CN109115774A - 一种作物育种进程的监测方法、监测系统及监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种作物育种进程的监测方法、监测系统及监测装置。所述监测方法包括：获取当前各育种材料的图像信息；根据图像信息确定育种材料的株高差异和生育期差异；根据株高差异和生育期差异确定育种进程是否结束。本发明提供的监测方法及监测系统，可以根据株高差异和生育期差异提早对育种材料进行判断，不仅能够有效缩短育种进程，大大提高育种效率，而且能够避免个体差异导致判断失误的情况发生。本发明提供的监测装置，可以通过存储器和显示器将亲本、中间选育材料及最终品种的形态特征特性、抗病性、品质等信息存储并以表格、图片等形式进行展示，育种工作者可以随时查阅和追溯育种进程的各个阶段，了解选育的过程、进度和效果。

Description

一种作物育种进程的监测方法、监测系统及监测装置

技术领域

本发明涉及植物育种技术领域，特别是涉及一种作物育种进程的监测方法、监测系统及监测装置。

背景技术

作物育种是一个相对漫长的全过程，通常选育一个新品种需要8-10年以上，其中间时间跨度长，信息量大，可追索性不强，特别是对亲本的选配和中间分离材料的选择，育种专家往往是通过其长期的实践经验来进行选择。由于选择过程中主要依靠育种专家的经验判断，缺乏统一的判断标准，个体差异导致判断失误的情况时有发生，大大降低了育种效率。因此，如何有效缩短育种进程，提高育种效率，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种作物育种进程的监测方法、监测系统及监测装置，不仅能够有效缩短育种进程，大大提高育种效率，而且能够避免个体差异导致判断失误的情况发生，育种工作者还可以随时查阅和追溯育种进程的各个阶段，了解选育的过程、进度和效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种作物育种进程的监测方法，所述监测方法包括：

获取当前各育种材料的图像信息；

根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异；

根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束。

可选的，所述根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束，具体包括：

根据所述株高差异和所述生育期差异判断是否满足第一育种条件，获得第一判断结果，其中，所述第一育种条件为所述株高差异小于株高差异阈值且所述生育期差异小于生育期差异阈值；

当第一判断结果表示满足第一育种条件时，发出继续育种信号；

当第一判断结果表示不满足第一育种条件时，发出结束育种进程信号。

可选的，所述发出继续育种信号之后还包括：

获取当前各所述育种材料的品质参数、抗病性参数和丰产参数；

根据所述育种材料的目标生长地区的病害发生情况确定所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重；

根据所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重确定所述丰产参数的权重；

根据所述育种材料的品质参数、抗病性参数、丰产参数、所述品质参数的权重、所述抗病性参数的权重和所述丰产参数的权重确定当前育种材料的性状指标；

根据所述性状指标及性状指标阈值确定是否满足第二育种条件，获得第二判断结果，所述第二育种条件为所述性状指标小于所述性状指标阈值；

当第二判断结果表示不满足第二育种条件时，发出结束育种进程信号。

可选的，所述根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异，具体包括：

获取所述图像信息中每一像素代表的实际单位面积；

根据所述图像信息确定当前各育种材料对应的像素数量；

根据所述实际单位面积和各个所述像素数量确定当前各所述育种材料的实际面积；

根据各所述育种材料的所述实际面积确定所述育种材料的株高差异和生育期差异。

一种作物育种进程的监测系统，所述监测系统包括：

图像信息获取模块，用于获取当前各育种材料的图像信息；

差异确定模块，用于根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异；

判断模块，用于根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束。

可选的，所述判断模块包括：

第一判断单元，用于根据所述株高差异和所述生育期差异判断是否满足第一育种条件，获得第一判断结果，其中，所述第一育种条件为所述株高差异小于株高差异阈值且所述生育期差异小于生育期差异阈值；

继续育种确定单元，当第一判断结果表示满足第一育种条件时，发出继续育种信号；

结束育种确定单元，用于当第一判断结果表示不满足第一育种条件时，发出结束育种进程信号。

可选的，所述监测系统还包括：

性状参数获取模块，用于获取当前各所述育种材料的品质参数、抗病性参数和丰产参数；

权重确定模块，用于根据所述育种材料的目标生长地区的病害发生情况确定所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重，并根据所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重确定所述丰产参数的权重；

性状指标确定模块，用于根据所述育种材料的品质参数、抗病性参数、丰产参数、所述品质参数的权重、所述抗病性参数的权重和所述丰产参数的权重确定当前育种材料的性状指标；

第二判断模，用于根据所述性状指标及性状指标阈值确定是否满足第二育种条件，获得第二判断结果，所述第二育种条件为所述性状指标小于所述性状指标阈值；

结束育种确定模块，用于当第二判断结果表示不满足第二育种条件时，发出结束育种进程信号。

可选的，所述差异确定模块包括：

实际单位面积获取单元，用于获取所述图像信息中每一像素代表的实际单位面积；

像素数量确定单元，用于根据所述图像信息确定当前各育种材料对应的像素数量；

实际面积确定单元，用于根据所述实际单位面积和各个所述像素数量确定当前各所述育种材料的实际面积；

差异确定单元，用于根据各所述育种材料的所述实际面积确定所述育种材料的株高差异和生育期差异。

一种作物育种进程的监测装置，所述监测装置包括：

处理器、分别与所述处理器连接的摄像机、键盘、鼠标、显示器、外观品质分析仪和存储器，其中，

所述摄像机用于拍摄各育种材料的图像信息；

所述键盘和所述鼠标用于输入当前各育种材料的抗病性参数和丰产参数；

所述外观品质分析仪用于扫描获取各所述育种材料的品质参数；

所述处理器用于根据所述的监测方法对育种进程进行监测；

所述显示器用于根据所述处理器的指令显示信息，所述存储器用于根据所述处理器的指令存储信息。

可选的，所述监测装置还包括叶绿素测定仪，所述叶绿素测定仪与所述处理器连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的作物育种进程的监测方法及监测系统，根据当前各育种材料的图像信息确定育种材料的株高差异和生育期差异，然后根据株高差异和生育期差异确定育种进程是否结束。可见，本发明可以根据株高差异和生育期差异提早对育种材料进行判断，不仅能够有效缩短育种进程，大大提高育种效率，而且能够避免个体差异导致判断失误的情况发生。

本发明提供的作物育种进程的监测装置，可以通过存储器对选育过程中亲本、中间材料及最终品种的指纹图谱等图片信息、遗传背景、抗病性及品质等各类其他信息都保留下来。通过显示器可以将亲本、中间选育材料及最终品种的形态特征特性、抗病性、品质等信息以表格、图片等形式进行展示，育种工作者可以随时查阅和追溯育种进程的各个阶段，了解选育的过程、进度和效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种作物育种进程的监测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种作物育种进程的监测系统的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种作物育种进程的监测装置的结构框图；

图4为本发明实施例提供的系谱法育种选择示意图；

图5为本发明实施例提供的杂交水稻选择示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种作物育种进程的监测方法、监测系统及监测装置，不仅能够有效缩短育种进程，大大提高育种效率，而且能够避免个体差异导致判断失误的情况发生，育种工作者还可以随时查阅和追溯育种进程的各个阶段，了解选育的过程、进度和效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种作物育种进程的监测方法的流程图。如图1所示，一种作物育种进程的监测方法，所述监测方法包括：

步骤101：获取当前各育种材料的图像信息。

步骤102：根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异，具体包括：

获取所述图像信息中每一像素代表的实际单位面积；

根据所述图像信息确定当前各育种材料对应的像素数量；

根据所述实际单位面积和各个所述像素数量确定当前各所述育种材料的实际面积；

根据各所述育种材料的所述实际面积确定所述育种材料的株高差异和生育期差异。

步骤103：根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束，具体包括：

根据所述株高差异和所述生育期差异判断是否满足第一育种条件，获得第一判断结果，其中，所述第一育种条件为所述株高差异小于株高差异阈值且所述生育期差异小于生育期差异阈值；

当第一判断结果表示满足第一育种条件时，发出继续育种信号；

当第一判断结果表示不满足第一育种条件时，发出结束育种进程信号。

优选地，所述发出继续育种信号之后还包括：

获取当前各所述育种材料的品质参数、抗病性参数和丰产参数；

根据所述育种材料的目标生长地区的病害发生情况确定所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重；

根据所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重确定所述丰产参数的权重；

根据所述育种材料的品质参数、抗病性参数、丰产参数、所述品质参数的权重、所述抗病性参数的权重和所述丰产参数的权重确定当前育种材料的性状指标；

根据所述性状指标及性状指标阈值确定是否满足第二育种条件，获得第二判断结果，所述第二育种条件为所述性状指标小于所述性状指标阈值；

当第二判断结果表示不满足第二育种条件时，发出结束育种进程信号。

图2为本发明实施例提供的一种作物育种进程的监测系统的结构框图。如图2所示，一种作物育种进程的监测系统，所述监测系统包括：

图像信息获取模块201，用于获取当前各育种材料的图像信息.

差异确定模块202，用于根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异。所述差异确定模块202包括：

实际单位面积获取单元，用于获取所述图像信息中每一像素代表的实际单位面积；

像素数量确定单元，用于根据所述图像信息确定当前各育种材料对应的像素数量；

实际面积确定单元，用于根据所述实际单位面积和各个所述像素数量确定当前各所述育种材料的实际面积；

差异确定单元，用于根据各所述育种材料的所述实际面积确定所述育种材料的株高差异和生育期差异。

判断模块203，用于根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束。判断模块203具体包括：

第一判断单元，用于根据所述株高差异和所述生育期差异判断是否满足第一育种条件，获得第一判断结果，其中，所述第一育种条件为所述株高差异小于株高差异阈值且所述生育期差异小于生育期差异阈值；

继续育种确定单元，当第一判断结果表示满足第一育种条件时，发出继续育种信号；

结束育种确定单元，用于当第一判断结果表示不满足第一育种条件时，发出结束育种进程信号。

优选地，本实施例提供的一种作物育种进程的监测系统还包括：

性状参数获取模块，用于获取当前各所述育种材料的品质参数、抗病性参数和丰产参数。其中，品质参数可由外观品质分析仪对一定数量的育种材料进行扫描获得，抗病性参数可将一定数量的育种材料交由专业的抗瘟病鉴定机构进行检测获得，丰产参数可通过对一定数量的育种材料进行统计获得。

权重确定模块，用于根据所述育种材料的目标生长地区的病害发生情况确定所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重，并根据所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重确定所述丰产参数的权重。

性状指标确定模块，用于根据所述育种材料的品质参数、抗病性参数、丰产参数、所述品质参数的权重、所述抗病性参数的权重和所述丰产参数的权重确定当前育种材料的性状指标。

第二判断模，用于根据所述性状指标及性状指标阈值确定是否满足第二育种条件，获得第二判断结果，所述第二育种条件为所述性状指标小于所述性状指标阈值。

结束育种确定模块，用于当第二判断结果表示不满足第二育种条件时，发出结束育种进程信号。

图3为本发明实施例提供的一种作物育种进程的监测装置的结构框图。如图3所示，一种作物育种进程的监测装置，所述监测装置包括：

处理器301、分别与所述处理器连接的摄像机302、键盘303、鼠标304、显示器305、外观品质分析仪306、存储器307和叶绿素测定仪308，其中，

所述摄像机302用于拍摄各育种材料的图像信息；

所述键盘303和所述鼠标304用于输入当前各育种材料的抗病性参数、丰产参数和其他信息。

所述外观品质分析仪306用于扫描获取各所述育种材料的品质参数；

所述处理器301用于根据所述的监测方法对育种进程进行监测；

所述显示器305用于根据所述处理器301的指令显示信息，所述存储器307用于根据所述处理器301的指令存储信息。用户也可以通过所述键盘303和所述鼠标304选择要存储或显示的信息。

本发明提供的监测装置是一个开放的系统，一方面育种工作者通过该系统可以完整了解自己育种工作中的每一个阶段，掌握各个育种过程的信息，做到可追索性；另一方面，通过评价系统对中间过程的材料进行综合评价，辅助决定该批次育种材料是否具有继续选择的价值，还是提前终止。本系统对选育过程中亲本、中间材料及最终品种的遗传背景、指纹图谱等都保留下来；亲本、中间选育材料及最终品种的形态特征特性、抗性、品质等信息都录入到系统中并以表格、图片展示出来，对选择的进度和效果可以随时掌握。针对杂交育种工作：不同亲本类型(包括不育系、恢复系)的遗传背景差异、抗性、品质等信息保存到系统中；对杂交后代的综合表型、杂种优势等信息存入到系统中进行综合评价，决定是继续进行还是终止。

每一个亲本材料对应一个形态特征和遗传特征：可以包括照片，株高、生育期、来源、抗性、品质等数据信息，遗传背景(SSR或SNP)、指纹图谱等图片信息，这些信息由育种工作者自行录入。育种工作者针对每一次工作建立一个文件包(包括上述全过程)，可以建立多个文件包，不同的人建立自己独立的文件包，这些信息可随时调取出来进行对比分析研究，也可以供初期育种工作者学习，指导其育种。

如图4所示，两个或多个亲本杂交后通过系统选育通常要自交6代以上直到F7代，如果是复交代数可能还要多。各个过程信息保留对评价整个过程非常重要。通过评价系统在不同的阶段对材料进行评价，特别是对中高世代(F3代及以后)的材料进行评价，决定是继续进行还是提前终止，可以提高育种效率。因此，两个或多个亲本杂交后通过系统选育，杂交后代中间材料及最终品种的形态特征特性、抗性、品质等信息都录入到系统中，每一代材料的表型图片也都录入到系统，这样可以追踪每一代材料的表型，了解选育的过程、进度和效果，对最终选育的品种进行遗传背景和指纹图谱分析，并与亲本和对照品种做比较。

如图5所示，对杂交水稻组合的选育，除需要亲本的信息外，还需要对杂种F1代的综合表型，杂种优势信息进行采集，然后对杂种优势进行分析评价。对杂交水稻的育种，根据新组合审定的标准制定评价系统，符合标准的组合继续进行试验直到形成新的品种，如果收集的信息足够多之后，本系统还可以帮助建立亲本和组合之间的内在关系，提高亲本选择的效率。

本发明通过建立综合评价系统，通过产量、品质、抗性、适应性等的评价，设定核心指标，一票否决。对杂交水稻，如果其他性状没有显著提高的情况下，增产低于对照5％的杂交组合淘汰。结实率、抗病性、整精米率、适应性等不达标的直接淘汰。对系统选育的恢复系或不育系材料，根据不同性状的遗传特性，在不同阶段对材料的抗病性、抗逆、品质、开花习性、育性、配合力、适应性等方面综合评价，决定是继续进行选择直到稳定还是提前淘汰。

对系统选育的不同阶段的材料进行综合评价，除了满足育种过程的一般选择规律外，还可以根据育种家的目标设定选择或淘汰的标准。如果选择优质的材料，可以设定品质至少要达到国标三级以上(参考稻米品质国家标准)，如果达到即进入下一步，如果达不到就淘汰；如果强调选择抗稻瘟病病的材料，可以设定稻瘟病综合抗性指数要小于5或更低(除了考虑将来的审定标准外，还可根据育种家的经验来确定，抗性指数参考水稻稻瘟病的鉴定标准)，如果达到即进入下一步，如果达不到就淘汰。此外，对稻瘟病的抗性，不同省份和不同区域的标准会有一些差异，这点可以根据各地的标准来具体设定。如果选择不育系，除了满足不育系要达到的标准外(参考水稻不育系的鉴定标准)，还可以强调品质和抗性。

对杂交组合进行综合评价，除满足品种审定的标准外(参考省级或国家级水稻品种审定标准)，由于受区域条件等因素的限制，不可能设置过多的点，误差会比较大，特别是在选育的早期阶段，所以设定的标准有些指标要高于审定的标准，如对自行品比的产量标准，一般新品种审定要求比对照增产3％或5％，但在选育的过程中要求产量远高于5％才有可能审定通过。在品种审定的过程中，对一票否的指标要严格评价，如在湖北审定的水稻品种稻瘟病综合抗性指数要小于6.0(非武陵山区，参考湖北省水稻品种审定标准)。通过以上信息的综合反馈，可以进一步指导育种家更加高效地进行下一轮育种实践。

可见，本发明提供的监测装置可以通过存储器和显示器将育种过程中重要环节的信息，如不同育种进程中各育种材料的图像信息、株高信息、生育期信息、品质参数、抗病性参数和丰产参数等，存储起来以便后期查询历史数据或进行直观显示，提高可追索性，不仅可进行作物育种学的教学，便于初期的育种工作者快速了解整个过程，而且还对不同育种阶段的材料进行评价筛选，类似专家系统辅助决定是继续进行选择完成后续的育种工作还是提前舍弃，重新进行。可见，本发明提供的监测系统可以大大提高育种效率，同时也可以加速育种人才的培养。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种作物育种进程的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：

获取当前各育种材料的图像信息；

根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异；

根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束，具体包括：

根据所述株高差异和所述生育期差异判断是否满足第一育种条件，获得第一判断结果，其中，所述第一育种条件为所述株高差异小于株高差异阈值且所述生育期差异小于生育期差异阈值；

当第一判断结果表示满足第一育种条件时，发出继续育种信号；

当第一判断结果表示不满足第一育种条件时，发出结束育种进程信号。

3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于，所述发出继续育种信号之后还包括：

获取当前各所述育种材料的品质参数、抗病性参数和丰产参数；

根据所述育种材料的目标生长地区的病害发生情况确定所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重；

根据所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重确定所述丰产参数的权重；

根据所述育种材料的品质参数、抗病性参数、丰产参数、所述品质参数的权重、所述抗病性参数的权重和所述丰产参数的权重确定当前育种材料的性状指标；

根据所述性状指标及性状指标阈值确定是否满足第二育种条件，获得第二判断结果，所述第二育种条件为所述性状指标小于所述性状指标阈值；

当第二判断结果表示不满足第二育种条件时，发出结束育种进程信号。

4.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，所述根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异，具体包括：

获取所述图像信息中每一像素代表的实际单位面积；

根据所述图像信息确定当前各育种材料对应的像素数量；

根据所述实际单位面积和各个所述像素数量确定当前各所述育种材料的实际面积；

根据各所述育种材料的所述实际面积确定所述育种材料的株高差异和生育期差异。

5.一种作物育种进程的监测系统，其特征在于，所述监测系统包括：

图像信息获取模块，用于获取当前各育种材料的图像信息；

差异确定模块，用于根据所述图像信息确定所述育种材料的株高差异和生育期差异；

判断模块，用于根据所述株高差异和所述生育期差异确定育种进程是否结束。

6.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于，所述判断模块包括：

第一判断单元，用于根据所述株高差异和所述生育期差异判断是否满足第一育种条件，获得第一判断结果，其中，所述第一育种条件为所述株高差异小于株高差异阈值且所述生育期差异小于生育期差异阈值；

继续育种确定单元，当第一判断结果表示满足第一育种条件时，发出继续育种信号；

结束育种确定单元，用于当第一判断结果表示不满足第一育种条件时，发出结束育种进程信号。

7.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括：

性状参数获取模块，用于获取当前各所述育种材料的品质参数、抗病性参数和丰产参数；

权重确定模块，用于根据所述育种材料的目标生长地区的病害发生情况确定所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重，并根据所述品质参数的权重和所述抗病性参数的权重确定所述丰产参数的权重；

性状指标确定模块，用于根据所述育种材料的品质参数、抗病性参数、丰产参数、所述品质参数的权重、所述抗病性参数的权重和所述丰产参数的权重确定当前育种材料的性状指标；

第二判断模，用于根据所述性状指标及性状指标阈值确定是否满足第二育种条件，获得第二判断结果，所述第二育种条件为所述性状指标小于所述性状指标阈值；

结束育种确定模块，用于当第二判断结果表示不满足第二育种条件时，发出结束育种进程信号。

8.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于，所述差异确定模块包括：

实际单位面积获取单元，用于获取所述图像信息中每一像素代表的实际单位面积；

像素数量确定单元，用于根据所述图像信息确定当前各育种材料对应的像素数量；

实际面积确定单元，用于根据所述实际单位面积和各个所述像素数量确定当前各所述育种材料的实际面积；

差异确定单元，用于根据各所述育种材料的所述实际面积确定所述育种材料的株高差异和生育期差异。

9.一种作物育种进程的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：

处理器、分别与所述处理器连接的摄像机、键盘、鼠标、显示器、外观品质分析仪和存储器，其中，

所述摄像机用于拍摄各育种材料的图像信息；

所述键盘和所述鼠标用于输入当前各育种材料的抗病性参数和丰产参数；

所述外观品质分析仪用于扫描获取各所述育种材料的品质参数；

所述处理器用于根据权利要求1-4任一项所述的监测方法对育种进程进行监测；

所述显示器用于根据所述处理器的指令显示信息，所述存储器用于根据所述处理器的指令存储信息。

10.根据权利要求9所述的监测装置，其特征在于，所述监测装置还包括叶绿素测定仪，所述叶绿素测定仪与所述处理器连接。