CN116076353A - 一种富含花青素的紫玉米的选育系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种富含花青素的紫玉米的选育系统及方法，系统包括培养模块、选育模块、识别检测模块、系统建模模块和优化模块，方法包括步骤一，育种选择；步骤二，开始迭代；步骤三，环境调节；步骤四，收集结果；步骤五，横向对比；步骤六，结果优化；本发明相较于现有的紫玉米的选育系统，通过选育模块来提升玉米选种、育种的多样化进程，增加了育种结果优势的可信度，有利于获得最佳的育种方式；本发明通过识别检测模块、系统建模模块和优化模块，实现了自动化考种、科学育种的目标，尽可能减少人为因素带来的干扰；本发明通过调节环境因素，来进一步的优化育种条件，从而避免环境对不同育种方案带来的影响。
Description
技术领域
本发明涉及农作物育种技术领域，具体为一种富含花青素的紫玉米的选育系统及方法。
背景技术
花青素是一种广泛存在于自然界的天然色素，植物种的呈色物质大多与之相关，紫玉米含有大量的花青素，有着抗氧化、抗突变等作用，同时紫玉米健康又富含营养，有着不错的保健功能，在市场中有良好的发展前景，行业内通常会选择育种来提高紫玉米的产量，但现有的紫玉米的选育系统，育种结果常常受到育种方式的限制，导致育种的优劣难以得到认可；现有的紫玉米的选育系统，需要大量的人工干预、判断，十分依赖工作人员的经验，不符合当下自动化考种、科学选种的要求；现有的紫玉米的选育方法，会忽略在选种不同和育种方式不同时，环境因素带来的影响，其育种的结果存在进一步优化的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种富含花青素的紫玉米的选育系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种富含花青素的紫玉米的选育系统，包括培养模块、恒温单元、光照单元、换气单元、选育模块、选种单元、迭代单元、自交子单元、杂交子单元、回交子单元、识别检测模块、提取单元、识别单元、抽样单元、检测单元、系统建模模块、叶片建模单元、第一形态模型、第一OPC模型、植株建模单元、第二形态模型、第二OPC模型、优化模块、期望单元、对比单元和筛选单元，所述培养模块的一侧设置有选育模块，选育模块的一侧设置有识别检测模块，识别检测模块的一侧连接有系统建模模块，系统建模模块的一侧连接有优化模块。
优选的，所述培养模块包括恒温单元、光照单元和换气单元，选育模块包括选种单元和迭代单元，迭代单元包括自交子单元、杂交子单元和回交子单元。
优选的，所述识别检测模块包括提取单元、识别单元、抽样单元和检测单元，提取单元的一侧连接有识别单元，抽样单元的一侧连接有检测单元。
优选的，所述系统建模模块包括叶片建模单元和植株建模单元，叶片建模单元包括第一形态模型和第一OPC模型，且第一形态模型与识别单元建立数据连接，第一OPC模型与检测单元建立数据连接。
优选的，所述植株建模单元包括第二形态模型和第二OPC模型，且第二形态模型与识别单元建立数据连接，第二OPC模型与检测单元建立数据连接。
优选的，所述优化模块包括期望单元、对比单元和筛选单元，期望单元的底层设置有对比单元，对比单元的底层设置有筛选单元。
一种富含花青素的紫玉米的选育方法，包括步骤一，育种选择；步骤二，开始迭代；步骤三，环境调节；步骤四，收集结果；步骤五，横向对比；步骤六，结果优化；
其中上述步骤一中，选择含有花青素基因的紫玉米与含有隐性紫色性状的普通玉米，并挑选出大苞叶、大果穗、高产、高配合力的玉米作为选育育种，父本、母本的选择皆为自交纯化的育种选择方式，选一现有的甜玉米杂交种为母本F1，在冬季进行自交并经过考种选留部分穗为F2，次年春季F2继续自交纯化并经过考种选留部分穗为F3，持续自交直至形成表现优良的稳定成系即为母本，同理，选一现有的紫色杂交种为父本F1，在冬季进行自交并经过考种选留部分穗为F2，次年春季F2继续自交纯化并经过考种选留部分穗为F3，持续自交直至形成表现优良的稳定成系即为父本；
其中上述步骤二中，先将步骤一中选取的玉米进行自交，再另取部分进行两两杂交，并在之后的过程中取部分自交、杂交后代进行回交；
其中上述步骤三中，调整环境因素并重复步骤二中的操作，调整的因素包括温度、湿度、光照与通风；
其中上述步骤四中，分别收集育种后代外形与花青素含量的信息，外形信息包括玉米的果穗形状、籽粒穗行数、籽粒行粒数以及叶片是否存在异常；
其中上述步骤五中，首先对同一环境条件下不同育种后代的信息进行横向对比，然后对不同环境条件下同育种后代的信息进行横向对比；
其中上述步骤六中，根据步骤五中的对比结果，进行育种的筛选，优化选育的方向。
优选的，所述步骤一中，含有花青素基因的紫玉米包括紫糯玉米和普通的紫玉米,含有隐性紫色性状的普通玉米包括白玉米、黄玉米与红玉米。
优选的，所述步骤四中，外形信息通过多组拍摄获取图像并经计算而得，花青素含量的信息通过抽样检测而得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明相较于现有的紫玉米的选育系统，通过选育模块来提升玉米选种、育种的多样化进程，增加了育种结果优势的可信度，有利于获得最佳的育种方式；本发明通过识别检测模块、系统建模模块和优化模块，实现了自动化考种、科学育种的目标，尽可能减少人为因素带来的干扰；本发明通过调节环境因素，来进一步的优化育种条件，从而避免环境对不同育种方案带来的影响。
附图说明
图1为本发明的模块框架图；
图2为本发明的系统流程图；
图3为本发明的方法流程图；
图中：1、培养模块；11、恒温单元；12、光照单元；13、换气单元；2、选育模块；21、选种单元；22、迭代单元；221、自交子单元；222、杂交子单元；223、回交子单元；3、识别检测模块；31、提取单元；32、识别单元；33、抽样单元；34、检测单元；4、系统建模模块；41、叶片建模单元；411、第一形态模型；412、第一OPC模型；42、植株建模单元；421、第二形态模型；422、第二OPC模型；5、优化模块；51、期望单元；52、对比单元；53、筛选单元。
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。
请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种富含花青素的紫玉米的选育系统，包括培养模块1、选育模块2、识别检测模块3、系统建模模块4和优化模块5，培养模块1的一侧设置有选育模块2，选育模块2的一侧设置有识别检测模块3，识别检测模块3的一侧连接有系统建模模块4，系统建模模块4的一侧连接有优化模块5；培养模块1包括恒温单元11、光照单元12和换气单元13，选育模块2包括选种单元21和迭代单元22，迭代单元22包括自交子单元221、杂交子单元222和回交子单元223；识别检测模块3包括提取单元31、识别单元32、抽样单元33和检测单元34，提取单元31的一侧连接有识别单元32，抽样单元33的一侧连接有检测单元34；系统建模模块4包括叶片建模单元41和植株建模单元42，叶片建模单元41包括第一形态模型411和第一OPC模型412，且第一形态模型411与识别单元32建立数据连接，第一OPC模型412与检测单元34建立数据连接；植株建模单元42包括第二形态模型421和第二OPC模型422，且第二形态模型421与识别单元32建立数据连接，第二OPC模型422与检测单元34建立数据连接；优化模块5包括期望单元51、对比单元52和筛选单元53，期望单元51的底层设置有对比单元52，对比单元52的底层设置有筛选单元53。
请参阅图3，本发明提供的一种实施例：一种富含花青素的紫玉米的选育方法，包括步骤一，育种选择；步骤二，开始迭代；步骤三，环境调节；步骤四，收集结果；步骤五，横向对比；步骤六，结果优化；
其中上述步骤一中，选择含有花青素基因的紫玉米与含有隐性紫色性状的普通玉米，并挑选出大苞叶、大果穗、高产、高配合力的玉米作为选育育种，含有花青素基因的紫玉米包括紫糯玉米和普通的紫玉米,含有隐性紫色性状的普通玉米包括白玉米、黄玉米与红玉米，其中，父本、母本的选择皆为自交纯化的育种选择方式，选一现有的甜玉米杂交种为母本F1，在冬季进行自交并经过考种选留部分穗为F2，次年春季F2继续自交纯化并经过考种选留部分穗为F3，持续自交直至形成表现优良的稳定成系即为母本，同理，选一现有的紫色杂交种为父本F1，在冬季进行自交并经过考种选留部分穗为F2，次年春季F2继续自交纯化并经过考种选留部分穗为F3，持续自交直至形成表现优良的稳定成系即为父本；
其中上述步骤二中，先将步骤一中选取的玉米进行自交，再另取部分进行两两杂交，并在之后的过程中取部分自交、杂交后代进行回交；
其中上述步骤三中，调整环境因素并重复步骤二中的操作，调整的因素包括温度、湿度、光照与通风；
其中上述步骤四中，分别收集育种后代外形与花青素含量的信息，外形信息包括玉米的果穗形状、籽粒穗行数、籽粒行粒数以及叶片是否存在异常，外形信息通过多组拍摄获取图像并经计算而得，花青素含量的信息通过抽样检测而得；
其中上述步骤五中，首先对同一环境条件下不同育种后代的信息进行横向对比，然后对不同环境条件下同育种后代的信息进行横向对比；
其中上述步骤六中，根据步骤五中的对比结果，进行育种的筛选，优化选育的方向。
本发明提供的育种方法所育新品种玉米包括墨灵、墨琦、墨瞳和墨秀；
其中，墨灵的母本为S24A2，选用英国适用于做炒菜和沙拉的甜玉米杂交种KHJ24为F1，父本DR3P701为北京中农斯达农业科技开发有限公司选自黑玫瑰3号杂交种的二环系，黑玫瑰3号为国家区试参试品种；
墨琦的母本为SCTSAN2016，为北京中农斯达农业科技开发有限公司选自泰系太阳花杂交种的二环系，太阳花为2016年跨区试验对照种，父本DR3P701为北京中农斯达农业科技开发有限公司选自黑玫瑰3号杂交种的二环系，黑玫瑰3号为国家区试参试品种；
墨瞳的母本为S313B-3，选自中国农业大学李建生教授选育的甜玉米杂交种NDS313继代选育的二环系，父本D1302-4为(1302×07B3)继代分离的紫色超甜玉米选系，1302为山西杂交种(简称ft西)紫糯玉米晋糯8号选系(黑色糯质)，07B3为选自欧洲LSHF13的F1自由授粉群体，属于低糖高纤维白粒甜玉米选系；
墨秀的母本为S2360A，是北京中农斯达农业科技开发有限公司选自美国AC公司黄甜玉米杂交种ACSM3460田间种植OP穗继代选系选育而成，父本DR3P701为北京中农斯达农业科技开发有限公司选自国家区试品种黑玫瑰3号杂交种的二环系。
基于上述，使用本发明的系统进行紫玉米的选育时，首先由选育模块2中的选种单元21选择所需的玉米种，然后在培养模块1提供的环境中，通过迭代单元22进行玉米的育种，分别通过自交子单元221、杂交子单元222进行玉米的自交与杂交，然后由回交子单元223取部分不同育种的后代进行回交，得到多个不同育种结果，由识别检测模块3对这些育种后代进行检测，首先由提取单元31拍摄对应图像并由识别单元32计算出形态信息，如玉米的果穗形状、籽粒穗行数、籽粒行粒数以及叶片是否存在异常，然后抽样单元33在每种后代中随机抽取样本交给检测单元34检测花青素含量，并将形态、花青素含量信息传递至系统建模模块4，分别由叶片建模单元41、植株建模单元42对玉米叶与玉米本体的数据进行建模分析，将模型传递至优化模块5，对比单元52将模型与事先载入的期望单元51进行对比，并由筛选单元53筛选出育种优化路径，其中，恒温单元11、光照单元12、换气单元13分别提供温度、光照和通风，第一形态模型411、第二形态模型421代表了玉米叶、玉米本体的形态信息模型，第一OPC模型412、第二OPC模型422代表了玉米叶、玉米本体的花青素含量信息模型。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种富含花青素的紫玉米的选育系统，包括培养模块(1)，其特征在于：所述培养模块(1)的一侧设置有选育模块(2)，选育模块(2)的一侧设置有识别检测模块(3)，识别检测模块(3)的一侧连接有系统建模模块(4)，系统建模模块(4)的一侧连接有优化模块(5)。
2.根据权利要求1所述的一种富含花青素的紫玉米的选育系统，其特征在于：所述培养模块(1)包括恒温单元(11)、光照单元(12)和换气单元(13)，选育模块(2)包括选种单元(21)和迭代单元(22)，迭代单元(22)包括自交子单元(221)、杂交子单元(222)和回交子单元(223)。
3.根据权利要求1所述的一种富含花青素的紫玉米的选育系统，其特征在于：所述识别检测模块(3)包括提取单元(31)、识别单元(32)、抽样单元(33)和检测单元(34)，提取单元(31)的一侧连接有识别单元(32)，抽样单元(33)的一侧连接有检测单元(34)。
4.根据权利要求1所述的一种富含花青素的紫玉米的选育系统，其特征在于：所述系统建模模块(4)包括叶片建模单元(41)和植株建模单元(42)，叶片建模单元(41)包括第一形态模型(411)和第一OPC模型(412)，且第一形态模型(411)与识别单元(32)建立数据连接，第一OPC模型(412)与检测单元(34)建立数据连接。
5.根据权利要求4所述的一种富含花青素的紫玉米的选育系统，其特征在于：所述植株建模单元(42)包括第二形态模型(421)和第二OPC模型(422)，且第二形态模型(421)与识别单元(32)建立数据连接，第二OPC模型(422)与检测单元(34)建立数据连接。
6.根据权利要求1所述的一种富含花青素的紫玉米的选育系统，其特征在于：所述优化模块(5)包括期望单元(51)、对比单元(52)和筛选单元(53)，期望单元(51)的底层设置有对比单元(52)，对比单元(52)的底层设置有筛选单元(53)。
7.一种富含花青素的紫玉米的选育方法，包括步骤一，育种选择；步骤二，开始迭代；步骤三，环境调节；步骤四，收集结果；步骤五，横向对比；步骤六，结果优化；其特征在于：
其中上述步骤一中，选择含有花青素基因的紫玉米与含有隐性紫色性状的普通玉米，并挑选出大苞叶、大果穗、高产、高配合力的玉米作为选育育种，父本、母本的选择皆为自交纯化的育种选择方式，选一现有的甜玉米杂交种为母本F1，在冬季进行自交并经过考种选留部分穗为F2，次年春季F2继续自交纯化并经过考种选留部分穗为F3，持续自交直至形成表现优良的稳定成系即为母本，同理，选一现有的紫色杂交种为父本F1，在冬季进行自交并经过考种选留部分穗为F2，次年春季F2继续自交纯化并经过考种选留部分穗为F3，持续自交直至形成表现优良的稳定成系即为父本；
其中上述步骤二中，先将步骤一中选取的玉米进行自交，再另取部分进行两两杂交，并在之后的过程中取部分自交、杂交后代进行回交；
其中上述步骤三中，调整环境因素并重复步骤二中的操作，调整的因素包括温度、湿度、光照与通风；
其中上述步骤四中，分别收集育种后代外形与花青素含量的信息，外形信息包括玉米的果穗形状、籽粒穗行数、籽粒行粒数以及叶片是否存在异常；
其中上述步骤五中，首先对同一环境条件下不同育种后代的信息进行横向对比，然后对不同环境条件下同育种后代的信息进行横向对比；
其中上述步骤六中，根据步骤五中的对比结果，进行育种的筛选，优化选育的方向。
8.根据权利要求7所述的一种富含花青素的紫玉米的选育方法，其特征在于：所述步骤一中，含有花青素基因的紫玉米包括紫糯玉米和普通的紫玉米,含有隐性紫色性状的普通玉米包括白玉米、黄玉米与红玉米。
9.根据权利要求7所述的一种富含花青素的紫玉米的选育方法，其特征在于：所述步骤四中，外形信息通过多组拍摄获取图像并经计算而得，花青素含量的信息通过抽样检测而得。
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