DTOPSIS法綜合評(píng)價(jià)甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)

陸鑫，毛鈞，蘇火生，馬麗，劉新龍，劉洪博，蔡青，2

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開遠(yuǎn)661600；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所，昆明650223）

DTOPSIS法綜合評(píng)價(jià)甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)

陸鑫1，毛鈞1，蘇火生1，馬麗1，劉新龍1，劉洪博1，蔡青1，2

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開遠(yuǎn)661600；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)與種質(zhì)資源研究所，昆明650223）

運(yùn)用DTOPSIS法對(duì)17份甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)及兩份對(duì)照種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明,云野07-58、云野06-34、云野06-28、云野07-129、云野06-464、云野07-99、云野06-141、云野07-133八份材料的綜合性狀優(yōu)于雙對(duì)照,云野07-124、云野06-185、云野07-98、云野07-114、云野07-10、云野06-216、云野07-100、云野06-168優(yōu)于ROC10,次于ROC22,該組材料可作進(jìn)一步試驗(yàn)觀察,云野06-207次于雙對(duì)照種,予以淘汰。

甘蔗；創(chuàng)新種質(zhì)；綜合評(píng)價(jià)

甘蔗種質(zhì)創(chuàng)新是甘蔗育種的源頭工作。對(duì)雜交創(chuàng)制的后代材料進(jìn)行科學(xué)的綜合評(píng)價(jià)、篩選和雜交再利用直接關(guān)系到甘蔗育種工作的成敗。DTOPSIS法是近年來應(yīng)用較多的一種綜合評(píng)價(jià)方法，因其算法簡(jiǎn)便、結(jié)果可靠，已在小麥[1-2]、大豆[3]、棉花[4]、玉米[5]、甘蔗[6-7]上成功應(yīng)用。本文采用DTOPSIS法對(duì)云南甘蔗研究所雜交創(chuàng)制的17份創(chuàng)新種質(zhì)及兩份對(duì)照種的13個(gè)性狀指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為創(chuàng)新種質(zhì)的評(píng)價(jià)篩選及后續(xù)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1供試材料

本試驗(yàn)在云南甘蔗研究所進(jìn)行。參試材料由云南甘蔗研究所創(chuàng)制的17份創(chuàng)新種質(zhì)和2份對(duì)照種ROC10、ROC22構(gòu)成，創(chuàng)新種質(zhì)親本組合中涉及到的商業(yè)品種均由國(guó)家種質(zhì)開遠(yuǎn)甘蔗圃提供，詳見表1。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3重復(fù)，4行區(qū)，行長(zhǎng)6m，行距1.2m，下芽量8000芽/667m2，田間管理同一般大田生產(chǎn)。苗期對(duì)出苗和分蘗進(jìn)行調(diào)查，11月至次年1月每月進(jìn)行一次糖分檢測(cè)，1月進(jìn)行收獲調(diào)查。調(diào)查測(cè)評(píng)指標(biāo)分別為出苗率、分蘗率、有效莖、糖分、單莖重、蔗產(chǎn)量、含糖量、出汁率、重力純度、纖維分、莖徑、株高、還原糖，共13個(gè)性狀指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 參試材料親本組合

表2 參試材料試驗(yàn)調(diào)查結(jié)果

1.3統(tǒng)計(jì)方法

計(jì)算方法參照趙培方[8]的研究方法進(jìn)行。具體步驟：（1）對(duì)各性狀進(jìn)行無量綱化處理；（2）確定各性狀的權(quán)重，求出決策矩陣；（3）組建正理想解與負(fù)理想解數(shù)列；（4）計(jì)算各參試材料與正理想解的相對(duì)接近度，并依據(jù)該程度值進(jìn)行排序。

2 結(jié)果與分析

2.1數(shù)據(jù)無量綱化處理

首先將出苗率、分蘗率、有效莖、糖分、單莖重、含糖量、出汁率、重力純度劃分為正向指標(biāo)，這些性狀指標(biāo)在選育過程中數(shù)值越大越好；纖維分、莖徑、株高劃為中性指標(biāo)，甘蔗纖維分含量高可提高其抗倒伏性和抗風(fēng)折性，但同時(shí)又會(huì)使其壓榨性能降低，不利于糖廠進(jìn)行原料加工，因此纖維分值應(yīng)適中為宜；莖徑與分蘗率呈負(fù)相關(guān)[9]，一般細(xì)莖種分蘗率較強(qiáng)，成莖率也較高，其次為中莖種，大莖種最弱[10]，因此在選育中莖徑指標(biāo)應(yīng)適中為宜；甘蔗株高過高易倒伏，過矮則影響產(chǎn)量，因此該指標(biāo)也應(yīng)適中為宜；中性指標(biāo)選擇適宜的某一材料性狀值作為最優(yōu)解；還原糖劃為負(fù)向指標(biāo)，還原糖過高，不利于甘蔗砍收和存儲(chǔ)，造成甘蔗出糖率下降，因此還原糖值應(yīng)盡可能偏低。無量綱化計(jì)算公式如下：

Zij={Yij/Yimax，Yimax=max（Yij）}，正向指標(biāo)計(jì)算公式；Zij=｛Yjo/[Yjo+abs（Yjo-Yij）］｝，中性指標(biāo)計(jì)算公式；Zij=｛Yimin/Yij，Yimin=min（Yij）｝，負(fù)向指標(biāo)計(jì)算公式。

其中i=1，2，3，…，19（下同）；j=1，2，3，…，13（下同）；max表示最大值；min表示最小值；abs表示絕對(duì)值；Yjo表示第j個(gè)性狀的目標(biāo)值。

依照該公式可計(jì)算出無量綱化矩陣Z（表3）。

表3 無量綱化處理結(jié)果（矩陣Z）

2.2確定性狀權(quán)重，構(gòu)建決策矩陣R

根據(jù)種質(zhì)創(chuàng)新選育目標(biāo)，對(duì)13個(gè)性狀按表1順序分別賦予不同的權(quán)重，Wj={0.05，0.05，0.06，0.12，0.05，0.12，0.20，0.06，0.10，0.05，0.05，0.05，0.04}，Wj∈（0，1），13個(gè)性狀權(quán)重值之和為1。根據(jù)決策矩陣計(jì)算公式Rij=Wj×Zij可得到?jīng)Q策矩陣R（表4）。

2.3組建正理想解與負(fù)理想解數(shù)列

正理想解數(shù)列由表4各列數(shù)值中的最大值構(gòu)成，而負(fù)理想解數(shù)列則由表4中各列數(shù)值的最小值構(gòu)成，

2.4計(jì)算各參試材料與理想解的相對(duì)接近度

首先采用歐幾里德范數(shù)作為距離測(cè)度計(jì)算各參試材料與正理想解和負(fù)理想解的距離，然后依據(jù)距離值計(jì)算各參試材料與正理想解的相對(duì)接近程度值，并以此值大小進(jìn)行排序，計(jì)算公式如下：

表4 決策矩陣R

依據(jù)上述公式可得到各參試材料與正理想解的相對(duì)接近程度值（表5）。根據(jù)DTOPSIS法分析原則，Ci數(shù)值越大，說明材料的綜合性狀越優(yōu)良。從表5可以看出，云野07-58、云野06-34、云野06-28、云野07-129、云野06-464、云野07-99、云野06-141、云野07-133八份材料的Ci值大于雙對(duì)照，說明這八份創(chuàng)新種質(zhì)綜合性狀優(yōu)于雙對(duì)照種；云野07-124、云野06-185、云野07-98、云野07-114、云野07-10、云野06-216、云野07-100、云野06-168的Ci值介于雙對(duì)照種之間，該組材料可作進(jìn)一步試驗(yàn)觀察；云野06-207的Ci值低于雙對(duì)照種，表明其綜合性狀較差，予以淘汰。

表5 DTOPSIS法計(jì)算結(jié)果

3 討論

3.1 在綜合評(píng)價(jià)方法上，灰色關(guān)聯(lián)法[11-12]和主成分分析法[13]已在甘蔗上有較多應(yīng)用，但其算法略顯煩瑣。對(duì)甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)篩選，需同時(shí)對(duì)多個(gè)性狀進(jìn)行綜合測(cè)評(píng)，但因各性狀單位不同而無法統(tǒng)一度量。DTOPSIS法主要解決多目標(biāo)間的不可公度性和目標(biāo)間的矛盾性[14]，因此DTOPSIS法能解決甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)綜合評(píng)價(jià)過程中多性狀指標(biāo)之間呈負(fù)相關(guān)的矛盾，使綜合評(píng)價(jià)具體量化便于比較，為甘蔗創(chuàng)新種質(zhì)篩選、雜交利用提供參考。

3.2 DTOPSIS法中在對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理時(shí)，將性狀指標(biāo)的劃分為正向、中性、負(fù)向指標(biāo)，Yjo值的確定，以及在構(gòu)建決策矩陣R時(shí)權(quán)重系數(shù)的確定均存在較大的人為因素，因此在確定這些指標(biāo)時(shí)需結(jié)合實(shí)際情況慎重考慮，以免對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果造成偏差，但同時(shí)該種方法也能較好地反映育種者的理想期望，加大對(duì)各性狀指標(biāo)的選擇力度。

3.3 參試材料中有8份創(chuàng)新種質(zhì)綜合性狀優(yōu)于雙對(duì)照，其中云野07-99為割手密越南2號(hào)BC2，在所有參試材料中株高、莖徑及產(chǎn)量值最高，但糖分、出汁率、重力純度較低，該份材料可作為高產(chǎn)型親本重點(diǎn)雜交利用；云野06-464為大莖野生種57NG208 BC2，其出汁率較低，纖維分偏高，需作進(jìn)一步的品質(zhì)改良；云野07-129和云野07-133為斑茅海南92-84 BC3，這兩份材料應(yīng)以提高出汁率、降低纖維分和還原糖為改良目標(biāo)；云野06-34為云南蠻耗割手密BC3，其在糖分、出汁率和重力純度方面表現(xiàn)較優(yōu)，可作為高糖型親本雜交利用。

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Evaluation of Sugarcane Innovation Germplasm by DTOPSIS

LU Xin1，MAO Jun1，SU Huo-sheng1，MA Li1，LIU Xin-long1，LIU Hong-bo1，CAI Qing1，2
（1.Sugarcane Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences/Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement，Kaiyuan 661600，China；2.Biotechnology&Genetic Resources Institute，Yunnan Academy of Agriculture Sciences，Kunming 650223，China）

Seventeen sugarcane innovation germplasms and two CK were evaluated by DTOPSIS.The results showed that the eight of 17 sugarcane innovation germplasms，including the YY07-85，YY06-34，YY06-28，YY07-129，YY06-464，YY07-99，YY06-141，YY07-133 were better than both of CK1and CK2;the YY07-124，YY06-185，YY07-98，YY07-114，YY07-10，YY06-216，YY07-100，YY06-168 were better than the CK1but worse than the CK2;the YY06-207 was worse than both CK1and CK2.

sugarcane;innovation germplasm;comprehensive evaluation

S566.103

：A

1007-2624（2012）01-0033-03

2011-05-27

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2006BAD13B05-2-10）；云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2006C0013Z）；云南省重點(diǎn)新產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2010BB011）；云南省中青年學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人后備人才培養(yǎng)項(xiàng)目（2009C1059）；國(guó)家人事部留學(xué)人員科技活動(dòng)優(yōu)秀項(xiàng)目；作物種質(zhì)資源保護(hù)項(xiàng)目（NB2011-2130135-18）。

陸鑫（1981-），男，助理研究員，主要從事甘蔗種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用研究。

蔡青