一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法及系统，所述方法包括：S1，基于待测自交系与群代表间遗传距离最短原则，对所有待测自交系进行类群划分；S2，对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，并推测当前杂交种与亲本间的对应关系；S3，基于所有杂交种与亲本间的对应关系计算类群划分后各类群间的特殊配合力，并对所述特殊配合力进行排序，筛选出优异组配模式。本发明专利技术以小群多模式为杂交育种思路，基于改进的遗传分析方法以及群配合力建立了组配模式的优选模型，能够有效地利用历史育种数据，以较少的田间组配量最大程度地选出强优势组合，提高了育种效率。

A method and system for optimizing the pattern of maize combination based on SSR markers

The invention provides a method and system of maize combination model selection method based on SSR markers, the method comprises the following steps: S1, tested inbred lines and the genetic distance between groups represent the shortest principle based on all groups tested inbred lines; S2 hybrids of each parent is unknown, two of the hybrid does not contain the least tested inbred lines as parents group, and that the relationship between hybrids and parents of the corresponding S3, calculate the corresponding relationship; all hybrids and their parents on the basis of the classification after the special combining ability among various groups, and ordering the SCA selected excellent combination model. The present invention in small multi model hybrid breeding ideas, genetic analysis method and improved group based on force established optimization model combining model, can effectively use the historical data in the field with breeding, less amount of maximally selected strong heterosis to improve breeding efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法及系统
本专利技术涉及玉米育种材料遗传关系分析
，更具体地，涉及一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法及系统。
技术介绍
Darwin(1877)提出了异花授粉有利和自花授粉有害的观点，发现了杂种优势现象，并且被育种界广泛利用。玉米是世界上杂种优势利用最早、种植推广和研究最多的作物。玉米育种重在选系，难在配组。长期以来，我国玉米育种主要通过常规技术进行，很大程度上取决于育种家的经验，周期长、偶然性大、效率低，难以满足当前玉米生产对良种的需求。据统计，中国每年玉米自交系配组的成功率不足万分之一。商业育种中，每年用于组配的自交系材料数量剧增导致了杂交组合数量激增，近年来，试验土地的租金每年以500～1000元/亩的幅度增长，导致杂交种测试成本大幅度提高。因此，通过大量测配和测试来考察杂交优势是不可行的，需要提高配组效率以提高玉米杂交育种效率。对种质资源的充分认知是配出强优势杂交组合的关键前提。传统方法对种质资源的认知研究主要包括种质类群划分、亲缘关系、杂优模式、遗传多样性等，而研究角度包括表型方面、DNA指纹方面及两者结合方面。另外，杂种优势群的划分和杂种优势模式的构建，也是近年来国内外玉米育种人员研究的热点。随着生物信息、计算机技术的发展和普及，分子育种成为目前比较新兴、高效的育种方法之一，利用分子技术配合其他传统方法进行种质资源以及杂种优势模式的研究利用是未来的趋势。但是由于数据、方法和工具的缺失，国内的分子育种研究尚处于起步阶段，如何利用分子技术结合传统种质资源研究方法找到优秀的组配模式以提高育种效率是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的玉米育种效率较低的问题，本专利技术提出一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法及系统。根据本专利技术的一个方面，提供一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法，包括：S1，基于待测自交系与群代表间遗传距离最短原则，对所有待测自交系进行类群划分；S2，对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，并推测当前杂交种与亲本间的对应关系；S3，基于所有杂交种与亲本间的对应关系计算类群划分后各类群间的特殊配合力，并对所述特殊配合力进行排序，筛选出优异组配模式。其中，在所述步骤S1前还包括：获取经SSR分子标记检测的DNA指纹数据材料，并根据预设的划分标准，将所述经SSR分子标记检测的DNA指纹数据材料划分为待测自交系和杂交种。其中，所述步骤S1进一步包括：S11，为各类群分别选取一个自交系作为群代表；S12，对每个待测自交系，确定与当前待测自交系遗传距离最短的群代表，并将当前待测自交系划归所述群代表所对应的类群；其中，根据改进的SMC算法计算遗传距离。其中，所述改进的SMC算法包括：基于模糊对比原则计算两个DNA指纹数据的同一位点的相似程度，遗传距离的计算公式如下：GD＝1-∑Si/n(1)式(1)中，Si为第i个位点的位点相似度，n为有效对比位点数，GD为遗传距离；其中，每个位点的位点相似度的计算公式如下：Si＝NRA/NCA(2)式(2)中，NRA代表重复等位基因个数，NCA代表参与对比的所有数据个数。其中，所述步骤S2进一步包括：S21，计算所有待测自交系对各亲本未知的杂交种的不包含度；S22，对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，获得杂交组合，并计算所述杂交组合的指纹与当前杂交种指纹间的吻合度，根据所述吻合度推测当前杂交种与所述亲本间的对应关系。其中，S21中所述不包含度的计算公式为：GNI＝1-∑Ii/n(3)式(3)中，Ii为第i个位点上的自交系包含于杂交种的程度，n为有效比对位点数；其中，Ii的计算公式如下：Ii＝NIA/CIA(4)式(4)中，NIA表示自交系包含于杂交种的等位基因个数，CIA表示自交系的等位基因个数。其中，步骤S3进一步包括：S31，对类群划分后的各类群进行不完全双列组配，获得群组配模式；S32，基于所有杂交种与亲本间的对应关系，在所述群组配模式中查找存在组配记录的群组配模式；S33，计算所述存在组配记录的所有群组配模式所对应的类群间的特殊配合力；S34，将所述特殊配合力按照从大到小进行排序，选择排名靠前的组配模式作为优异组配模式。其中，S33中计算类群间的特殊配合力的步骤为：对任意一个群组配模式，利用已有的杂交种表型数据，获取所有杂交种的表型平均值、所述群组配模式所对应的所有杂交组合的表型平均值，并分别计算所述群组配模式所对应的两个类群中每个亲本所形成的杂种组合的表型平均值；根据所述群组配模式所对应的两个类群中每个亲本所形成的杂种组合的表型平均值，以及所有杂交种的表型平均值分别计算所述两个类群的一般配合力；根据所述所有杂交种的表型平均值、所述群组配模式所对应的所有杂交组合的表型平均值和所述两个类群的一般配合力，计算得到所述群组配模式所对应的类群间的特殊配合力。根据本专利技术的又一个方面，提供一种基于SSR标记的玉米组配模式优选系统，包括：类群划分模块，用于基于待测自交系与群代表间遗传距离最短原则，对所有待测自交系进行类群划分；亲本推测模块，用于对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，并推测当前杂交种与亲本间的对应关系；优异模式筛选模块，用于基于所有杂交种与亲本间的对应关系计算类群划分后各类群间的特殊配合力，并对所述特殊配合力进行排序，筛选出优异组配模式。其中，还包括：材料获取模块，获取经SSR分子标记检测的DNA指纹数据材料，并根据预设的划分标准，将所述经SSR分子标记检测的DNA指纹数据材料划分为待测自交系和杂交种。本专利技术提出的一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法及系统，以小群多模式为杂交育种思路，基于改进的遗传分析方法以及群配合力建立了组配模式的优选模型，能够有效地利用历史育种数据，以较少的田间组配量最大程度选出强优势组合，提高了育种效率。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法的流程示意图；图2为根据本专利技术一实施例提供的类群划分后群大小与群数量关系图；图3为根据本专利技术一实施例提供的杂交种与亲本组配后形成的杂交组合指纹吻合度图；图4为本专利技术另一实施例提供一种基于SSR标记的玉米组配模式优选系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1所示，为本专利技术一实施例提供的一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法的流程示意图，包括：S1，基于待测自交系与群代表间遗传距离最短原则，对所有待测自交系进行类群划分；S2，对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，并推测当前杂交种与亲本间的对应关系；S3，基于所有杂交种与亲本间的对应关系计算类群划分后各类群间的特殊配合力，并对所述特殊配合力进行排序，筛选出优异组配模式。具体地，明确玉米自交系之间的血缘关系，准确地对其进行类群划分，是构建玉米杂种优势利用模式，有目的性地改良玉米自交系和选配杂交组合，提高玉米育种效率，减少育种工作盲目性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法，其特征在于，包括：S1，基于待测自交系与群代表间遗传距离最短原则，对所有待测自交系进行类群划分；S2，对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，并推测当前杂交种与亲本间的对应关系；S3，基于所有杂交种与亲本间的对应关系计算类群划分后各类群间的特殊配合力，并对所述特殊配合力进行排序，筛选出优异组配模式。

【技术特征摘要】
1.一种基于SSR标记的玉米组配模式优选方法，其特征在于，包括：S1，基于待测自交系与群代表间遗传距离最短原则，对所有待测自交系进行类群划分；S2，对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，并推测当前杂交种与亲本间的对应关系；S3，基于所有杂交种与亲本间的对应关系计算类群划分后各类群间的特殊配合力，并对所述特殊配合力进行排序，筛选出优异组配模式。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1前还包括：获取经SSR分子标记检测的DNA指纹数据材料，并根据预设的划分标准，将所述经SSR分子标记检测的DNA指纹数据材料划分为待测自交系和杂交种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：S11，为各类群分别选取一个自交系作为群代表；S12，对每个待测自交系，确定与当前待测自交系遗传距离最短的群代表，并将当前待测自交系划归所述群代表所对应的类群；其中，根据改进的SMC算法计算遗传距离。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述改进的SMC算法包括：基于模糊对比原则计算两个DNA指纹数据的同一位点的相似程度，遗传距离的计算公式如下：GD＝1-∑Si/n(1)式(1)中，Si为第i个位点的位点相似度，n为有效对比位点数，GD为遗传距离；其中，每个位点的位点相似度的计算公式如下：Si＝NRA/NCA(2)式(2)中，NRA代表重复等位基因个数，NCA代表参与对比的所有数据个数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：S21，计算所有待测自交系对各亲本未知的杂交种的不包含度；S22，对每个亲本未知的杂交种，选择两个对当前杂交种不包含度最小的待测自交系作为亲本进行组配，获得杂交组合，并计算所述杂交组合的指纹与当前杂交种指纹间的吻合度，根据所述吻合度推测当前杂交种与所述亲本间的对应关系。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，S21中所述不包含度的计算公式为：GNI＝1-∑Ii/n(3)式(3)中，Ii为第i个位点上的自交系包含于杂交种的程度...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘哲，史梦莹，昝糈莉，汪雪滢，曲艺伟，刘帝佑，刘玮，李绍明，张晓东，朱德海，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11