電子計(jì)算機(jī)在作物遺傳育種研究中的應(yīng)用

姜付波　朱洪波

摘要：作物遺傳育種工作中涉及大量的信息管理與數(shù)據(jù)處理工作，如品種資源管理、育種計(jì)劃的制定、田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)、品種系譜追蹤、試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析、遺傳育種的理論研究等。目前，電子計(jì)算機(jī)已成為遺傳育種研究不可或缺的信息處理工具，廣泛應(yīng)用于育種工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：電子計(jì)算機(jī)；品種資源管理；作物育種管理；親本選配；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： S330 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.14.012

1 電子計(jì)算機(jī)在品種資源管理中的應(yīng)用

品種資源是育種工作的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。農(nóng)作物資源信息的激增和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，促使許多國(guó)家、地區(qū)和國(guó)際農(nóng)業(yè)研究機(jī)構(gòu)開始研究利用電子計(jì)算機(jī)建立品種資源管理系統(tǒng)。中國(guó)有極豐富的農(nóng)作物種質(zhì)資源。為了充分有效地利用這些資源，在1980年～1985年間，上海、浙江、吉林、寧夏、湖南、山東和北京等地的農(nóng)業(yè)科研部門分別在微型計(jì)算機(jī)上建立了水稻、小麥、玉米、大豆、高粱等農(nóng)作物的品種數(shù)據(jù)庫(kù)，并不同程度地為用戶提供一些服務(wù)。1986年，中國(guó)開始國(guó)家作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)系統(tǒng)研究工作，到1990年建成了中國(guó)國(guó)家作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，擁有種質(zhì)達(dá)27萬份，使中國(guó)作物種質(zhì)資源信息管理跨入世界先進(jìn)行列。中國(guó)的國(guó)家作物種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是目前世界上僅次于美國(guó)的最大的作物遺傳資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)之一。

當(dāng)然，不同國(guó)家、不同作物的品種資源數(shù)據(jù)庫(kù)或信息系統(tǒng)盡管在規(guī)模、組成等方面不同，但品種資源信息管理的目標(biāo)基本相似。一般均能滿足育種家和有關(guān)研究人員的信息需求。

目前世界各國(guó)建立的種質(zhì)信息系統(tǒng)，按其主要特征可分為三大類。一是文件系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)以文件方式存貯。每份文件設(shè)計(jì)有一組描述字段，文件可采用不同的組織和記錄格式，借助一些描述信息可把文件連接起來操作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)所存貯信息的處理；二是數(shù)據(jù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)系統(tǒng)具有文件系統(tǒng)的若干特征，但存貯的數(shù)據(jù)可獨(dú)立于數(shù)據(jù)管理的程序，以供不同目的管理程序共同享用；三是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。建立品種資源數(shù)據(jù)庫(kù)的目的在于迅速而準(zhǔn)確地為育種和生物工程技術(shù)人員提供優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、抗病、抗逆及特異的種質(zhì)資源信息，為加速新品種的選育服務(wù)。因此，在設(shè)計(jì)建立品種資源數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，要緊緊圍繞這個(gè)總體目標(biāo)來進(jìn)行精心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。一般要求做到：適用于不同種類的作物，具有廣泛的通用性；對(duì)品種的描述規(guī)范化并在一定歷史時(shí)期內(nèi)具有完整性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性的先進(jìn)性；要考慮到計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)功能要齊全，除了具有輸入、修改、插入、增刪、查詢、檢索、打印輸出等管理功能外，還應(yīng)具有定量或定性分析的功能，能夠產(chǎn)生靈活多樣的報(bào)表與報(bào)告；程序功能模塊化，可移植，易維護(hù)，使用方便，人機(jī)界面友好。

2 電子計(jì)算機(jī)在作物育種管理、設(shè)計(jì)與分析中的應(yīng)用

作物育種工作者常因不能及時(shí)地處理分析大量的育種試驗(yàn)資料而埋沒了許多重要的信息，從而影響了育種效率的提高。為了整理分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)田間試驗(yàn)、編制田間記載冊(cè)等，育種工作者不得不年復(fù)一年地花費(fèi)大量時(shí)間和精力。為此，研究育種的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)顯得非常必要和重要。

3 電子計(jì)算機(jī)在親本選配研究中的應(yīng)用

親本先配是雜交育種成敗的關(guān)鍵，因而也就成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者在植物育種中計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)之一。計(jì)算機(jī)親本選配系統(tǒng)的研究盡管起步晚，但已取得長(zhǎng)足的進(jìn)展。在一些經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家，植物雜交育種的親本選配都借助于計(jì)算機(jī)，只要將育種目標(biāo)和對(duì)親本組配的要求輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)就能按人的意愿組配組合，不僅速度快，而且組配的很準(zhǔn)確。

計(jì)算機(jī)應(yīng)用于親本選配，其意義不僅僅在于可以將一些復(fù)雜的、參數(shù)估計(jì)較難的方法直接應(yīng)用于育種實(shí)踐，更重要的是促進(jìn)親本選配研究系統(tǒng)科學(xué)化，使親本選配在過去經(jīng)驗(yàn)性總結(jié)或單一分析地基礎(chǔ)上，能夠較全面、綜合地考慮問題；使親本選配研究能夠開拓思路，引入新思想、新方法、新手段，從而提高育種水平，高效率地育成作物新品種，促進(jìn)育種科學(xué)的發(fā)展。

4 作物育種的專家系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)是模擬某一專門領(lǐng)域中專家求解問題能力的計(jì)算機(jī)程序系統(tǒng)，以便對(duì)復(fù)雜的問題作出專家水平的判斷、解釋、推理、決策、結(jié)論和咨詢。目前，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的研究領(lǐng)域中，專家系統(tǒng)的研制非常活躍。作物育種是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，需要多學(xué)科知識(shí)，豐富的經(jīng)驗(yàn)，育種的周期長(zhǎng)、成功率低且因人而異。作物育種不僅是一門科學(xué)，也是獨(dú)具匠心的藝術(shù)，專家經(jīng)驗(yàn)在培育品種方面往往起著決定性作用。研制作物育種的專家系統(tǒng)對(duì)提高育種效率，將高技術(shù)和育種結(jié)合起來，對(duì)出好品種，快出品種有十分重要的促進(jìn)作用。

總而言之，現(xiàn)代作物育種是一門綜合性的，以多學(xué)科協(xié)作為特征的應(yīng)用學(xué)科。它集傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)、遺傳理論、生物技術(shù)、現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)、理化技術(shù)和系統(tǒng)思想于一體來適應(yīng)育種目標(biāo)越來越綜合化、復(fù)雜化和多樣化的要求。電子計(jì)算機(jī)在遺傳育種中的應(yīng)用，包括各專家系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、咨詢系統(tǒng)、管理系統(tǒng)的建立，使育種學(xué)在科學(xué)化、現(xiàn)代化水平上邁開了一大步。然而，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，不僅僅是使我們能夠打破時(shí)空的限制，應(yīng)用專家經(jīng)驗(yàn)，掌握資料信息，從繁雜的事務(wù)性勞動(dòng)中解放出，更重要的應(yīng)是結(jié)合這種現(xiàn)代技術(shù)，研發(fā)和應(yīng)用新的思想、新的理論和新的方法，從而促進(jìn)育種工作的開展，提高育種水平，高效率地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)培育出更多更好的作物品種，促進(jìn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)及高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：姜付波，大專學(xué)歷，鎮(zhèn)賚縣農(nóng)業(yè)廣播電視學(xué)校，講師，研究方向：農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣教學(xué)工作。