DTOPSIS法綜合評價甘蔗創新種質

陸鑫，毛鈞，蘇火生，馬麗，劉新龍，劉洪博，蔡青，2

（1.云南省農業科學院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，開遠661600；2.云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所，昆明650223）

DTOPSIS法綜合評價甘蔗創新種質

陸鑫1，毛鈞1，蘇火生1，馬麗1，劉新龍1，劉洪博1，蔡青1，2

（1.云南省農業科學院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，開遠661600；2.云南省農業科學院生物技術與種質資源研究所，昆明650223）

運用DTOPSIS法對17份甘蔗創新種質及兩份對照種進行綜合評價。結果表明,云野07-58、云野06-34、云野06-28、云野07-129、云野06-464、云野07-99、云野06-141、云野07-133八份材料的綜合性狀優于雙對照,云野07-124、云野06-185、云野07-98、云野07-114、云野07-10、云野06-216、云野07-100、云野06-168優于ROC10,次于ROC22,該組材料可作進一步試驗觀察,云野06-207次于雙對照種,予以淘汰。

甘蔗；創新種質；綜合評價

甘蔗種質創新是甘蔗育種的源頭工作。對雜交創制的后代材料進行科學的綜合評價、篩選和雜交再利用直接關系到甘蔗育種工作的成敗。DTOPSIS法是近年來應用較多的一種綜合評價方法，因其算法簡便、結果可靠，已在小麥[1-2]、大豆[3]、棉花[4]、玉米[5]、甘蔗[6-7]上成功應用。本文采用DTOPSIS法對云南甘蔗研究所雜交創制的17份創新種質及兩份對照種的13個性狀指標進行綜合評價，為創新種質的評價篩選及后續利用提供參考。

1 材料與方法

1.1供試材料

本試驗在云南甘蔗研究所進行。參試材料由云南甘蔗研究所創制的17份創新種質和2份對照種ROC10、ROC22構成，創新種質親本組合中涉及到的商業品種均由國家種質開遠甘蔗圃提供，詳見表1。

1.2試驗方法

試驗采用隨機區組排列，3重復，4行區，行長6m，行距1.2m，下芽量8000芽/667m2，田間管理同一般大田生產。苗期對出苗和分蘗進行調查，11月至次年1月每月進行一次糖分檢測，1月進行收獲調查。調查測評指標分別為出苗率、分蘗率、有效莖、糖分、單莖重、蔗產量、含糖量、出汁率、重力純度、纖維分、莖徑、株高、還原糖，共13個性狀指標，試驗結果見表2。

表1 參試材料親本組合

表2 參試材料試驗調查結果

1.3統計方法

計算方法參照趙培方[8]的研究方法進行。具體步驟：（1）對各性狀進行無量綱化處理；（2）確定各性狀的權重，求出決策矩陣；（3）組建正理想解與負理想解數列；（4）計算各參試材料與正理想解的相對接近度，并依據該程度值進行排序。

2 結果與分析

2.1數據無量綱化處理

首先將出苗率、分蘗率、有效莖、糖分、單莖重、含糖量、出汁率、重力純度劃分為正向指標，這些性狀指標在選育過程中數值越大越好；纖維分、莖徑、株高劃為中性指標，甘蔗纖維分含量高可提高其抗倒伏性和抗風折性，但同時又會使其壓榨性能降低，不利于糖廠進行原料加工，因此纖維分值應適中為宜；莖徑與分蘗率呈負相關[9]，一般細莖種分蘗率較強，成莖率也較高，其次為中莖種，大莖種最弱[10]，因此在選育中莖徑指標應適中為宜；甘蔗株高過高易倒伏，過矮則影響產量，因此該指標也應適中為宜；中性指標選擇適宜的某一材料性狀值作為最優解；還原糖劃為負向指標，還原糖過高，不利于甘蔗砍收和存儲，造成甘蔗出糖率下降，因此還原糖值應盡可能偏低。無量綱化計算公式如下：

Zij={Yij/Yimax，Yimax=max（Yij）}，正向指標計算公式；Zij=｛Yjo/[Yjo+abs（Yjo-Yij）］｝，中性指標計算公式；Zij=｛Yimin/Yij，Yimin=min（Yij）｝，負向指標計算公式。

其中i=1，2，3，…，19（下同）；j=1，2，3，…，13（下同）；max表示最大值；min表示最小值；abs表示絕對值；Yjo表示第j個性狀的目標值。

依照該公式可計算出無量綱化矩陣Z（表3）。

表3 無量綱化處理結果（矩陣Z）

2.2確定性狀權重，構建決策矩陣R

根據種質創新選育目標，對13個性狀按表1順序分別賦予不同的權重，Wj={0.05，0.05，0.06，0.12，0.05，0.12，0.20，0.06，0.10，0.05，0.05，0.05，0.04}，Wj∈（0，1），13個性狀權重值之和為1。根據決策矩陣計算公式Rij=Wj×Zij可得到決策矩陣R（表4）。

2.3組建正理想解與負理想解數列

正理想解數列由表4各列數值中的最大值構成，而負理想解數列則由表4中各列數值的最小值構成，

2.4計算各參試材料與理想解的相對接近度

首先采用歐幾里德范數作為距離測度計算各參試材料與正理想解和負理想解的距離，然后依據距離值計算各參試材料與正理想解的相對接近程度值，并以此值大小進行排序，計算公式如下：

表4 決策矩陣R

依據上述公式可得到各參試材料與正理想解的相對接近程度值（表5）。根據DTOPSIS法分析原則，Ci數值越大，說明材料的綜合性狀越優良。從表5可以看出，云野07-58、云野06-34、云野06-28、云野07-129、云野06-464、云野07-99、云野06-141、云野07-133八份材料的Ci值大于雙對照，說明這八份創新種質綜合性狀優于雙對照種；云野07-124、云野06-185、云野07-98、云野07-114、云野07-10、云野06-216、云野07-100、云野06-168的Ci值介于雙對照種之間，該組材料可作進一步試驗觀察；云野06-207的Ci值低于雙對照種，表明其綜合性狀較差，予以淘汰。

表5 DTOPSIS法計算結果

3 討論

3.1 在綜合評價方法上，灰色關聯法[11-12]和主成分分析法[13]已在甘蔗上有較多應用，但其算法略顯煩瑣。對甘蔗創新種質進行評價篩選，需同時對多個性狀進行綜合測評，但因各性狀單位不同而無法統一度量。DTOPSIS法主要解決多目標間的不可公度性和目標間的矛盾性[14]，因此DTOPSIS法能解決甘蔗創新種質綜合評價過程中多性狀指標之間呈負相關的矛盾，使綜合評價具體量化便于比較，為甘蔗創新種質篩選、雜交利用提供參考。

3.2 DTOPSIS法中在對原始數據進行無量綱化處理時，將性狀指標的劃分為正向、中性、負向指標，Yjo值的確定，以及在構建決策矩陣R時權重系數的確定均存在較大的人為因素，因此在確定這些指標時需結合實際情況慎重考慮，以免對評價結果造成偏差，但同時該種方法也能較好地反映育種者的理想期望，加大對各性狀指標的選擇力度。

3.3 參試材料中有8份創新種質綜合性狀優于雙對照，其中云野07-99為割手密越南2號BC2，在所有參試材料中株高、莖徑及產量值最高，但糖分、出汁率、重力純度較低，該份材料可作為高產型親本重點雜交利用；云野06-464為大莖野生種57NG208 BC2，其出汁率較低，纖維分偏高，需作進一步的品質改良；云野07-129和云野07-133為斑茅海南92-84 BC3，這兩份材料應以提高出汁率、降低纖維分和還原糖為改良目標；云野06-34為云南蠻耗割手密BC3，其在糖分、出汁率和重力純度方面表現較優，可作為高糖型親本雜交利用。

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Evaluation of Sugarcane Innovation Germplasm by DTOPSIS

LU Xin1，MAO Jun1，SU Huo-sheng1，MA Li1，LIU Xin-long1，LIU Hong-bo1，CAI Qing1，2
（1.Sugarcane Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences/Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement，Kaiyuan 661600，China；2.Biotechnology&Genetic Resources Institute，Yunnan Academy of Agriculture Sciences，Kunming 650223，China）

Seventeen sugarcane innovation germplasms and two CK were evaluated by DTOPSIS.The results showed that the eight of 17 sugarcane innovation germplasms，including the YY07-85，YY06-34，YY06-28，YY07-129，YY06-464，YY07-99，YY06-141，YY07-133 were better than both of CK1and CK2;the YY07-124，YY06-185，YY07-98，YY07-114，YY07-10，YY06-216，YY07-100，YY06-168 were better than the CK1but worse than the CK2;the YY06-207 was worse than both CK1and CK2.

sugarcane;innovation germplasm;comprehensive evaluation

S566.103

：A

1007-2624（2012）01-0033-03

2011-05-27

國家科技支撐計劃（2006BAD13B05-2-10）；云南省應用基礎研究計劃重點項目（2006C0013Z）；云南省重點新產品開發計劃項目（2010BB011）；云南省中青年學術技術帶頭人后備人才培養項目（2009C1059）；國家人事部留學人員科技活動優秀項目；作物種質資源保護項目（NB2011-2130135-18）。

陸鑫（1981-），男，助理研究員，主要從事甘蔗種質資源創新與利用研究。

蔡青