本發明公開了一種鑒別玉米單倍體的方法。本發明提供的鑒別玉米單倍體的方法，包括如下步驟：(1)以訓練集各個玉米籽粒為真實單倍體還是真實二倍體為因變量，以訓練集各個玉米籽粒的近紅外透射光譜吸收值作為自變量，應用機器學習算法構建單倍體鑒別模型；所述訓練集由若干玉米籽粒組成，其中一部分為真實單倍體，另一部分為真實二倍體；(2)取待測玉米籽粒，采集近紅外透射光譜吸收值，然后輸入步驟(1)建立的單倍體鑒別模型，由模型輸出該待測玉米籽粒為預測單倍體或者預測二倍體的結果。本發明提供的方法可以用于自動化鑒別，對于推動玉米單倍體育種技術工程化具有重要作用。

技術領域

本發明屬于植物育種領域，具體涉及一種鑒別玉米單倍體的方法。

背景技術

玉米是我國種植面積最大的作物，同時也是重要的糧食作物，在國民生產和糧食安全領域具有不可替代的作用。2006年玉米種植面積2666萬公頃，2009年超過水稻成為我國種植面積最大的作物。來自國家統計局網站數據顯示，2016年全國玉米種植面積3676萬公頃，總產2.19億噸，玉米單產水平達到5972.7公斤/公頃。玉米單產水平的不斷提升離不開種質遺傳改良和優良雜交種的選育。生產上廣泛應用的單交種使玉米成為雜種優勢利用的典范。而優良自交系的選育是成功組配高產優質多抗廣適雜交種的前提。在玉米自交系選育方面，育種家一直以來都是采用系譜法和輪回選擇等傳統的育種手段，經歷6～7個世代才能獲得穩定純合的玉米自交系。玉米單倍體育種技術作為一項快速獲得純系的技術手段，使育種效率有了極大提高。育種家只需要經過誘導和加倍兩個世代就能獲得純合的玉米自交系。該技術已經被國內外許多種業公司規模化應用，成為可與轉基因技術、分子標記輔助育種技術相媲美的現代玉米育種三大核心技術之一。

玉米單倍體技術是一套易于實現工程化的育種技術，該技術包含基礎材料的準確、單倍體的生產、單倍體加倍以及雙單倍體(Doubled Haploid,DH)系的管理與應用等四個環節。其中單倍體的生產包括單倍體誘導和鑒別兩個關鍵步驟。利用誘導系作為父本與基礎材料雜交，后代會產生一定頻率的單倍體。單倍體產生的多少受誘導率的影響。隨著新型誘導系的選育，誘導率不斷提高使誘導不再成為單倍體生產的限制因素。而如何從大量誘導的籽粒中快速準確鑒別單倍體則變得尤為重要。

R1-nj顏色標記系統是目前應用最廣泛的成熟籽粒階段鑒別玉米單倍體的方法。該方法由Nanda and Chase于1966年提出，根據單倍體的形成特征，由于單倍體胚中只含有母本的染色體，使得其在胚部顏色的表達跟二倍體存在差異，這樣在種子階段就可以僅通過顏色的識別來達到單倍體鑒別的目的。然而由于顏色基因的表達受C1-I等顯性抑制基因的影響，R1-nj在籽粒中的表達清晰度上存在很大差異，一些歐洲硬粒種質和熱帶種質的材料難以通過該法進行鑒別。

在DH系生產過程中，需要產生大量的單倍體才能滿足要求。傳統的人工挑選受到巨大的挑戰，自動化鑒別單倍體的方法在不斷探索。根據單倍體與二倍體籽粒顏色差異，相繼有基于機器視覺和圖片信息提取的自動化方法應用于玉米單倍體鑒別中。然而，由于需要籽粒有清晰的顏色表達，這些基于視覺識別顏色來分選單倍體的系統都在適用性方面有其局限性。

發明內容

本發明的目的是提供一種鑒別玉米單倍體的方法。

本發明提供的鑒別玉米單倍體的方法，包括如下步驟：

(1)以訓練集各個玉米籽粒為真實單倍體還是真實二倍體為因變量，以訓練集各個玉米籽粒的近紅外透射光譜吸收值作為自變量，應用機器學習算法構建單倍體鑒別模型；所述訓練集由若干玉米籽粒組成，其中一部分為真實單倍體，另一部分為真實二倍體；

(2)取待測玉米籽粒，采集近紅外透射光譜吸收值，然后輸入步驟(1)建立的單倍體鑒別模型，由模型輸出該待測玉米籽粒為預測單倍體或者預測二倍體的結果。

所述訓練集中的玉米籽粒和所述待測玉米籽粒屬于同一雜交群體。