利用DTOPSIS法評(píng)價(jià)甘蔗臺(tái)糖系列親本

秦昌鮮, 彭 崇, 郭 強(qiáng), 閉德金, 唐利球, 施澤升, 馬文清

(廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部龍州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)站, 廣西 龍州 532415)

甘蔗作為無(wú)性繁殖作物，在多年推廣種植后，由于病原在種莖中持續(xù)積累，均存在種性退化的現(xiàn)象；同時(shí)由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)品種的需求越來(lái)越高，因此，通過(guò)雜交育種技術(shù)不斷地選育產(chǎn)量更高、糖分更好的優(yōu)良品種，是蔗糖業(yè)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)[1]。親本的選擇直接影響雜交后代選育效果，如何評(píng)價(jià)雜交組合優(yōu)劣是提高甘蔗雜交育種的有效途徑[2]。DTOPSIS法(逼近理想解排序法)[3]近年來(lái)在小麥[4]、大豆[5]、棉花[6]、水稻[7]、玉米[8]、油菜[9]等作物的綜合評(píng)價(jià)上得到應(yīng)用。在甘蔗綜合評(píng)價(jià)方面也得到廣泛應(yīng)用。趙培方等[10]、俞華先等[11]、覃耀冠等[12]、周清明[13]等針對(duì)國(guó)家區(qū)試、廣西區(qū)試中的甘蔗新品系的綜合表現(xiàn)，利用DTOPSIS法篩選出適合當(dāng)?shù)胤N植的甘蔗新品系。郎榮斌等[14]采用DTOPSIS法對(duì)18個(gè)甘蔗組合進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選出9個(gè)組合的優(yōu)良親本。在甘蔗優(yōu)良品種選育中，親本的選擇尤為重要，面對(duì)龐大的親本數(shù)量，如何選配好的親本得到較好的后代。采用DTOPSIS法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，淘汰并避免再次選配后代群體經(jīng)濟(jì)性狀綜合表現(xiàn)差的雜交組合。以臺(tái)糖系列親本及其與國(guó)內(nèi)外品種選配的11個(gè)雜交組合為材料，分別于2019年、2020年春季(一新一宿)調(diào)查其株高、莖徑、錘度等農(nóng)藝性狀(農(nóng)藝性狀為一新一宿平均值)，采用DTOPSIS綜合評(píng)價(jià)法對(duì)甘蔗雜交組合進(jìn)行優(yōu)劣排序，篩選出遺傳力高，適應(yīng)性好的雜交組合，提高新品種的選育效率。

表1 參試雜交組合的綜合性狀

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

參試甘蔗雜交組合：CP 72-1210×ROC 25、CP 67-412×ROC 22、ROC 25×桂糖92-66、ROC 10×福農(nóng)02-6427、ROC 16×粵糖93-159、崖城09-13×ROC 22、Co 1001×ROC 22、ROC 22×CP 57-614、CP 72-1210×ROC 22、粵糖91-976 ×ROC 22、桂糖02-208×ROC 22、ROC 22(ck)，共12個(gè)材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2018年6月各甘蔗雜交組合實(shí)生苗采用隨機(jī)區(qū)組排列種植，四周設(shè)置保護(hù)行，每個(gè)小區(qū)種植1行，行長(zhǎng)7 m，行距1.2 m，每行種植20株，重復(fù)3次。2019年2月及2020年3月調(diào)查各小區(qū)株高、莖徑、錘度、有效莖、叢有效莖、空蒲心、單叢重、總叢重等農(nóng)藝性狀，計(jì)算單莖重、錘重。其中：?jiǎn)吻o重=總叢重/有效莖；錘重=叢重×錘度。

1.3 數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)處理使用Excel 2003軟件，以株高、莖徑、錘度、有效莖、叢有效莖、空蒲心、單叢重、總叢重、單莖重、錘重等10個(gè)性狀的平均值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)(性狀指標(biāo)為一新一宿的平均值)(見表1)，采用DTOPSIS法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1.3.1原始數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理

在調(diào)查的10個(gè)性狀指標(biāo)中，以錘度、叢有效莖、單莖重、單叢重、錘重等5個(gè)指標(biāo)為正向指標(biāo)；莖徑和株高作為中性指標(biāo)；空蒲心率作為負(fù)向指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化處理。數(shù)據(jù)無(wú)量綱化處理公式如下：

正向指標(biāo)(Zij)=Yij/Yimax，Yimax=Max(Yij)；

中性指標(biāo)(Zij)=Yj 0/Yj 0+abs(Yj 0-Yij)]；

負(fù)向指標(biāo)(Zij)=Yimin/Yij，Yimin=Min(Yij)；

式中，i為甘蔗雜交組合編號(hào)，j表示甘蔗性狀指標(biāo)(i=1, 2, 3……12；j=1, 2, 3……12)，Yij表示第i個(gè)甘蔗雜交組合性狀值為j，Yj 0表示甘蔗雜交組合第j個(gè)性狀值，abs表示絕對(duì)值，文中中性指標(biāo)的株高Yj 0為270 cm，莖徑為2.67 cm(詳見表1)。

1.3.2根據(jù)權(quán)重計(jì)算決策矩陣

決策矩陣R按公式Rij=Wj×Zi計(jì)算，其中Rij表示R中第i個(gè)雜交組合第j個(gè)性狀的值，Wj為供試雜交組合各性狀對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，Zij為Z中第i個(gè)組合第j個(gè)性狀的值。同時(shí)根據(jù)決策矩陣R，求出各性狀的正負(fù)理想解數(shù)列，其中正理想解計(jì)算公式為：Xij+=Max(ij)，負(fù)理想解計(jì)算公式為Xij-=Min(ij)。

1.3.3計(jì)算甘蔗雜交組合對(duì)理想解的接近度

根據(jù)距離測(cè)度公式和歐幾里德范數(shù)計(jì)算各品種與理想解的距離，其中Xj+、Xj-、Rij代表正理想解、負(fù)理想解和決策矩陣。

式中：Xj+=(X1,X2,……X12)，Xj-=(X1,X2,……X12)。

按公式Ci=St-/St++St-，Ci∈(0, 1)得出每個(gè)甘蔗雜交組合與理想解的相對(duì)接近度，根據(jù)DTOPSIS法分析理論按照Ci大小對(duì)甘蔗雜交組合進(jìn)行排序，Ci值越大代表甘蔗雜交組合綜合性狀越優(yōu)。

表2 無(wú)量綱化處理結(jié)果

表3 DTOPSIS法決策矩陣

表4 DTOPSIS計(jì)算結(jié)果

3 討 論

雜交組合后代的表現(xiàn)反映了雜交組合的優(yōu)劣，采用單一指標(biāo)對(duì)雜交組合評(píng)判存在片面性，因此判斷一個(gè)雜交組合的優(yōu)劣，屬于多目標(biāo)決策問題，DTOPSIS法是采用多目標(biāo)綜合排序的方法，最終得出一個(gè)排序值Ci，Ci值越大說(shuō)明組合越好[15]。本試驗(yàn)采用DTOPSIS法對(duì)臺(tái)糖系列的親本進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別從各甘蔗雜交組合后代群體的株高、莖徑、錘度、空蒲心、叢重、叢有效莖、錘重等農(nóng)藝性狀進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)各雜交組合的優(yōu)劣進(jìn)行排序，Ci值越高，則組合越優(yōu)，Ci值比ROC 22(ck)高的有ROC 25×桂糖92-66，該雜交組合可重點(diǎn)觀察后代群體，亦可列為生產(chǎn)性雜交組合計(jì)劃，適當(dāng)加大雜交力度。ROC 25×桂糖92-66的Ci值為0.541，該組合可適當(dāng)組配，以便獲得較好的優(yōu)良單株。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘蔗新品種(系)決策矩陣

根據(jù)DTOPSIS法決策矩陣計(jì)算公式得出決策矩陣(表3)，根據(jù)正理想解和負(fù)理想解公式計(jì)算得出

Xij+={0.1,0.1,0.12,0.111,0.103,0.11,0.237,0.119}。

Xij-={0.083,0.089,0.098,0.086,0.074,0.074,0.153,0.030}。

2.2 甘蔗雜交組合對(duì)理想解的接近度

由表4可知，甘蔗雜交組合的理想解Ci高于對(duì)照ROC 22的有ROC 10×福農(nóng)02-6427，其雜交后代在雜種圃的實(shí)際入選率為3.47%。Ci值排名第三的是ROC 25×桂糖92-66，其雜交后代在雜種圃的實(shí)際入選率為1.6%，這2個(gè)雜交組合可進(jìn)一步加大定制力度。