CC BY
16
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЕКЦИОННЫЙ ПРОЦЕСС КАРТОФЕЛЯ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
© Денисюк С.Г.*, Дергачева Н.В.*, Аношкина Л.С.*
ГНУ СибФТИ Россельхозкадемии, г. Новосибирск ГНУ СибНИИСХ Россельхозкадемии, г. Омск ГНУ Кемеровский НИИСХ Россельхозкадемии, г. Кемерово
Обсуждаются методические вопросы, подводятся итоги и рассматриваются перспективы работы по внедрению информационных технологий, новых алгоритмов, программ и баз данных в селекционный процесс по картофелю, проводимый в НИУ Сибирского отделения Рос-сельхозакадемии.
Ключевые слова информационные технологии, база данных, картофель, селекционный процесс, Западная Сибирь.
Введение
Информационные технологии (ИТ) получили широкое применение и внедрение в агропромышленный комплекс (АПК), как и в других отраслях производства. Без агроинформатики уже трудно представить само существование многих прикладных сельскохозяйственных наук. Это является особенно важным для Западной Сибири, региона с экстремальными климатическими условиями, т. к. затраты на информационные технологии, на наш взгляд, окупаются значительно быстрее, чем затраты, например, на обновление и содержание современного машинно-тракторного парка или использование дорогостоящих экологически опасных средств защиты растений.
В тоже время внедрение ИТ в АПК происходит медленно, с большими трудностями и носит фрагментарный характер. Это можно объяснить недостатком кадров, обладающих современным уровнем знаний в агроинформати-ке, остаточным принципом финансирования сельскохозяйственных наук и т.д.
Селекционный процесс улучшения необходимых признаков и свойств у сельскохозяйственных культур наиболее эффективный и экономичный способ развития отрасли растениеводства. Почти 10 лет назад группа сотрудников Сибирского отделения Россельхозакадемии начала работу по обеспечению информационной поддержки селекционного процесса очень важной для Западной Сибири с.-х. культуры - картофеля. Для оценки результатов и
* Старший научный сотрудник ГНУ СибФТИ Россельхозакадемии.
* Заведующая лабораторией ГНУ СибНИИСХ Россельхозакадемии.
" Ведущий научный сотрудник ГНУ Кемеровский НИИСХ Россельхозакадемии.
определения новых этапов и направлений развития НИР необходимо подведение некоторых итогов выполненной работы.
Результаты исследований
В основу единого методического подхода была положена схема селекции картофеля, включающая на конкретных этапах необходимое программное обеспечение (рис. 1).
Важную роль в селекционном процессе имеет накопление, систематизация и использование информации об исходном материале.
C этой целью была создана БД «Картофель в Сибири», в которой была собрана, структурирована и представлена информация о наиболее распространенных сортах картофеля в Западной Сибири [1]. Далее на протяжении всей программы исследований работа по созданию регионального генофонда продолжалась непрерывно, также как и пополнение базы данных исходного материала новыми сибирскими сортами, сортами из мировой коллекции ВИР и Беларуси [2-6].
Для построения БД была использована реляционная модель и широко распространенное программное обеспечение MS Access. В основу формирования БД положена связка объектов «таблица - форма ввода / вывода», активируемых с помощью меню. Главное отличие предложенной структуры от обычных распространенных табличных баз данных - возможность использования для представления объектов мультимедийной информации. Мы широко использовали полноцветные фотографии сортообразцов. Кроме этого, все тематические (специализированные) базы данных объединены головной формой с единым меню для их выбора и запуска, что в дальнейшем способствовало широкому использованию предлагаемых БД специалистами любого уровня компьютерной подготовки, а также в учебном процессе образовательных учреждениях аграрного профиля, садоводами-любителями. Главные методические положения формирования и построения БД отражены в нескольких работах авторов [7-10].
На рис. 2 отображена типичная форма ввода / вывода БД по исходному селекционному материалу сортообразцов картофеля. На ней отображаются не только количественные данные о полезных хозяйственно-ценных признаках, но и краткое описание образца, а также полноцветные фотографии клубней, цветков и ростков сортов картофеля.
Селекция картофеля требует изучения и использования большого разнообразия исходных родительских форм, количество которых у селекционера может превышать 200. При этом каждая исходная форма оценивается по 2030 признакам и более. В связи с этим необходимо создание специальных программ расчета по отбору лучших исходных родительских форм и подбору перспективных комбинаций с использованием персонального компьютера.
Для решения данного вопроса авторами предложен и подробно рассмотрен алгоритм отбора родительских форм и подбора перспективных
комбинаций скрещивания для селекции нематодоустойчивых, раннеспелых сортов картофеля с использованием контрольных моделей и компьютерных технологий [11, 12].
Рис. 1. Общая схема селекции картофеля с использованием информационных технологий, применяемая в Западной Сибири
Если первоначально работа была сосредоточена на создании БД по исходному и селекционному материалу (сортообразцы и лучшие комбинации, образующие региональный генофонд), то затем БД дополнялись результатами многолетних экспериментов, гидрометеорологическими данными во время полевых испытаний, информацией по современным технологиям, защите картофеля от болезней и вредителей. Особое внимание уделялось селекции нематодоустойчивых сортов картофеля [2, 12-15].
Рис. 2. Пример формы ввода / вывода базы данных «Электронная коллекция картофеля Кемеровского НИИСХ»
Рис. 3. Главная и основные формы БД по защите картофеля от ЗКН
В рекомендациях и соответствующей БД по защите растений собрана информация о природных условиях Западной Сибири; описаны биология, ареал распространения, вредоносность опасного карантинного вредителя -
золотистой картофельной нематоды (ЗКН) и меры борьбы с ним [14]. Таким образом, согласно предложенной схеме селекции картофеля с использованием ИТ, программный комплекс состоит из БД исходного материала, программ отбора родительских форм и подбора лучших комбинаций для скрещивания, ряда БД специализированного назначения (технологии выращивания, хранения, защиты растений и т.д.).
Заключение
Решение проблем информатизации и компьютеризации в картофелеводстве, а также в селекции новых сортов, по-прежнему является актуальной задачей из-за отсутствия простого и доступного специализированного программного обеспечения. Предложенный программный комплекс является лишь первой практической попыткой решения этой проблемы. Дальнейшее развитие возможно, например, в создании с использованием современных ГИС-технологий программ и баз данных для селекционных питомников, ежегодно пополняющихся информацией о селекционном материале и позволяющих оперативно и эффективно осуществлять обработку значительного объема экспериментальных данных.
Полученные результаты выполненных исследований нашли отражение в монографии, методических и практических рекомендациях, докладах на международных научно-практических конференциях и статьях в научных журналах [1-5, 7-9, 11-15].
Список литературы:
1. Денисюк С.Г. База данных «Картофель в Сибири» / С.Г. Денисюк, А.Д. Сафонова // Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследовании сельскохозяйственных процессов: материалы Международной научно-практической конференции «АГ-РОИНФО-2003»: Ч. 2 / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сибирский физико--технический институт аграрных проблем. - 2003. - С. 179-182.
2. Денисюк С.Г. Создание и использование базы данных нематодоустойчи-вых сортов картофеля на основе селекционных исследований в Западной Сибири: монография / С.Г. Денисюк, Б.Н. Дорожкин, Н.В. Дергачева, Л.С. Анош-кина, С.Н. Красников / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сибирский физико--технический институт аграрных проблем. - 2007. - 168 с.
3. Денисюк С.Г. Компьютерный анализ мировой коллекции ВИР нематодоустойчивых сортов для условий Западной Сибири / С.Г. Денисюк, Н.В. Дергачева, Л.С. Аношкина, С.Д. Киру // Информационные технологии, системы и приборы в АПК материалы 4-ой Международной научно-практической конференции «АГРОИНФО-2009» / Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. - 2009. - С. 50-53.
4. Денисюк С.Г. Разработка базы данных по региональному генофонду нематодоустойчивых сортов картофеля в Западной Сибири: научно-методи-
ческие рекомендации / С.Г. Денисюк, Б.Н. Дорожкин, Н.В. Дергачева / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. -Новосибирск, 2008. - 24 с.
5. Лапшинов Н.А. Электронная коллекция сортов и гибридов картофеля Кемеровского НИИСХ / Н.А. Лапшинов, Л.С. Аношкина, С.Г. Денисюк // Информационные технологии, системы и приборы в АПК: материалы 4-ой Международной научно-практической конференции»АГРОИНФО-2009» / Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. - 2009. -С. 129-131.
6. Дергачева Н.В. Результаты изучения белорусских нематодоустойчивых сортов картофеля в условиях Западной Сибири / Н.В. Дергачева, Л.С. Аношкина, С.Г. Денисюк // Картофелеводство: сборник научных трудов / РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по картофелеводству и плодо-овощеводству». - Минск, 2010. - Вып. 17. - С. 28-36.
7. Денисюк С.Г. Базы данных по картофелю, овощным и плодово-ягодным культурам как элемент информационного обеспечения генофонда сельскохозяйственных культурных растений Сибири / С.Г. Денисюк, Е.Г. Гринберг, А.Д. Сафонова, В.Н. Сорокопудов // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2003. - № 2 (148). - С. 58-62.
8. Денисюк С.Г. Формирование и создание информационно--справочных баз данных по районированным в Сибири сортам плодово-ягодных, овощных культур и картофеля, их болезням и вредителям: методические рекомендации / С.Г. Денисюк, В.Н. Сорокопудов, Е.Г. Гринберг и др. / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. -Новосибирск, 2005. - 30 с.
9. Денисюк С.Г. Разработка методического подхода к созданию компьютерных баз данных по селекции картофеля / С.Г. Денисюк, Б.Н. Дорожкин, Л.С. Аношкина, Н.В. Дергачева // Труды международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». - 2010. - Т. 5. - С. 195-200.
10. Денисюк С.Г. Разработка и практическая реализация методического подхода к созданию компьютерных баз данных по селекции картофеля / С.Г. Денисюк, Н.В. Дергачева, Л.С. Аношкина // Методы и технические средства исследований физических процессов в сельском хозяйстве: труды ГНУ СибФТИ Россельхозакадемии / под ред. чл. -кор. Россельхозакадемии В.В. Альта. - Новосибирск, 2011. - С. 56-61.
11. Дорожкин Б.Н. Алгоритм компьютеризованной оценки родительских форм и подбора перспективных комбинаций для селекции немадоус-тойчивых раннеспелых сортов картофеля: научно-методические рекомендации / Б.Н. Дорожкин, Н.В. Дергачева, С.Г. Денисюк / РАСХН. Сиб. отд-ние. Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. - Новосибирск, 2009. - 16 с.
12. Дорожкин Б.Н. Начало селекционных работ на нематодоустойчивость картофеля в Западной Сибири / Б.Н. Дорожкин., Н.В. Дергачева, Л.С. Анош-кина, А.Д. Сафонова, С.Н. Красников, С.Г. Денисюк // Аграрная наука Сибири XXI века (к 180-летию сибирской аграрной науки): материалы между-нар. научно-практической конференции, посвященной 180-летию основания сибирской аграрной науки (г. Омск, 29-30 июля 2008 г.) / РАСХН. Сиб. отд-ние. - Омск, 2008. - С. 55-60.
13. Дорожкин Б.Н. Методические положения и информационное обеспечение селекции на устойчивость к золотистой картофельной нематоде: методические рекомендации / Б.Н. Дорожкин, Н.В. Дергачева, С.Г. Денисюк, Л.С. Аношкина, С.Н. Красников, А.Д. Сафонова / Россельхозакадемия. Сиб. регион. отд-ние. Сибирский физико-технический институт аграрных проблем. - Новосибирск, 2009. - 84 с.
14. Дорожкин Б.Н. Золотистая картофельная нематода - опасный вредитель в Западной Сибири: научно-практические рекомендации / Б.Н. Дорожкин, Н.В. Дергачева, Л.С. Аношкина, С.Н. Красников, С.Г. Денисюк / РАСХН. Сиб. отд-ние. - Новосибирск, 2006. - 16 с.
15. Дорожкин Б.Н. Основные направления исследований по селекции картофеля на нематодоустойчивость в Западной Сибири / Б.Н Дорожкин, Н.В. Дергачева, Л.С. Аношкина, А.Д. Сафонова, С.Н. Красников, С.Г. Денисюк // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. - 2010. - № 12. -С. 5-12.
