与抗风能力密切相关,用电子表格中的第8列来表示.坚韧度可分为软、中等、坚硬三个等级,分别用1、2、3来代表.
9）株型,用电子表格中的第9列来表示.根据穗上部第三片叶与茎杆之间的夹角大小,分为特紧凑型（夹角<15°）、紧凑型（15°<夹角<30°）、半紧凑型（30°<夹角<45°）、较平展型（45°<夹角<60°）、平展型（60°<夹角<75°）、特平展型（夹角>75°）六个类型,分别用1、2、3、4、5、6来代表.
10）叶长,用电子表格中的第10列来表示.测量对象为穗上部第三片叶,用其平均长度厘米数来代表.
11）叶宽,用电子表格中的第11列来表示.测量对象为穗上部第三片叶中部,用其平均宽度厘米数来代表.
12）叶色,用电子表格中的第12列来表示.叶色分为淡绿、正绿、浓绿三个级别,分别用1、2、3来代表.
13）雄花的分枝数,用电子表格中的第13列来表示.用实际调查的平均分枝数来代表.
14）雄花的分枝形状,用电子表格中的第14列来表示.分枝形状分为上冲、半上冲、平展三个类型,分别用1、2、3来代表.
15）雄花花粉量的大小,用电子表格中的第15列来表示.花粉量分为小、中、大三个等级,分别用1、2、3来代表.
16）花粉颖壳的颜色,用电子表格中的第16列来表示.花粉颖壳的颜色,常见的有淡绿色、、淡紫色、深紫色,分别用1、2、3、4来代表.
17）穗位高度,用电子表格中的第17列来表示.用实际测量的穗位平均高度的厘米数来代表.
18）雌穗花丝颜色,用电子表格中的第18列来表示.常见的花丝有淡绿色、淡、淡粉色、紫色四种,分别用1、2、3、4来代表.
19）雌穗有无箭叶,用电子表格中的第19列来表示.雌穗有箭叶,用1来代表,雌穗无箭叶,用0来代表.
20）雌穗的露尖程度,用电子表格中的第20列来表示.露尖程度分为无、轻（露尖<1cm）、中等（1cm<露尖<2cm）、重（露尖>2cm）四个等级,分别用0、1、2、3来代表.
21）夏播生育期,用电子表格中的第21列来表示.用从夏播播种到成熟的实际生长天数来代表.
22）春播生育期,用电子表格中的第22列来表示.用从春播播种到成熟的实际生长天数来代表.
23）穗长,用电子表格中的第23列来表示.用10穗平均穗长的厘米数来代表.
24）穗粗,用电子表格中的第24列来表示.用10穗平均穗粗的厘米数来代表.
25）穗型,用电子表格中的第25列来表示.穗型有锥型和筒型,分别用1和2来代表.
26）穗行数,用电子表格中的第26列来表示.用10穗平均穗行数来代表.
27）行粒数,用电子表格中的第27列来表示.用10穗平均行粒数来代表.
28）穗粒数,用电子表格中的第28列来表示.用10穗平均穗粒数来代表.
29）穗轴颜色,用电子表格中的第29列来表示.常见的穗轴颜色有白色、粉色和红色,分别用1、2、3来代表.
30）穗轴的粗细,用电子表格中的第30列来表示.用实际测量10个穗轴的直径平均厘米数来代表.
31）出籽率,用电子表格中的第31列来表示.用实际测量10穗平均出籽率（去掉%）来代表.
32）子粒的类型,用电子表格中的第32列来表示.子粒的类型分为硬粒型、半马齿型、马齿型、粉质型、腊质型（又称糯玉米、粘玉米）、甜质型、爆裂型、有稃型、牧草型九个类型,分别用1、2、3、4、5、6、7、8、9来代表.
33）子粒的颜色,用电子表格中的第33列来表示.常见的颜色有白色、、黄白色、红色、紫色、黑色、五彩色七种颜色,分别用1、2、3、4、5、6、7来代表.
34）子粒的大小,用电子表格中的第34列来表示.用目测,分为极小、小、中等、大、特大五级别,分别用1、2、3、4、5来代表.
35）千粒重,用电子表格中的第35列来表示.用实测1000粒的重量克数来代表.
36）单穗产量,用电子表格中的第36列来表示.用实测10穗的平均产量克数来代表.
37）亩产量,用电子表格中的第37列来表示.用折算的理论公顷产千克数来代表.
38）对大斑病的抗性.39）对小斑病的抗性.40）对丝黑穗病的抗性.41）对黑粉病的抗性.42）对粗缩病的抗性.43）对青枯病的抗性.44）对穗腐病的抗性.45）对园斑病的抗性.46）对灰斑病的抗性.47）对弯孢菌叶斑病的抗性.48）对锈病的抗性.49）对矮花叶病毒病的抗性.50）对茎腐病的抗性,分别用电子表格的第38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50列来代表.抗病性分高抗（HR）、抗（R）、中抗（MR）、感病（S）、高感（HS）五个级别,分别用1、2、3、4、5来表示.
3数据库的建立
根据上述编码规则,将田间调查的数据结果,输入计算机相应的电子表格中,可以将自交系、杂交组合、品比试验等分门别类,形成一个完整的、系统的数据库.
4数据归纳、整理的自动化动排序
数据库建立后,根据研究目的要求,将某一性状进行数据归纳、整理.比如,把所有的材料按照株高来归类,根据编码规则,数据库电子表格中的第六列表示株高,所以,选定该列所有数据,点击表格菜单,在出现的下拉菜单中,选择排序菜单,在出现的对话框中,选择由小到大排列,系统就会把所有材料的株高按由小到大自动排列好.同样,如果需要按照产量来排队,就选定该目标性状所对应的第37列所有数据,然后进行由大到小自动排序.只要把数据库建立起来,材料的归类、整理就可以实现自动化.
5分析遗传规律既简便又直观
将母本、父本及杂交种的数据编码放在一起比较,就可以非常直观地看出其遗传规律（如表1）.
从表1中可以直观地看出,株高是F１代高于双亲,属于超亲遗传；抗倒伏强的材料与中等和不抗倒材料杂交,其后代表现为抗倒强和中抗；从株型来看,紧凑型和平展型材料杂交,其后代表现为半紧凑型；从生育期来看,早熟材料和晚熟材料杂交,其后代表现为中熟偏早,属于基因互作；从穗长和行粒数来看,其后代超过双亲,具有加性效应；从穗行数来看,其后代介于双亲之间或偏向数字高的亲本,同一材料的后代表现也不完全一致,说明除基因互作之外,还受环境效应的影响；从轴色来看,红轴和粉轴杂交,其后代表现为红轴；从粒型上来看,半硬粒和马齿型杂交,其后代表现为半马齿；从抗病性来看,大都是显性遗传…….
把选出的优良组合及亲本放在一起进行比较,就可以提高对自交系材料的认知程度,便于掌握和使用这些材料,对总结育种经验非常有利.
6选配组合准确化,克服育种的盲目性
目前玉米生产上全部是种植杂交种.杂交种的优势,就是能够综合双亲的优点,在生产上表现出更好的抗性,获取更高的产量,所以,玉米育种也就以选配优良杂交组合为主.由于亲本材料资源的局限,目前所育成的品种还不能十全十美,还有这样或那样的不足和缺点,育种的过程,也就是对现有的所谓优良品种不断进行改良的过程,以便使杂交种能够综合更多的优良性状.
选配组合的原则,就是根据玉米材料的遗传规律和优良基因互补的原理进行选配组合.在常规的育种方法中,大部分遗传性状都是用文字描述的,田间记载本一大堆,要从中找出符合要求的材料,费时费力,所以,往往只注重个别主要性状的互补,而忽视了所有相关性状的选择,这样就容易造成杂交后代中一些差的性状表现出来,组配的盲目性就比较大.而采用数字化育种新方法后,则选配组合就像做加减法一样简单,准确又快捷.
6.1确定育种目标
根据生产上对品种的要求,确定我们的育种目标.制定育种目标时,应该考虑玉米的用途、种植模式、生长期、自然条件、发病情况、产量水平等因素,确定目标品种应该具备的优良性状,并列出其对应的编码数据.
6.2选定母本
应选择大部分主要性状与目标品种相同或相近的材料作母本,列出其应具备的若干个性状编码,也就是说必须符合以上若干个条件才能作母本.
6.3选定父本
由目标品种的编码数据和母本的编码数据,根据玉米的遗传规律以及基因互补的原理,推算出父本应具备的若干个条件,例如：
条件1硬粒型对应的编码1
条件2紧凑型<3
条件3中低杆<250
条件4高抗丝黑穗病1
条件5抗粗缩病2
条件6抗倒能力强3
条件n……
6.4材料的自动查找
列出所有条件以后,然后开始查找.条件1对应的是电子表格中的第32列,选中该列所有数据,然后由小到大排序,这样就把硬粒型的材料排在一起,其他的材料排除在外.在符合条件1的所有材料中,用同样的办法,再选择符合条件2的材料,依次类推,最后选出符合所有条件的材料.
6.5确定组合
用选定若干个适合作母本的材料作母本,用能够弥补母本缺点的材料作父本,配制杂交组合.这样就可以把不符要求的大量的材料及组合排除在外,克服了育种的盲目性,提高了组配的准确性.
7田间验证
把确定的组合,冬天在海南进行配制,然后在田间种植进行验证.经过2006年我们对2700个组合的表现统计,综合性状明显不如对照的约占30%,与对照相同或相近的占58%,显著超过对照的占12%.
近年来,通过实践证明,应用数字化育种新方法,能够大大地提高育种效率,节约育种成本.
参考文献
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