无性系种子园最小近交配置研究

作者：齐建东; 买晶晶; 刘春霞; 李伟

来源：农业机械学报, 2020, 51(03): 241-248.

• 无性系种子园设计
• 遗传距离
• 花期
• 花粉
• 果蝇优化算法

为避免无性系之间自交和近交繁殖,使种子园内无性系尽可能保持花期一致性,促进亲本有效授粉,提高种子产量和质量,以内蒙古红花尔基樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)国家良种基地中的樟子松为无性系材料,随机选取13株无性系樟子松,采用SSR(Simple sequence repeats)分子标记法,利用Gene Marker V2. 2软件得到樟子松亲本间的遗传距离,设定花期和花粉传播范围作为实验数据,进行种子园无性系设计。提出双种群改进型自适应步长的果蝇优化算法(Two-population improved adaptive step-length fruit fly optimization algorithm,TIASFOA),并与改进果蝇优化算法(Improved fruit fly optimization algorithm,IFOA)、粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)、遗传算法(Genetic algorithm,GA)进行对比实验,从适应度、收敛性和1～3 m授粉范围内花期相邻或相同的无性系数量3方面进行对比分析。在遗传距离、花期和花粉量已知的条件下,在种群规模为20～60的范围内分别执行200次迭代实验,对适应度进行分析,结果显示,TIASFOA算法的平均值、最大值、最小值和方差比IFOA、PSO、GA算法都小;当种群规模为20时,TIASFOA算法相同或相邻花期的无性系数量之和的平均值分别为125和204,大于其他3种算法,TIASFOA算法可以得到较优适应度为133. 016,与种群规模为50时的最小值132. 733相差0. 283; TIASFOA算法可以获得较优的适应度,并使无性系之间尽量保持花期一致。以遗传距离、花期和花粉量作为种子园设计的约束条件,更贴近生产环境,为无性系种子园优化设计提供了参考。

• 单位
  中国科学院软件研究所; 北京林业大学