育種,從某種意義上來(lái)說(shuō),是把來(lái)自不同種質(zhì)資源的優(yōu)良等位基因聚合起來(lái)。作物育種經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的改良之路。傳統(tǒng)育種是耕作者對(duì)作物表型變異的肉眼觀察,通過(guò)主觀判斷選出高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗性強(qiáng)的育種材料。后來(lái),職業(yè)育種家出現(xiàn),他們根據(jù)對(duì)作物遺傳規(guī)律的認(rèn)識(shí),通過(guò)預(yù)先設(shè)計(jì)雜交育種試驗(yàn),再?gòu)暮蟠泻Y選出優(yōu)良栽培品種。
這些方法曾為作物改良、有效解決糧食安全問(wèn)題作出了巨大的貢獻(xiàn)。但在某種程度上,卻都是基于經(jīng)驗(yàn)和觀察,根據(jù)表型對(duì)育種材料進(jìn)行選育的“經(jīng)驗(yàn)育種”。科學(xué)家曾“無(wú)奈”而又形象地將其形容為“一把尺子一桿秤,用牙咬,用眼瞪”。
特別是最近幾年品種井噴,各家單位都不缺少品種,但是缺少真正的老百姓喜歡的品種??挤N成為育種家很重要的工作,選育出優(yōu)良品種,幫助農(nóng)民增產(chǎn)增收的玉米品種。
傳統(tǒng)考種弊端
人員多:由于傳統(tǒng)考種工作都是人工完成的,玉米材料眾多,特別是近幾年的玉米單倍體育種技術(shù)應(yīng)用,各家都有上萬(wàn)個(gè)組合需要考種,需要大量科研人員參與考種,有時(shí)需要臨時(shí)招聘些當(dāng)?shù)剞r(nóng)民工。
粗放作業(yè):通??挤N工作,將收獲玉米果穗晾曬好,從紗網(wǎng)袋選擇幾個(gè)好的沒(méi)有蟲(chóng)害霉變的果穗,用手一掰,看玉米籽粒的整齊度,穗行數(shù)等,用眼看玉米穗軸粗細(xì),挑選后人工脫200粒左右,裝到紙袋留作南繁用。
誤差大:通??挤N工作,用一把尺子,一桿秤去考種,尺子量,用眼瞪,每個(gè)人看的都不一樣,加上這幾年臨時(shí)聘請(qǐng)的當(dāng)?shù)剞r(nóng)民工已達(dá)60歲,多數(shù)已花眼,造成誤差更大,精度更差。
考種指標(biāo)少:傳統(tǒng)考種只能測(cè)量穗軸,穗長(zhǎng)等簡(jiǎn)單指標(biāo),穗投影面積、凸尖長(zhǎng)、凸尖比例、粒寬、粒厚、粒長(zhǎng)、籽粒面積等指標(biāo)難以測(cè)定。
效率低:8 個(gè)人,8 個(gè)環(huán)節(jié),一坐 8 個(gè)小時(shí),一天只能完成 300 份樣品。
當(dāng)前以先正達(dá)代表的中國(guó)種業(yè)梯隊(duì)已經(jīng)邁入智能化育種的 4.0 時(shí)代,而我們大多數(shù)民族種業(yè)公司仍然是作坊式育種,一把尺子,一桿秤進(jìn)行育種。與國(guó)外種業(yè)公司集中化度,規(guī)模大相比,我們中國(guó)種業(yè)需要走一條適合自己發(fā)展的民族種業(yè)道路。首先要實(shí)現(xiàn)高通量的育種表型數(shù)據(jù)采集與分析標(biāo)準(zhǔn)。
多功能數(shù)字化玉米考種機(jī)
多光能數(shù)字化玉米考種機(jī)iMaize®是基于機(jī)器視覺(jué)和人工智能技術(shù)對(duì)玉米整穗、截面和籽粒進(jìn)行考種的系統(tǒng),能夠自動(dòng)測(cè)量穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗寬、穗周長(zhǎng)、穗投影面積、禿尖長(zhǎng)、禿尖比例、行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、粒寬、粒厚、粒長(zhǎng)、籽粒面積、籽粒數(shù)等指標(biāo)。iMaize可以實(shí)現(xiàn)掃碼、拍照、分析的流程化作業(yè),并允許客戶人工輸入一些無(wú)法自動(dòng)化考種的指標(biāo),所有數(shù)據(jù)一塊并入報(bào)表,方便育種家后續(xù)分析。該系統(tǒng)功能強(qiáng)大、性價(jià)比高,是大規(guī)模玉米考種的。
功能特性
- 同時(shí)具備整穗、截面和籽??挤N功能;
- 整穗考種指標(biāo):穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗寬、穗周長(zhǎng)、穗投影面積、行數(shù)、行粒數(shù)、粒寬、粒厚、穗粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)、禿尖比例,允許人工輸入穗型;
- 截面考種指標(biāo):截面數(shù)、穗粗、軸粗、粒寬、粒長(zhǎng),允許人工輸入軸色;
- 資料考種指標(biāo):籽粒數(shù)、粒長(zhǎng)、粒寬、籽粒面積,允許人工輸入籽粒類(lèi)型、籽粒顏色;
- 掃碼、拍照、分析的流程化作業(yè);
- 帶尺寸標(biāo)定功能,允許用戶定期標(biāo)定;
- 數(shù)據(jù)文件包括單張圖片的平均數(shù)據(jù),也包括每張圖片中的單個(gè)果穗、截面和籽粒的詳細(xì)數(shù)據(jù)。
測(cè)量實(shí)例
籽粒計(jì)數(shù)準(zhǔn)確性
取1000粒籽粒,分成10包,每包100粒(人工精準(zhǔn)計(jì)數(shù))。取包平鋪到iMaize樣品盤(pán)里,進(jìn)行籽??挤N;然后用手隨意攪動(dòng)籽粒并平鋪,考種;再次用手隨意攪動(dòng)籽粒并平鋪,考種。取第2包籽粒加到樣品盤(pán)里,如上重復(fù)考種三次。隨后再添加第3-10包籽粒,并分別考種三次。如此獲得100到1000粒籽粒的三次重復(fù)考種,最后得出的考種準(zhǔn)確性為98.14%。