專利名稱：農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術，屬農學技術領域。
背景技術：
目前，農業(yè)植物新品種鑒別技術主要有田間鑒別、同工酶和蛋白質電泳技術、DNA分子檢測技術。上述技術均可對農業(yè)植物新品種作出鑒別，但仍存在鑒別時間長、操作麻煩等缺點。
如何將農業(yè)植物形態(tài)學技術、生物信息學技術、分子生物學技術、農學技術和計算機技術有機統(tǒng)一，建立植物新品種的快速鑒別技術一直被人們所重視，也是品種鑒別技術中的一個難點。農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術是一門以計算機為載體，集計算機信息技術、生物技術(蛋白質、同工酶、DNA等技術)、植物形態(tài)學技術、農學技術(農藝性狀)和圖像處理技術(植株形態(tài)圖像和電泳標記圖譜)為一體的綜合性分析技術。它以植物形態(tài)圖像、分子指紋、DUS性狀數(shù)據(jù)庫為基礎，以計算機信息技術實現(xiàn)分子生物學、農學和形態(tài)學之間的相互協(xié)調統(tǒng)一，從而進行品種之間同一性的快速鑒別分析技術，它屬于計算機學、農業(yè)信息學、分子生物學和農學等交叉邊緣學科的一個重要分支，也是現(xiàn)代植物品種的DUS快速測試與評價技術研究的一個熱點。
隨著我國種子工程建設的規(guī)范化、農業(yè)植物新品種知識產(chǎn)權保護的深入，品種育出速度快與品種鑒別速度慢之間的矛盾日益突出，品種鑒別測試環(huán)節(jié)已經(jīng)成為新品種推廣利用和知識產(chǎn)權保護的瓶頸。對植物新品種的快速鑒別技術的需要顯得十分迫切。同時，快速鑒別技術和方法也是近期我國種子和品種評價技術體系的研究重點之一。作為農業(yè)信息技術科學、農業(yè)分子生物技術和農學的邊緣交叉科學的關鍵實用技術，農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術的研制和創(chuàng)新，將推動農學基礎科學的向前發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之不足，提供一種鑒別速度快、準確率高的農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術。
本發(fā)明的技術根據(jù)植物品科的形態(tài)圖像、SSR指紋、DUS(或農藝性狀)性狀進行識別，采用計算機信息技術進行植物形態(tài)特征與DNA指紋、農藝性狀的對比識別，計算出該品種與已知品種從遺傳到形態(tài)的相似程度，給出相應的相似系數(shù)，并作出是否是新品種的判定。
本發(fā)明的農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術的方案為硬件由圖片采集卡(1)、數(shù)據(jù)采集器(2)和微處理器(3)組成。圖片采集卡(1)是與微處理器(3)的USB接口的數(shù)碼照相機或者是圖片編輯卡，并能與微處理器(3)內存進行數(shù)據(jù)交換的軟件模塊或硬件模塊，連接在微處理器(3)的USB接口或相應的標準結構總線上。數(shù)據(jù)采集器(2)也是與微處理器(3)的USB對接，能夠進行田間性狀數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶Ｓ迷O備。微處理器(3)可以是商用、民用計算機、服務器或具有計算機功能的處理器系統(tǒng)。
軟件由以下模塊組成通信、參數(shù)設置、圖片采集、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫，識別、對比分析、數(shù)值計算、并行處理、數(shù)據(jù)存儲查詢、結果顯示、應用指南。
農業(yè)植物新品種的快速鑒別實現(xiàn)步驟如下1.正確安裝農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術軟、硬件，主要是圖像采集卡和數(shù)據(jù)采集器與微處理器的正確對接及其它們的驅動軟件的安裝；2.統(tǒng)一圖片采集的模式和參數(shù)；3.統(tǒng)一農藝性狀數(shù)據(jù)采集的模式和參數(shù)；4.統(tǒng)一DNA指紋數(shù)據(jù)采集的模式和參數(shù)；5.將欲執(zhí)行數(shù)據(jù)和圖片分析任務的處理程序安裝到微處理器(3)的程序存儲器中；6.啟動微處理器(3)，CPU按程序初始化系統(tǒng)硬件圖片采集卡(1)、數(shù)據(jù)采集器(2)和微處理器(3)，以及系統(tǒng)軟件；7.微處理器(3)控制圖片采集卡(1)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行圖片的采集、輸入和處理，建立圖片數(shù)據(jù)庫；8.微處理器(3)控制數(shù)據(jù)采集卡(2)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行農藝性狀數(shù)據(jù)的采集、輸入和處理，建立性狀數(shù)據(jù)庫；9.微處理器(3)控制數(shù)據(jù)采集卡(2)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行DNA指紋數(shù)據(jù)的采集、輸入和處理，建立DNA指紋數(shù)據(jù)庫；10.用購進的TECH圖像分析系統(tǒng)對圖片特征進行數(shù)字化分析和處理；
11.用性狀分析系統(tǒng)對農藝性狀數(shù)據(jù)特征進行數(shù)字化分析和處理；12.用DNA指紋分析系統(tǒng)對DNA指紋數(shù)據(jù)特征進行數(shù)字化分析和處理；13.根據(jù)數(shù)字化分析和處理結果微處理器自動計算新老品種之間的相似性系數(shù)；14.微處理器自動生成新品種與各老品種之間的相似性系數(shù)矩陣；15.微處理器自動生成新品種與各老品種之間的遺傳相關樹狀圖；16.微處理器自動生成新品種鑒別結果報告；17.微處理器提出新品種特征是否加入數(shù)據(jù)庫的選擇；18.微處理器(3)輸出DUS檢測結果，數(shù)據(jù)處理結束。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、可實時進行植物形態(tài)圖片和DNA指紋的數(shù)據(jù)采集和分析。
2、單一的形態(tài)學鑒別技術、農藝性狀鑒別技術或DNA指紋鑒別技術對接，實現(xiàn)圖像與性狀數(shù)據(jù)的互動，將直觀與邏輯數(shù)字緊密結合進行鑒別。
3、技術的各系統(tǒng)也可以根據(jù)需要獨立運行形態(tài)學、農藝性狀和DNA指紋的鑒別技術。
4、圖片、數(shù)據(jù)的采集和輸入模式實時可調。
5、鑒別速度快、準確率高。
6、該技術可廣泛應用于農業(yè)植物育種、植物新品種審定、新品種權保護、種子質量鑒別、假冒偽劣品種鑒定、法院進行品科糾紛裁決和外來植物品種質量鑒別、品種真實性評價等方面。


附圖1為農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術的硬件結構框圖。
附圖2為農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術工作原理框圖。
附圖3為農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術流程框圖。
具體實施例方式發(fā)明人采用該技術對大量植物新品種進行鑒別，鑒別結果表明，該技術鑒別速度快、準確率高。
下面結合附圖并以有關植物新品種DUS快速鑒別為例，用玉米新品種2004-213A、2004-213B為實驗對象，通過該技術研究鑒別2004-213A與2004-213B之間的DUS特性，以對本發(fā)明作進一步詳述實驗用的農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術硬件由Canon數(shù)字照相機(1)、數(shù)據(jù)采集卡(2)、sony便攜式計算機(3)組成。Canon數(shù)字照相機(1)安裝在色溫一致且可調的照相棚內，攝取育種家提供的新品種2004-213A和近似品種2004-213B的種子、植株照片和SSR指紋圖譜，Canon數(shù)字照相機(連接有美圖專用采集卡)(1)用USB與sony便攜式計算機(3)連接，將圖片自動輸入微機內的相應的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)采集卡(2)也用USB與sony便攜式計算機(3)連接，將采集的性狀數(shù)據(jù)自動導入sony便攜式計算機，同時，可以對SSR指紋圖譜進行01矩陣變換，并用對應設計的相應技術系統(tǒng)進行分析，鑒別，給出DUS特性。
利用農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術快速鑒別玉米新品種DUS特性的工作步驟如下1.正確安裝農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術軟、硬件，主要是圖像采集卡和數(shù)據(jù)采集器與微處理器的正確對接及其它們的驅動軟件的安裝；2.統(tǒng)一玉米圖片采集的模式和參數(shù)；3.統(tǒng)一玉米農藝性狀數(shù)據(jù)采集的模式和參數(shù)；4.統(tǒng)一玉米DNA指紋數(shù)據(jù)采集的模式和參數(shù)；5.將欲執(zhí)行玉米數(shù)據(jù)和圖片分析任務的處理程序安裝到微處理器(3)的程序存儲器中；6.啟動微處理器(3)，CPU按程序初始化系統(tǒng)硬件圖片采集卡(1)、數(shù)據(jù)采集器(2)，以及系統(tǒng)軟件；7.微處理器(3)控制圖片采集卡(1)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行圖片的采集、輸入和處理，建立玉米圖片數(shù)據(jù)庫；8.微處理器(3)控制數(shù)據(jù)采集卡(2)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行農藝性狀數(shù)據(jù)的采集、輸入和處理，建立玉米性狀數(shù)據(jù)庫；9.微處理器(3)控制數(shù)據(jù)采集卡(2)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行DNA指紋數(shù)據(jù)的采集、輸入和處理，建立玉米DNA指紋數(shù)據(jù)庫；
10用購進的TECH圖像分析系統(tǒng)對圖片特征進行數(shù)字化分析和處理；11.用性狀分析系統(tǒng)對農藝性狀數(shù)據(jù)特征進行數(shù)字化分析和處理；12.用DNA指紋分析系統(tǒng)對DNA指紋數(shù)據(jù)特征進行數(shù)字化分析和處理；13.根據(jù)數(shù)字化分析和處理結果微處理器自動計算新老品種之間的相似性系數(shù)；14.微處理器自動生成新品種與各老品種之間的相似性系數(shù)矩陣；15.微處理器自動生成新品種與各老品種之間的遺傳相關樹狀圖；16.微處理器自動生成新品種鑒別結果報告；17.微處理器提出新品種特征是否加入數(shù)據(jù)庫的選擇；18.微處理器(3)輸出玉米DUS檢測結果，數(shù)據(jù)處理結束。
權利要求
1.一種農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術，該技術根據(jù)植物形態(tài)圖像、分子指紋、DUS性狀數(shù)據(jù)庫，結合計算機信息技術進行品種之間同一性構成快速鑒別技術；系統(tǒng)硬件由圖像采集卡(1)、數(shù)據(jù)采集卡(2)和微處理器(3)組成；系統(tǒng)軟件由通信模塊、參數(shù)設置模塊、圖片采集模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)庫模塊，識別模塊、對比分析模塊、數(shù)值計算模塊、并行處理模塊、數(shù)據(jù)存儲查詢模塊、結果顯示模塊、應用指南模塊組成，該技術的特征在于農業(yè)植物新品種的快速鑒別實現(xiàn)步驟如下步驟1、正確安裝農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術軟、硬件，主要是圖像采集卡和數(shù)據(jù)采集器與微處理器的正確對接及其它們的驅動軟件的安裝；步驟2、統(tǒng)一圖片采集的模式和參數(shù)；步驟3、統(tǒng)一農藝性狀數(shù)據(jù)采集的模式和參數(shù)；步驟4、統(tǒng)一DNA指紋數(shù)據(jù)采集的模式和參數(shù)；步驟5、將欲執(zhí)行數(shù)據(jù)和圖片分析任務的處理程序安裝到微處理器(3)的程序存儲器中；步驟6、啟動微處理器(3)，CPU按程序初始化系統(tǒng)硬件圖片采集卡(1)、數(shù)據(jù)采集器(2)，以及系統(tǒng)軟件；步驟7、微處理器(3)控制圖片采集卡(1)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行圖片的采集、輸入和處理，建立圖片數(shù)據(jù)庫；步驟8、微處理器(3)控制數(shù)據(jù)采集卡(2)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行農藝性狀數(shù)據(jù)的采集、輸入和處理，建立性狀數(shù)據(jù)庫；步驟9、微處理器(3)控制數(shù)據(jù)采集卡(2)按系統(tǒng)預先設定的模式和參數(shù)進行DNA指紋數(shù)據(jù)的采集、輸入和處理，建立DNA指紋數(shù)據(jù)庫；步驟10、用TECH圖像分析系統(tǒng)對圖片特征進行數(shù)字化分析和處理；步驟11、用性狀分析系統(tǒng)對農藝性狀數(shù)據(jù)特征進行數(shù)字化分析和處理；步驟12、用DNA指紋分析系統(tǒng)對DNA指紋數(shù)據(jù)特征進行數(shù)字化分析和處理；步驟13、根據(jù)數(shù)字化分析和處理結果微處理器自動計算新老品種之間的相似性系數(shù)；步驟14、微處理器自動生成新品種與各老品種之間的相似性系數(shù)矩陣；步驟15、微處理器自動生成新品種與各老品種之間的遺傳相關樹狀圖；步驟16、微處理器自動生成新品種鑒別結果報告；步驟17、微處理器提出新品種特征是否加入數(shù)據(jù)庫的選擇；步驟18、微處理器(3)輸出DUS檢測結果，數(shù)據(jù)處理結束。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種農業(yè)植物新品種的快速鑒別技術，屬農學領域的技術產(chǎn)品。本發(fā)明采用計算機的數(shù)字化信息技術對所采集的農業(yè)植物新品種的植株圖像、分子標記的SSR數(shù)字指紋、DUS田間測試性狀等進行綜合識別、計算、比對，獲取與已知品種的差異性，并作出是否是新品種的判定。該技術具有數(shù)字化，采樣周期和數(shù)據(jù)錄入方式可調，可同時對品種的植株圖像、分子指紋、田間性狀值進行綜合分析，鑒別速度快、準確率高等優(yōu)點。該技術可廣泛應用于農業(yè)植物育種、植物新品種審定、新品種權保護、種子質量鑒別、假冒偽劣品種鑒定、法院進行品種糾紛裁決和外來植物品種質量鑒別、品種真實性評價等方面。
文檔編號G06T1/00GK1790375SQ200510048750
公開日2006年6月21日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權日2005年12月27日
發(fā)明者張建華, 楊曉洪, 張金渝, 華秋瑾, 王建軍, 王江民, 米艷華, 徐轉 申請人:云南省農業(yè)科學院質量標準與檢測技術研究所