Применение информационных технологий при оценке селекционного материала яровых тритикале

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

ГНУ СибФТИ, ГНУ СибНИИРС

Применение информационных технологий при оценке селекционного материала яровых тритикале

Гребенникова И.Г.,

Стёпочкин П.И.,

Алейников А.Ф.

г. Новосибирск

Аннотация

Разработана компьютерная программа, позволяющая вычислять коэффициент интегральной селекционной оценки форм тритикале в зависимости от долевых вкладов в него ряда ценных количественных признаков. Сформирована базы данных, включающая биологические, морфологические и хозяйственные особенности рассматриваемой культуры. Проведено тестирование программы на экспериментальных данных структурного анализа гибридов F4, полученных в результате скрещиваний четырёх сортов яровой тритикале по полной диаллельной схеме. Выявлены селекционно-ценные образцы. Рассмотрена возможность модификации программы для других зерновых культур.

Ключевые слова: тритикале, база данных, селекционная оценка.

Grebennikova I.G., Stepochkin P.I., Aleinikov A.F. Computer technologies of the valuation of breeding forms of spring triticale

There was developed a computer program for calculating the integral breeding valuation coefficient of triticale varieties depending on the contribution of the portions of the valuable quantitative traits. A data base including biological, morphological and agricultural valuable characteristics of triticale has been made. The program was tested on experimentally obtained spring triticale hybrids as a result of crossing between four spring triticale varieties according to a complete diallel scheme. There were selected agriculturally valuable forms. There is considered the possibility of the application of the program modification for other crops.

Keywords: triticale, program application, data base, breeding valuation.

Тритикале - единственный вид злака, искусственно созданный человеком и нашедший широкое применение как пищевая, кормовая и техническая культура. Принципы селекции тритикале изучены меньше, чем исходных родительских родов пшеницы и ржи [1]. Однако традиционная селекция этой культуры требует больших временных и материальных затрат.

В селекции тритикале подбор родительских форм ведётся на основе фенологических наблюдений и результатов структурного анализа растений. От интуиции и способности селекционера подобрать родительские пары для гибридизации, увидеть элитное растение - родоначальника будущего сорта зависит успех в создании сортов [2]. Селекционная работа упрощается, когда отбор ведётся по основному лимитирующему признаку, например, из всего массива растений в гетеро-генной популяции отбираются только самые устойчивые к определённому патогену растения. Но если отбор проводить по комплексу полезных признаков, то доминирующими в этом случае могут быть несколько признаков, и какому из них дать предпочтение зависит от интуиции селекционера.

Поэтому применение компьютерных технологий, обеспечивающих информационное сопровождение селекционного процесса тритикале от лабораторных исследований до полевого эксперимента, снижает просчёты, возникающие при интуитивном мышлении. С целью оптимизации селекционного процесса при создании сортов, обладающих требуемым сочетанием хозяйственно важных признаков, в СибФТИ Россельхозакадемии совместно с СибНИИРС Россельхозакадемии разработана компьютерная программа, позволяющая вычислять коэффициент интегральной оценки коллекционных или селекционных образцов в зависимости от долевых вкладов в него ряда ценных признаков.

Методика. Тестирование компьютерной программы проводилось на экспериментальных данных структурного анализа 208 гибридов F4 урожая 2011 г., полученных в результате скрещиваний четырёх сортов яровой тритикале по полной диаллельной схеме (4х4): Сокол Киевский (Украина), Укро (Россия), Габо (Польша) и мексиканский коллекционный образец К-3881 Dahbi 6/3/Ardi 1/Topo 1419, а также этих сортов с озимой тритикале Сирс 57 селекции ГНУ СибНИИРС.

Результаты исследований

Накопленный в результате селекционной работы материал был обработан и систематизирован. Были рассмотрены биологические, морфологические характеристики и хозяйственные особенности культуры тритикале. Эти и другие атрибутивные данные определили те характеристики сортов и линий тритикале, ко-торые нашли отражение в разработанной структуре базы данных (БД), ориентированной на общепринятую в ВИРе описательную часть баз паспортных данных. БД содержит информацию об изучении образцов яровых тритикале по урожайности, качеству продукции, устойчивости к болезням, вредителям и другим неблагоприятным факторам -- всего около 30 показателей.

Исходной информацией являются данные о количественных признаках исследуемых образцов, формирующих поля базы данных, алгоритмы расчета полей и типы оценок, которые могут быть изменены пользователем.

Рисунок 1 - Ввод исходных данных

компьютерный селекционный биологический хозяйственный тритикале

У большинства исследуемых количественных признаков ценность прямолинейно возрастает с увеличением значения признака (масса зерна, число зёрен в колосе, натура зерна и др.). Однако некоторые показатели не имеют положительную линейную регрессию с их оценкой, т.е. меньшему значению показателя не всегда соответствует более низкая оценка, а большему значению - лучшая оценка. Вследствие этого при расчете интегральной оценки исследуемых образцов возникла необходимость в трансформации первичных данных из метрического в балловый вариант выражения количественного признака с использованием логических функций. Было сделано 6 градаций каждого признака с оценкой от 0 до 5 баллов. Для признаков, имеющих положительную линейную регрессию с их оценкой, например натура зерна, алгоритм расчёта баллов показан на рисунке 2а. Однако, данный алгоритм не может быть применён для оценки высоты растения. Слишком короткие растения (карлики) являются низкопродуктивными, а слишком длинные растения в большинстве случаев полегают. Для данного варианта разработан следующий алгоритм балловой оценки (рисунок 2б).

Длина стебля 70-100 см принята за оптимальную с оценкой 5 баллов. Таковых растений в коллекции 2011 года было 121 образец. По обе стороны от этого оптимального значения признака баллы снижаются. Основная масса образцов по признаку «высота растения» имела оценки 3 и 4 балла.

Рисунок 2 - Форма задания алгоритма балловой оценки признака: а - натура зерна; б - высота растения

Для каждого количественного признака выбирается один из способов оценки:

а) признак получает определенную оценку в баллах в зависимости от того, в какой интервал попадает значение признака («абсолютная» оценка);

б) признак получает определенную оценку в баллах в зависимости от того, в какой интервал попадает отношение значения признака к максимальному значению этого признака в проведенных испытаниях («относительная» оценка).

Затем признаку присваивается коэффициент значимости, определяющий его долевой вклад в интегральную селекционную оценку образца (рисунок 1). В зависимости от приоритетности признака в модели сорта, коэффициент может быть изменён по усмотрению селекционера.

Расчёт интегральной селекционной оценки растения выполняется с учётом коэффициента значимости и относительного балла данного признака по формуле:

где С - интегральная селекционная оценка растения;

Pi - значение признака образца в баллах;

Pimax - максимальное значение признака в баллах;

Кi - коэффициент значимости.

Идеальным считается растение с селекционной ценностью, равной 1. Из всех изученных образцов коллекции яровых тритикале самый худший имел ценность 0,23 (Сирс 57 x Габо), а самый лучший - 0,85 (Укро x К-3881). Форма отчёта, включающая в себя балловое значение количественных признаков и интегральную оценку исследуемых образцов, приведена на рисунке 3. Перечень полей, включаемых в отчёт, определяется пользователем.

Рисунок 3 - Интегральная оценка и наиболее значимые признаки лучших и худшего образцов коллекции

Выводы

При помощи разработанных алгоритмов и созданного программного обеспечения интегральной оценки форм яровых тритикале выявлены селекционно-ценные образцы. Несмотря на то, что данная программа предназначена для селекционеров, работающих с тритикале, её можно модифицировать, внеся небольшие изменения, для оценки селекционного и коллекционного материала пшеницы, ячменя, овса как яровых, так и озимых форм.

Библиографический список

1. Гребенникова И.Г. Диаллельный анализ числа колосков в колосе яровой тритикале / И.Г. Гребенникова, А.Ф. Алейников, П.И. Стёпочкин // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2011. - №7,8. - С.77-85.

2. Гребенникова И.Г. Информационное обеспечение селекционного процесса тритикале / А.Ф. Алейников, П.И. Стёпочкин // Вестник НГАУ. - 2011. - №4 (20). - С.10-15.

Размещено на Allbest.Ru