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摘要：通过对“西瓜育种可视管理系统”的核心部分进行了技术优化与提升,进一步提高了系统的管理功能,更好地辅助育种家管理种质资源和进行数理统计分析,有效地揭示作物遗传规律,提高育种效率,增强商业化育种的竞争优势。
关键词：西瓜；育种管理系统；计算机辅助育种
The Optimization and Improvement of Watermelon Breeding Management System Based on VB6.0
WANG Fujian,ZHANG Li
(Institute of Vegetables and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081)
【Abstract】：Based on the technical optimization and improvement of the central part of“Watermelon Breeding Visible Management System“,upgrading the level of management function of the system,and better assisting breeding experts to analysis and statistics germplasm resources,in order to discover the reveal the laws of heredity,improve breeding efficiency and enhance the commercial breeding competitive advantage.
【Key words】：watermelon;breeding management system;computer assisted breeding
0引言
商业化育种的迅速发展,育种材料数量的集聚增加和宗代的追溯,使育种工作对于种质资源的数字化、信息化、性状描述的规范化、数理统计分析、组合预测、种子系谱与图片有效地管理和田间采集数据与后台服务器实时交换等庞大数据信息地处理需求越加突出。一个优秀的管理系统可使育种家能够有效地快速寻找目标性状、图片,对数据精确的统计分析,揭示和总结农作物的遗传规律,预测组合表现,辅助育种家选育优良的品种,提高育种效率。如国际同行孟山都、先正达等跨国公司利用计算机辅助育种,支撑其庞大的育种技术体系。我国农作物育种管理系统研究较晚,缺乏具备编程技术与多年一线育种经验的复合人才,一些开发的育种管理系统很难达到育种工作的实际需求。编者一直从事栽培、育种和种质资源信息管理工作,2011年开发了西瓜育种管理系统,在辅助育种中发挥了巨大的作用,后期通过对田间数据的研究与验证,对管理系统的核心部分又进行了技术优化与提升,进一步的提高了系统功能[1-3]。
1管理系统设计目标和视图构架
1.1管理系统设计目标
研发“西瓜育种可视化管理系统”,使系统具备对育种过程中大量的系谱、性状、图片信息进行有效的可视化管理和通过调用数据库中的自定义函数、方法、表值与经验知识,结合数学原理、算法进行数据统计分析,辅助育种家了解农作物的遗传机制,总结优良品种的选育规律,对杂交组合进行灰度评价分析,有效地提高育种效率[4-5]。
1.2系统核心视图构架(如图1所示)
图 1 系统构架图
2优化、提升的功能与实现
2.1灵活的数理统计分析
对K个材料,n个观测值的总变异分解不同因素的相应变异,系统采用灵活、简单输入或调入亲本测值,运行模型SST=2-C(C为矫正数C=T2/nk),dfT=nk-1计算其总变异,运行模型SST=t2/n-C,dft=k-1,MSt=SSt/dft,F=MSt/MSc计算组间变异和F值,运行模型SSe=SST-SSt,dfe=k(n-1),MSe=SSte/dfte计算组内变异。计算结果与数据库中F值表数据自动匹配比较,得出组合与对照及组合间差异显著情况。用新复极差法进一步算出SSR值。进行配合力估算,计算出配合力及相对效应值,辅助育种家对组合的评测,发现遗传规律。关键技术是采用slelect R,'“&text1.text&“'from F(1%或5%)where R='“&Label.caption&“'“语句对行列动态交叉准确的读取数据值。(如图2所示)
图 2 配合估算 (A ：统计分析 ；B ：估算结果 )
2.2增加组合预测的算法
对于所获得的高代自交系进行先期预测杂交组合位次、优劣评价,以辅助育种家集中精力对这些组合进一步测定,确定最佳的亲本和组合方式,可节省大量的人力、物力和土地资源。(如表1所示)
过程算法(1)依据专家经验与性状数组结合确定权重Wj=Pk.N/nK;k=1,G,调用Wj=1/MDj2计算出MDj2。
(2)计算亲本的最佳贡献比例,p=∑wj(xij-x'ij)(Ij-x'ij)/j(xij-x'ij)2。(3)运行模型SSR=j[PXij+(1-P)x'ij-Ij]2/MDj2计算出剩余平方和。根据SSR大小确定组合的位次确定亲本和组合方式。SSR值越小,组合位次越高。注:Pk是K组性状设定的权重值；nk是k组性状数；N为总性状数；G为组数,j为性状的权重；MDj2为最大允许离差。Xij为第i个亲本第j3、4分别代表非常紧、紧实、中紧、松；果皮厚度1、2、3、4分别代表极薄、薄、厚、极厚；果皮硬度1、2、3皮硬、皮韧、皮脆个性状的测定值,Ij为性状j的理想值；
通过运用数理算法和专家田间评测的结果可以看出,15个组合预测的SSR位次与实测的位次从整体分析结果来看,是可以拟合的,结果是可信的。其中前33.3%可以重点大面积的、不同生态区域的进行评测,中间40%可适当的增大面积进一步评测,后面的可少量种植评测,防治有特出的优良组合未被发现。如果权重值无限接近真值和各性状分级更细、更精确,预测结果会更加理想。(如表2所示)
2.3材料树状系谱与表关联检索的建立
功能：实现育种系谱自动生成添加到材料库中,同时在树状系谱中自动形成对应的层级。在以往的实例中一种方法是直接用代码将数据填充到权控件中,这对于层级较少的很容易达到,但对于动态层级添加不能实现,而另一种方法是采用层级数字编号或不同的图标区别层级来实现,但在动态添加层级中经常出错,而对于庞大的育种系谱既可宗代追踪检索,又可动态添加层级,且层级系谱前不能出现数字编号和图标,同时在录入系谱时可自动识别系谱层级添加,这是相当困难,这一直成为树状系谱层级动态增减、检索的瓶颈。一种新方法的发现,有效的、巧妙的解决了这个问题[6-9]。(如图3所示)
Public Sub Tree_change()'声明一个树状显示数据的过程
On Error Resume Next
Dim key,text As String
Dim rs As New ADODB.Recordset
rs.Open“select＊from“&dtb&“order by系谱“,cnn,adOpenKeyset,adLockOptimistic
If rs.RecordCount>0 Then
With rs
.MoveFirst
Do While.EOF=False
Dim i As Long
Dimj As Long
i=0
j=0
Do
i=InStr(i+1,Trim(.Fields(“系谱“)),“-“)
If i>0 Then
j=j+1
Else
Exit Do
End If
Loop
Ifj=0 Then
key=Trim(.Fields(“系谱“))
text=Trim(.Fields(“系谱“))
Set node1=TreeView1.Nodes.Add(,,key,text,0)End If
Ifj=1 Then
key=Trim(.Fields(“系谱“))
text=Trim(.Fields(“系谱“))
Set Node2=TreeView1.Nodes.Add(node1.Index,tvwChild,key,text,0)
End If
Ifj=n Then
key=Trim(.Fields(“系谱“))
text=Trim(.Fields(“系谱“))
Set Node(n+1)=TreeView1.Nodes.Add(Noden.Index,tvwChild,key,text,0)
End If
.MoveNext
Loop
End With
End If
rs.Close
End Sub
Private Sub TreeView1_NodeClick(ByVal Node As MSComctlLib.Node)
Dim rs1 As New ADODB.Recordset'定义数据集对象
Dim sql As String'定义字符串变量
'按类别名称查询,并按类别编号排序
rs1.Open“select＊from“&dtb&“where系谱='“+TreeView1.SelectedItem.key+“'“,cnn,adOpenKeyset,adLockOptimistic
If rs1.RecordCount>0 Then
Text1.text=rs1.Fields(“系谱“)
End If
rs1.Close
sql=“select＊from材料where系谱like'%“&Trim(Text1.text)&“%'“
Adodc1.RecordSource=sql
Adodc1.Refresh
Set DataGrid1.DataSource=Adodc1
End Sub
2.4育种材料的分类统计方法
包括种质分类汇总分析和种质资源类别分析。种质分类汇总可将数据库中收录了早熟材料、中早熟材料、中晚熟材料、晚熟材料份数进行统计。种质资源类别分析是针对材料的某一性状,进行统计。统计结果以表或图形式展现出。关键技术采用“Select seedjcxx.材料库,“&opt&“,count(“&opt&“)as份数from“&dtb&“,seedjcxx where“&opt&“and seedjcxx.统一编号=“&dtb&“.统一编号GROUP BY seedjcxx.材料库,“&opt&““语句和变量嵌套的形式实现统计分析[10]。
2.5图片长二进制的存读方法的实现
图 3 树状系谱 (A) 及相关信息 (B)
上一代的系谱材料图片主要是以路径的形式存取,很容易因存放路径的改变或文件的重命名造成无法读取,还有远程图片的添加实现也很困难。采用Stream对象可实现每行2G的长二进制图片的快速存读,有效的解决了系统对本地和远程图片添加、修改、删除的管理。关键技术[11-12]：
Private Sub CmdSave_Click()
On Error Resume Next
Set mst=New ADODB.Stream
mst.Type=adTypeBinary
mst.Open
mst.LoadFromFile mystr
Dim tp As New ADODB.Recordset
tp.Open“select＊from tp where统一编号='“+
Text1.Text+“'“,cnn,adOpenKeyset,adLock Optimistic cnn.Execute(“delete＊from tp where统一编号
='“+Text1.Text+“'“)
tp.AddNew
tp.Fields(“统一编号“)=Text1.Text
tp.Fields(“相片路径“).Value=mst.Read
tp.Update'更新数据库
tp.Close
End Sub
3结语
图4西瓜育种可视化管理系统增加了系谱的树状管理、材料的分类统计方法、预测组合的算法、改变了图片的存读方法和优化了配合力、遗传力的算法。优化后核心部分采用大量的公共变量与变量嵌套的形式缩减大量重复的源代码,精简代码,提高了运行速度。管理系统减少了大量、繁琐的系谱、图片管理和数据统计分析工作,同时对育种材料进行了精确、科学的评介,辅助育种家创造出优良的品种。该系统可移植到其他作物上应用。
图 4 育种系统主界面
参考文献
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