一种借助虚拟性状的杂交育种方法

本发明涉及一种杂交育种领域，尤其涉及一种借助虚拟性状的杂交育种方法。

背景技术：

1、杂交育种是在两个不同遗传结构的个体间进行有性杂交，其杂交后代由于两亲本基因的自由组合，能够出现新的遗传类型，继而人们可以选择优良的组合，培育成新的品种。杂种一代不仅是两亲的优良性状简单地结合，而且能产生优于两亲性状。因此，杂交一代种是国内外应用最广泛而有成效的一种育种方法，在目前生产应用的新品种中，大多数是用此法育成的。

2、杂交、培育和选择是杂交育种过程中三个精密联系的环节。选择是育种的基本技术，杂交是使不同的遗传物质(基因)进行组合，在后代产生分离。但是，要从杂交后性状分离的育种材料中选出符合育种目标的新品种，还必须在一定环境条件的培育基础上，恰当地运用选择技术，及时地、连续不断地按着育种目标选择优良的个体，使育种目标和计划变为现实。

3、在杂交育种过程中，我们得到的往往只是亲本成绩，然而在生产中应用的却是杂交种，两者间由于杂种优势的原因，常常是亲本与杂交种成绩的优劣不相一致，造成了育种过程的不确定性和盲目性。然而，由于人们对杂种优势的机理没有完全了解，所以目前育种专家也常常只能根据亲本成绩进行亲本的选择和组配杂交组合。例如，一种在中国专利文献上公开的“超级杂交水稻育种亲本选配方法”，其公告号cn100364385a，以水稻中间型不育系为母本、中间型恢复系为父本，配组产生f1杂种，选取f1性状优越者所对应的父本和母本，用于杂交选育水稻杂交品种。该方案用于超级杂交水稻育种的亲本选配，但是直接根据亲本成绩进行选育和组配杂交组合存在不确定性和盲目性的问题。

技术实现思路

1、本发明主要解决现有技术直接根据亲本成绩进行选育和组配杂交组合的不确定性和盲目性的问题；提供一种借助虚拟性状的杂交育种方法，借助虚拟性状进行亲本选育和杂交组合组配，从而筛选出优势目标组合。规避在亲本选育和配制杂交组合时，杂种优势的影响，避免了当前直接根据亲本成绩进行选育和组配杂交组合的不确定性和盲目性，加快亲本选育进程，减少组配杂交组合的数量，加快育种进程。

2、本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

3、一种借助虚拟性状的杂交育种方法，包括以下步骤：

4、s1：建立包含杂种一代和对应的亲本成绩的基本数据库；构建基础性状集，建立运算方法集；

5、s2：从基础性状集和运算方法集中随机抽取基础性状和运算方法，组合构建备选的虚拟性状；

6、s3：利用基本数据库中的数据，计算实用性状与备选的虚拟性状的参数与测试结果；

7、s4：根据计算的参数与测试结果和对应的阈值比较，选择目的虚拟性状进行选育或组配杂交组合。

8、本方案在利用育种过程中大批量的杂交组合和其亲本的数据，构建基础性状数据库后，采用机器学习中的特征构建方法，建立虚拟性状，找出杂种优势率很小，而且与实用性状高度相关的虚拟性状。借助虚拟性状进行亲本选育和杂交组合组配，从而筛选出优势目标组合。通过本方案能够规避在亲本选育和配制杂交组合时，杂种优势对它们的影响，避免了当前直接根据亲本成绩进行选育和组配杂交组合的不确定性和盲目性，能加快亲本选育进程，减少组配杂交组合的数量，加快育种进程。

9、作为优选，以家蚕为例，所述的基础性状集中的基础性状为实用性状，包括结茧率、死笼率、全茧量、茧层量、万蚕产茧量、虫蛹率、茧层率和万蚕产茧层量。用于建立虚拟性状进行分析。

10、作为优选，所述的运算方法集中的运算方法包括加、减、乘、除、倒数、开方、平方、立方、对数和exp。用于建立虚拟性状进行分析。

11、作为优选，通过随机抽取基础性状和运算方法，组合构建的备选的虚拟性状。

12、作为优选，所述的实用性状与备选的虚拟性状的参数与测试结果包括备选的虚拟性状的杂种优势率、备选的虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的相关系数和备选虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的回归模型的归一化均方误差。找出杂种优势率很小，而且与实用性状高度相关的虚拟性状。借助虚拟性状进行亲本选育和杂交组合组配，从而筛选出优势目标组合。

13、作为优选，所述备选的虚拟性状的杂种优势率v.r.的计算过程为：

14、v.r.＝(f1-mp)/mp；

15、其中，f1为虚拟性状杂种一代成绩；

16、mp为虚拟性状双亲中亲值。

17、作为优选，所述备选的虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的相关系数r的计算过程为：

18、

19、其中，xi为第i个样本的虚拟性状值；

20、yi为第i个样本的实用性状值；

21、为样本群体的虚拟性状平均值；

22、为样本群体的实用性状平均值。

23、作为优选，利用基本数据库中的数据，构以虚拟性状的中亲值为自变量，对应的实用性状杂种一代成绩为应变量建立一元回归模型，用回归模型的留一交叉测验法估算模型的归一化均方误差nmse；

24、

25、其中，yi为第i个样本的实测值；

26、yi^为第i个样本的预测值；

27、为供试样本的群体平均值。

28、作为优选，当备选的虚拟性状的杂种优势率小于第一阈值，且备选的虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的相关系数大于第二阈值，且备选虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的回归模型的归一化均方误差小于第三阈值时，选择对应的备选虚拟性状为目的虚拟性状进行选育或组配杂交组合；否则，重新返回步骤s2重新计算。

29、建立虚拟性状，找出杂种优势率很小，而且与实用性状高度相关的虚拟性状。通过本方案能够规避在亲本选育和配制杂交组合时，杂种优势对它们的影响，避免了当前直接根据亲本成绩进行选育和组配杂交组合的不确定性和盲目性，能加快亲本选育进程，减少组配杂交组合的数量，加快育种进程。

30、本发明的有益效果是：

31、借助虚拟性状进行亲本选育和杂交组合组配，从而筛选出优势目标组合。能够规避在亲本选育和配制杂交组合时，杂种优势对它们的影响，避免了当前直接根据亲本成绩进行选育和配制杂交组合的不确定性和盲目性，能加快亲本选育进程，减少组配杂交组合的数量，加快育种进程。

技术特征：

1.一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，所述的基础性状集中的基础性状为实用性状，包括结茧率、死笼率、全茧量、茧层量、万蚕产茧量、虫蛹率、茧层率和万蚕产茧层量。

3.根据权利要求1或2所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，所述的运算方法集中的运算方法包括加、减、乘、除、倒数、开方、平方、立方、对数和exp。

4.根据权利要求3所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，通过随机抽取基础性状和运算方法，组合构建的备选的虚拟性状。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，所述的实用性状与备选的虚拟性状的参数与测试结果包括备选的虚拟性状的杂种优势率、备选的虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的相关系数和备选虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的回归模型的归一化均方误差。

6.根据权利要求5所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，所述备选的虚拟性状的杂种优势率v.r.的计算过程为：

7.根据权利要求5所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，所述备选的虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的相关系数r的计算过程为：

8.根据权利要求5所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，利用基本数据库中的数据，构以虚拟性状的中亲值为自变量，对应的实用性状杂种一代成绩为应变量建立一元回归模型，用回归模型的留一交叉测验法估算模型的归一化均方误差nmse；

9.根据权利要求1或6或7或8所述的一种借助虚拟性状的杂交育种方法，其特征在于，当备选的虚拟性状的杂种优势率小于第一阈值，且备选的虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的相关系数大于第二阈值，且备选虚拟性状中亲值与实用性状杂种一代成绩的回归模型的归一化均方误差小于第三阈值时，选择对应的备选虚拟性状为目的虚拟性状进行选育或组配杂交组合；否则，重新返回步骤s2重新计算。

技术总结
本发明公开了一种借助虚拟性状的杂交育种方法。为了克服现有技术直接根据亲本成绩进行选育和组配杂交组合的不确定性和盲目性的问题；本发明包括：S1：建立包含杂种一代和对应的亲本成绩的基本数据库；构建基础性状集，建立运算方法集；S2：从基础性状集和运算方法集中随机抽取基础性状和运算方法，组合构建备选的虚拟性状；S3：利用基本数据库中的数据，计算实用性状与备选的虚拟性状的参数与测试结果；S4：根据计算的参数与测试结果和对应的阈值比较，选择目的虚拟性状进行选育或组配杂交组合。规避在亲本选育和配制杂交组合时，杂种优势的影响，加快亲本选育进程，减少组配杂交组合的数量，加快育种进程。

技术研发人员：何克荣,于少芳,祝新荣,夏建国,孟智启
受保护的技术使用者：浙江省农业科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14