基于DTOPSIS法的甘蔗创新种质综合评价

字秋艳，陆鑫，徐超华，毛钧，刘新龙，刘洪博，蔡青（1.云南省农业科学院甘蔗研究所，开远661699；2.云南省甘蔗遗传改良重点实验室，开远661699；3.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所，昆明650223）

基于DTOPSIS法的甘蔗创新种质综合评价

字秋艳1，2，陆鑫1，2，徐超华1，2，毛钧1，2，刘新龙1，2，刘洪博1，2，蔡青2，3*
（1.云南省农业科学院甘蔗研究所，开远661699；2.云南省甘蔗遗传改良重点实验室，开远661699；3.云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所，昆明650223）

为探讨甘蔗创新种质的优劣性，采用DTOPSIS法对8份甘蔗创新种质和1份对照种进行综合评价，结果表明：云蔗11-158、云蔗10-221和云蔗12-54的综合性状优于对照种ROC22，这组材料应进一步试验观察，并进行相关抗性鉴定；而云蔗12-269、云蔗06-88、云蔗12-25、云蔗12-237和云蔗07-106的综合性状低于对照种ROC22，应根据其性状优劣，选择性状互补的亲本，与之有针对性地开展杂交改良。

甘蔗；创新种质；DTOPSIS；综合评价

种质创新是甘蔗杂交育种的前期基础性工作，是实现野生种质优异基因渗入、发掘利用野生种质优良性状的重要手段。由于甘蔗高度杂合的异源多倍体和非整倍体特性，其杂交后代广泛分离。因此，科学、准确地从庞大的杂交后代群体中甄别出优良材料，并不断杂交或回交利用，是提高甘蔗野生种质利用效率的重要环节，决定着后续杂交育种工作的成败。

甘蔗品种的优劣性是由多个性状指标共同决定的，其中高糖、高产是甘蔗育种永恒的主题。在对杂交后代进行评价时，传统方法是分别对每个性状指标进行单因素方差分析，该方法虽能够直观地对每个性状进行比较，但存在无法对各指标进行综合评判的缺陷。近年来，灰色模糊评价［1-2］、同异分析［3-4］和DTOPSIS法［5-6］等在作物品种综合评价方面得到广泛应用，并成功筛选出一批优良新品种［7］。其中DTOPSIS法算法简单、评价结果客观合理，可以克服传统方法如方差分析、回归分析、新复极差分析等考虑性状少、综合评价功能低等缺点［8］。本研究采用DTOPSIS法，以产量和糖分性状为指标，对云南省农业科学院甘蔗研究所杂交创制的8份后代材料进行综合评价，旨在为创新种质的评价筛选及后续利用提供依据。

1　材料和方法

1.1供试材料

试验材料为云蔗06-88、云蔗07-106、云蔗10-221、云蔗11-158、云蔗12-25、云蔗12-54、云蔗12-237、云蔗12-269和对照种ROC22，其中8份创新种质的亲本及对照种ROC22由国家甘蔗种质资源圃保育、国家农作物种质资源平台提供，参试材料亲系详见表1。

表1　参试材料及其亲系

1.2试验方法

参试材料于2015年1月种植于云南省农业科学院甘蔗研究所第一科研基地，试验采用随机区组设计，设置3次重复，田间管理同一般大田生产。苗期对出苗和分蘖进行调查，11月至次年1月每月进行一次糖分检测，1月进行收获调查。以出苗率、分蘖率、有效茎、茎径、株高、甘蔗糖分、纤维分、出汁率、重力纯度、还原糖、单茎重、甘蔗产量和产糖量13个性状作为综合评价指标，其中甘蔗糖分、纤维分、出汁率、重力纯度、还原糖、单茎重为3次采样调查的平均值。试验数据详见表2。

1.3统计分析方法

采用姚兴涛［9］提出的DTOPSIS法，具体步骤：（1）对各性状进行无量纲化处理；（2）确定各性状的权重，求出决策矩阵；（3）组建正理想解与负理想解数列；（4）计算各参试材料与正理想解的相对接近度，并依据该程度值进行排序。

表2　各参试材料性状值

2　结果与分析

2.1数据无量纲化处理

首先将出苗率、分蘖率、有效茎、甘蔗糖分、单茎重、出汁率、重力纯度、甘蔗产量和产糖量划分为正向指标，这些指标在选育过程中数值越大越好。茎径、株高、纤维划分为中性指标，研究表明，茎径与分蘖率呈负相关［10］，一般细茎种分蘖率较强，成茎率也较高，其次为中茎种，大茎种最弱［11］，因此在选育中茎径指标应适中为宜；甘蔗株高过高易倒伏、折断，过矮则影响产量，因此该指标也应适中为宜；甘蔗纤维分含量高可提高其抗倒伏性和抗风折性，但同时又会使其压榨性能降低，不利于糖厂进行原料加工，因此纤维分值应适中为宜；中性指标选择适宜的某一材料性状值作为最优解。将还原糖划分为负向指标，在制糖压榨工艺中要求还原糖低，这样在砍运甘蔗期间回糖慢，有利于制糖企业提高出糖率，因此还原糖值应尽可能偏低。

无量纲化计算公式如下：正向指标计算公式：Zij=｛Yij/Yimax，Yimax=Max（Yij）｝；中性指标计算公式：Zij=｛Yjo/［Yjo+abs（Yjo-Yij）］｝；负向指标计算公式：Zij=｛Yimin/Yij，Yimin=Min（Yij）｝。其中i=1，2，3，…，9（下同）；j= 1，2，3，…，13（下同）；Yij代表第i个品种的第j个性状值，Yjo表示第j个性状的目标值，abs表示绝对值。

依照这个公式可计算出无量纲化矩阵Z（表3）。

表3　无量纲化处理结果

表4　决策矩阵R

2.2确定性状权重，构建决策矩阵R

根据甘蔗生产实际，根据育种目标，结合育种家建议，对甘蔗的13个性状（按表2）依次分别赋予权重系数Wj（Wj∈（0，1）），Wj=｛0.05，0.05，0.06，0.05，0.05，0.12，0.05，0.06，0.10，0.04，0.05，0.12，0.20｝，13个性状权重值之和为1。根据决策矩阵计算公式Rij=Wj×Zij可得决策矩阵R（表4）。

2.3组建正理想解与负理想解数列

正理想解计算公式：Xj+=Max（Rij）；负理想计算公式：Xj-=Min（Rij）。计算结果如下：

Xj+=｛0.050，0.050，0.060，0.050，0.050，0.120，0.050，0.060，0.100，0.040，0.050，0.120，0.200｝

Xj-=｛0.032，0.021，0.035，0.045，0.036，0.081，0.035，0.054，0.079，0.008，0.024，0.080，0.112｝

2.4计算各参试材料与正理想解的相对接近度

根据正理想解、负理想解和决策矩阵Rij，按下式计算各品种与理想解的距离，采用欧几里德范数作为距离的测度，再计算出各参试品种与理想解的相对接近度值Ci，最大者为综合性状最优品系。

根据上述公式可得出各参试材料与正理想解的相对接近程度值，结果见表5。

根据DTOPSIS法分析原理，Ci值越大综合性状越好。由表5可以看出，云蔗11-158、云蔗10-221、云蔗12-54的Ci值均大于ROC22，说明这3份材料的综合性状优于ROC22，该组材料可作进一步试验观察，并进行相关抗性鉴定；而云蔗12-269、云蔗06-88、云蔗12-25、云蔗12-237和云蔗07-106，这5份材料的Ci值小于对照种ROC22，表明其综合性状劣于ROC22，这些材料应根据其性状优劣性，选择性状互补的亲本，与之有针对性地开展杂交改良。

表5　DTOPSIS法计算结果

3　讨论

3.1DTOPSIS法从多性状的角度对参试材料进行评价，考虑的性状多，包含的信息量大，因而得到的结果更加客观［12］，但在评价中，权重系数直接影响着综合评价结果，因此应根据实际情况慎重选取，避免因人为因素而对评价结果造成误差。高产高糖一直是甘蔗育种的目标，因此本文在分配权重系数时，对产糖量及其构成因素赋予了较高的权重，占总权重的55%，其他性状占总权重的45%。

3.2参试材料中，云蔗11-158和云蔗10-221的综合性状最好，但其出苗率较低，纤维分较高，今后应进一步改良；云蔗12-269产量、株高、茎径较高，但其甘蔗糖分偏低，还原糖偏高，可进一步改良作为高产型材料亲本杂交利用；云蔗06-88的甘蔗糖分较高，但其茎径偏细，今后可与大茎、高产品种杂交，提高其蔗茎产量；云蔗12-25和云蔗07-106是斑茅杂交后代，甘蔗糖分低是其后代普遍存在的问题［13］，但斑茅具有抗旱、耐瘠、宿根性强、分蘖性强、粗生、适应性广等特点［14］，是育种工作者一直青睐的野生种质之一［15］，田间调查也表明：云蔗07-106长势好、分蘖强、实心、无感病情况，今后应加强与高产高糖优良栽培种的回交利用，有望选育出具有斑茅血缘的高产高糖强生势的优良品种；云蔗12-237是割手密的杂交后代，其糖分也偏低，但是其田间长势较好、产量高，应进一步改良，作为高产亲本杂交利用。

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（1.Sugarcane Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Kaiyuan 661699，China；2.Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement，Kaiyuan 661699，China；3.Biotechnology&Genetic Resources Institute，Yunnan Academy of Agriculture Sciences，Kunming 650223，China）

Integrated Evaluation of Sugarcane Innovation Germplasm by DTOPSIS

ZI Qiu-yan1，2，LU Xin1，2，XU Chao-hua1，2，MAO Jun1，2，LIU Xin-long1，2，LIU Hong-bo1，2，CAI Qing2，3*

To discuss the advantages and disadvantages of sugarcane innovation germplasm，eight sugarcane hybrid materials from wild species and a control variety were evaluated by DTOPSIS method.The results showed that the comprehensive characters of YZ11-158，YZ10-221 and YZ12-54 were superior to ROC22（CK）.As elite innovation germplasm，these innovation materials could be put into the pre-variety test in breeding program particularly in the resistance identification；that of YZ12-269，YZ06-88，YZ12-25，YZ12-237 and YZ07-106 were inferior to ROC22（CK），their hybridization and improvement could be targeted to carry out on the basis of their superiority and inferiority to select complementary parent in properties.

sugarcane；innovation germplasm；DTOPSIS；integrated evaluation

S566.103

A

1007－2624（2016）05－0038－03

10.13570/j.cnki.scc.2016.05.014

2016-04-26

麻类、甘蔗、茶、桑种质资源发掘与创新利用（2013BAD01B03-15）；农业部农作物种质资源保护项目（2016NWB021）；国家甘蔗种质资源平台（NICGR2016-044）；国家甘蔗产业技术体系开远综合试验站（CARS-20-6-13）。

字秋艳（1989-），女，云南云龙人，硕士，研究实习员，从事甘蔗种质资源创新与利用研究，E-mail：ziqiuyan1989@163.com

蔡青（1966-），女，研究员，研究方向：甘蔗种质资源与分子生物学研究，E-mail：caiqingysri@163.com