李雪　杨涛

摘要：针对辽宁省玉米育种工作的实际需求，通过对生产线考种、田间试验和实验室测试数据的调研以及查阅国内外相关文献，获取了穗型、穗行数、穗粒数、粒型、百粒质量等玉米数据信息以及配合力分析的基本概念、模型、方法和作用等资料。利用SQL Sever数据库及相关编程技术，围绕考种信息管理、种子信息管理、数据分析3个主要功能模块设计了对玉米性状数据等相关信息进行有效管理和综合分析利用的玉米育种信息管理系统。该系统有效实现了玉米育种信息的科学管理，提高了育种效率，使数据化育种成为可能。

关键词：玉米育种；管理；信息系统；配合力

中图分类号：S126 文献标志码：A 文章编号：1002—1302（2016）01—0418—04

近年来，国外大型种业公司早已实现了玉米育种信息综合管理信息化，使用专业的育种数据管理软件，极大提升了育种工作的效率，减轻了育种工作量。与世界发达国家相比，我国种业发展仍处于初级阶段，性状参数等信息的管理大多还停留在借助Excel等通用办公软件的半手工阶段，时间成本很高，数据缺失严重，人为误差大。

国内目前仅有2款专业的育种软件，分别为北京农业信息技术研究中心研发的作物育种信息综合管理平台、博思公司开发的农博士育种专家软件。其中作物育种信息综合管理平台与传统育种资源的保存管理等方式相比，具有化繁为简、实时处理数据等优点；农博士育种专家软件于2004年设计研发，国内多位顶尖育种专家对这款软件的开发给出了指导建议，采用大型数据库，支持远程数据异地汇总，照片及文本数据采用一体化管理，在育种信息化应用的多个关键领域掌握了核心技术，极大推动了中国育种信息化应用的水平。这款软件的创新设计在于，可以不用修改软件，用户定制不同育种作物种类进行设置，直接应用在数据管理上。

然而以上2款软件所处理的数据多数来自人工采集，资源少，参数不全，几乎没有涉及配合力（combining ability，ca或CA）方面的分析。相比较而言，本系统的数据来源为笔者所在课题组自主研发的高通量工厂化玉米考种生产线，数据量大，指标全面，且应用了配合力相关分析。本研究采用相关编程技术实现育种数据的管理与分析，可以有效解决育种、考种工作中信息量大、管理复杂的问题，减少育种人员对经验的依赖，提高育种精度和数据利用效率。

1配合力分析基本原理

1.1配合力概述

无论育种目标是创造具有杂种优势的杂合体或分离出超亲的优异纯合体品种，关键问题之一是杂交亲本的选择，根据调查资料显示，配合力是杂交组合中亲本各性状配合能力的一个指标。

1.3配合力分析方法

完全双列杂交法，也称Griffing法，指在一级亲本间（P个自交系或品种）进行所有可能的杂交，配成包括杂交组合、自交组合在内的全部组合。根据试验中所包含的组合模型不同，有如下4种设计方法：

（1）Griffing法1：自交亲本P个，正、反交组合P（P-1）个，共有P个组合试验；（2）Griffing法2：自交亲本P个，正交或反交组合1套1/2（P-1）个，共有W2（P-1）P个组合试验；（3）Griffing法3：只有正、反交组合，共有P（P-1）个组合试验；（4）Griffing法4：只有正交或反交组合1/2P（P-1）个组合试验。

不完全双列杂交，是指2套亲本之间两两杂交（不包括反交）。部分双列杂交，是完全双列杂交的1个样本，为使每个亲本有关的参数保持均衡可比，我们要求这n个用来杂交的亲本中的每1个都将出现在s个杂交组合当中。设计方案包括：轮回设计、“三角形”设计、“因子”设计。

由于完全双列杂交法包括所有亲本的全部可能组合，因此能充分地提供各种试验信息，使我们能对材料进行细致的系统分析，估计内容较多，而且较为精准。几十年来，国内外采用此法研究数量性状的遗传和育种问题甚为普遍。

配合力分析对玉米杂种优势利用的研究工作起着很大的推动作用，玉米自交系配合力的测定已成为组配新杂交种必不可少的环节。因此，本研究将致力于把配合力相关分析应用到系统中进行数据的处理。

2辅助玉米育种综合信息管理系统设计

2.1功能设计

本系统分为前端页面、后台服务端代码2个部分。在Visual Studio开发平台上使用HTML、JavaScript脚本语言进行前端的编写，使用C#语言实现服务器端代码。如图1所示，用户通过浏览器进行操作，并实现如下几个主要功能：（1）考种信息管理，对玉米果穗、籽粒等考种信息利用ASP.NET技术连接数据库，实现实时的展示、新增、删除、修改功能并可导人已有的资源数据；（2）种子信息管理，对育种资源进行系统管理，包括父母本信息、操作信息、出入库日志等；（3）育种信息分析，提供配合力分析等常规统计分析，糅合育种家的经验，辅助育种家筛选出综合性状优良的材料。

2.2数据库设计

基于上述设计，利用SQL Sever建立系统数据库，如图2所示，主要表格包括：（1）种子信息表，在该数据表中，主要存储种子的基本信息，如亲本信息、类别、杂交值、配合力效应、实时入库时间等，其中以数据库自动生成的编号作为该表的主键；（2）考种信息表，在该数据表中，主要存储玉米的考种信息，如穗型、百粒质量、粒型等，仍以数据库自动生成的编号作为该表的主键；（3）种子分类表，作为种子信息表的关联表，主要存储种子的类别名称、图片，以数据库自动生成的编号作为该表的主键。

以下为本系统数据库中与用户权限管理相关的数据表——系统用户表，在该数据表中，主要存储注册用户的账号、密码以及真实姓名，以数据库自动生成的编号作为该表的主键。

2.3系统流程

系统采用B/S架构，主体部署在服务器上，与SQL Server数据库中存储的玉米信息库进行通讯。如图3所示，将从考种生产线等渠道获得的数据输入或导人系统，进行相应操作。

3系统设计实现

本系统通过东亚种业公司推出的玉米种子数据进行试测，如图4、图5所示，全部数据会存入数据库，可多次利用且防止数据丢失。结果表明数据均处理准确、精度高，系统稳定可靠，实现了信息的管理和分析利用。

其中用户可分为2大类：（1）高级用户，负责育种数据等信息的增加、删除和修改等操作，这类用户拥有较高级别的操作权限，需认证账号和密码才能进行相关操作；（2）一般用户，可以浏览经后台分析和处理后的数据并就相关问题及时提出反馈。

单株产量GCA与穗长、百粒质量等性状的GCA呈极显著正相关关系，因此数据分析部分以产量数据进行测试。由图6可见，设有4个父本A、B、C、D和4个母本E、F、G、H，它们所有交配的正交组合16个（其中AE即表示A和E杂交），置于亲本数据栏，经过服务器端的分析方法计算得出一般和特殊配合力效应的数据，发回到客户端供系统用户使用，并同步显示测试时间。以第2组测试数据为例进行说明：服务器端将实现以下过程，首先可得这16个F₁（组合）的小区总平均产量8.5，以A为父本的4个组合的平均产量8.3等数据。在不考虑随机误差的情况下，进而计算出不同母本和父本的一般配合力的大小。根据一般配合力的含义，E×A的产量应该这样计算：A为父本，结果应比总平均8.5少0.2，又由于E为母本应多0.4；從而（E×A）_r小区产量应为8.5-0.2+0.4=8.7。但实际小区产量是8.8，比根据一般配合力的预测值8.7多0.1，我们称这0.1为E×A这个特定组合的特殊配合力。最后将初始数据和计算结果展示到页面，供系统用户参考利用。

4结论与讨论

为了解决玉米育种信息管理过程中考种及种子信息的数据多、管理难等问题，本研究设计了1个玉米育种信息管理系统。系统利用配合力相关分析辅助玉米育种优势决策，通过构建玉米育种信息数据库，结合ASP.NET技术进行研发，实现了基于B/S架构的辅助玉米育种综合信息管理的功能。系统测试证明，本系统运行正常，信息管理可靠、有效，从而为玉米育种信息的管理和分析利用提供了1种有效的解决方案。