作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計

關(guān)于作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計第1頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計材料及用具1．材料：由教師提供的供試材料編號、世代資料和試驗地情況（包括形狀、肥力等）。2．儀器用具：鉛筆，直尺，繪圖本。第2頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三

在育種計劃的實施中，鑒定和選擇主要是通過田間試驗進(jìn)行的。田間試驗的基本要求：環(huán)境條件的一致性。原因：作物本身，無論是個體還是群體，表現(xiàn)的所有特征特性都是基因型、環(huán)境條件相互作用的結(jié)果。要正確地鑒定和選擇優(yōu)良的基因型，必須盡力消除實驗中環(huán)境條件的差異。田間試驗正確與否，直接影響鑒定和選擇的效果，從而影響育種的成效。實驗原理（一）田間試驗設(shè)計的基本原則第3頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三

作物育種田間試驗設(shè)計的主要作用：減少實驗誤差，提高實驗精確度，使育種材料在選擇和鑒定過程中表現(xiàn)出真實準(zhǔn)確的基因差異。實驗誤差的主要來源——試驗田的土壤差異。因此對實驗田的基本要求是前茬一致、地力均勻。

※

使試驗誤差降低到最小程度的3項田間設(shè)計的基本原則：1）重復(fù)的設(shè)置；2)小區(qū)隨機(jī)排列；3）局部控制。

（一）田間試驗設(shè)計的基本原則第4頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計設(shè)置重復(fù)在試驗中，同一處理(同一基因型)出現(xiàn)的次數(shù)稱為重復(fù)。顯然重復(fù)次數(shù)≥2的試驗才能稱為有重復(fù)的試驗。重復(fù)的作用是：估計誤差和降低誤差。

第5頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計2.隨機(jī)排列隨機(jī)是指在一個重復(fù)區(qū)中的某一個處理究竟安排在哪一個小區(qū)，不能由試驗者的主觀意志決定，而完全是由機(jī)會決定的。隨機(jī)的作用是無偏估計誤差。隨機(jī)排列是估計試驗誤差的重要手段，也是應(yīng)用生物統(tǒng)計方法分析試驗結(jié)果的前提。

第6頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計3.局部控制

局部控制就是分范圍、分地段的控制非試驗因素，使之對各處理的影響趨于最大程度的一致，即通過對試驗小區(qū)的合理安排，把誤差控制在一個局部范圍內(nèi)。局部控制是用來排除規(guī)律性非試驗因子干擾的重要手段，其主要功能是降低誤差。第7頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計3.局部控制原則可將試驗田按重復(fù)次數(shù)劃分為同數(shù)的區(qū)組，如有較為明顯的土壤差異，最好能按肥力劃分，使每一區(qū)組內(nèi)肥力差異較小。每一區(qū)組內(nèi)再按不同處理劃分小區(qū)，各個小區(qū)在同一區(qū)組內(nèi)隨機(jī)排列，這樣，同一區(qū)組內(nèi)不同處理間差異較少，即使區(qū)組間差異較大也可應(yīng)用方差分解予以分開，這種布置就是田間試驗的局部控制原則。在安排隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計時，應(yīng)盡量注意掌握“方形區(qū)組，長形小區(qū)”的原則

第8頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計3.局部控制原則

北東第9頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術(shù)

1.小區(qū)面積、形狀和方向小區(qū)(plot)：安排一個處理（品種/品系/育種群體）的小塊地段在一定范圍內(nèi)，小區(qū)面積增加，試驗誤差減少第10頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實踐證明，小區(qū)面積增加到100m2后，誤差的減少幾乎沒有。對于植株較矮小的作物，小區(qū)面積可小些，如稻、麥品系比較試驗小區(qū)面積一般為5-15m2；對于較高大的作物，小區(qū)面積可大些，如玉米品比試驗為15-25m2

第11頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三小區(qū)形狀：一般情況下長方形尤其是狹長小區(qū)的誤差較方形小區(qū)為小，長方形小區(qū)的長寬比一般在4~6:1為宜。但狹長小區(qū)易于增加邊際效應(yīng)。小區(qū)方向：一般小區(qū)的長邊應(yīng)與非試驗因素變化方向相平行，如試驗地的肥力，這樣各小區(qū)所受土壤肥力的影響一致，從而減輕了小區(qū)間的試驗誤差。第12頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三

第13頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三第14頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術(shù)

2.重復(fù)次數(shù)一般應(yīng)根據(jù)試驗要求的精度、試驗地土壤差異大小、試驗材料的多少、試驗地面積的大小、小區(qū)的大小等因素來確定。

在試驗地總面積不變的情況下，降低試驗誤差，增加重復(fù)次數(shù)，比單純增大小區(qū)面積更有效。

在育種初期測產(chǎn)，由于材料數(shù)較多，要求也不高，重復(fù)次數(shù)應(yīng)少些；進(jìn)行面積大的對比試驗時，2次重復(fù)即可，最好能有幾個地點聯(lián)合試驗，對產(chǎn)量進(jìn)行綜合分析。第15頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術(shù)

3.設(shè)置對照對照可以作為衡量品種或處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，同時估計和校正試驗田的土壤差異。對照設(shè)置可分為順序式和非順序式。順序式設(shè)置是每隔2、4或9個處理設(shè)置一對照，如對比法和間比法。非順序式對照與其它處理一樣，在試驗中隨機(jī)排列。第16頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計實驗原理（二）控制田間試驗誤差的小區(qū)技術(shù)

4.設(shè)置保護(hù)行保護(hù)試驗材料不受外來因素如人、畜等的踐踏和損害；減少邊際效應(yīng)的影響，使處理間能正確比較。

保護(hù)行的數(shù)目視作物而定，如禾谷類作物一般至少應(yīng)種植4行以上的保護(hù)行。保護(hù)行種植的品種，可用對照種，最好用比供試品種略為早熟的品種。

第17頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三第18頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三常用的田間試驗設(shè)計

對比法(contrastdesign)間比法(intervalcontrastdesign)完全隨機(jī)(completelyrandomdesign)隨機(jī)區(qū)組(randomizedblocksdesign)拉丁方(latinsquaredesign)裂區(qū)(split-plotdesign)再裂區(qū)設(shè)計(split-splitplotdesign)條區(qū)設(shè)計(stripblocksdesign)……第19頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計實驗原理（三）不同育種試驗階段的試驗技術(shù)

一般完整的育種程序包括原始材料圃、選種圃、鑒定圃、品種比較試驗、生產(chǎn)試驗和多點試驗、區(qū)域試驗等育種環(huán)節(jié)；不同環(huán)節(jié)應(yīng)根據(jù)育種目的，進(jìn)行不同的田間試驗設(shè)計與規(guī)劃。第20頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計實驗原理（三）不同育種試驗階段的試驗技術(shù)

1.選種圃種植選擇育種中中選單株的后代；雜交育種中F1、F2、F3由于選種圃階段每一株行或株系的種子有限，一般不設(shè)重復(fù)一般每隔9，即逢10的行種植對照行以資比較目測鑒定主要性狀，如生育期、株高、抗病蟲、抗逆、抗倒以及產(chǎn)量因素等，一般不計算產(chǎn)量。第21頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計2.鑒定圃1)初級鑒定試驗進(jìn)入初級鑒定試驗的株系數(shù)目一般較多，而每一株系的種子量又較少，所以一般不設(shè)重復(fù)。采用間比法，即每隔幾個小區(qū)設(shè)一個對照小區(qū)作物生育期間，除了對適于目測的性狀進(jìn)行目測鑒定外，要對產(chǎn)量性狀進(jìn)行比較（以每一株系小區(qū)的實際產(chǎn)量與相鄰最近的兩個對照小區(qū)的平均產(chǎn)量進(jìn)行比較，以百分率來表示株系的產(chǎn)量潛力）。根據(jù)試驗結(jié)果，淘汰較差的材料，較好的材料升入高一級的產(chǎn)量比較試驗，即鑒定試驗。應(yīng)用幾個對照的平均產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn)的目的，是為了減少偶爾有點產(chǎn)量過低的對照的影響。不設(shè)重復(fù)的試驗法的優(yōu)點是工作簡便，可以同時容納較多的育種材料進(jìn)行鑒定，適用于進(jìn)行初級鑒定的早期。第22頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計2.鑒定圃2)鑒定試驗（預(yù)備試驗）鑒定試驗是對初級鑒定試驗圃中入選的穩(wěn)定株系進(jìn)行進(jìn)一步的田間鑒定。在鑒定試驗中，要設(shè)置重復(fù)，采用順序排列的間比法試驗設(shè)計，每一重復(fù)中仍設(shè)置對照小區(qū)。在鑒定圃中入選的材料稱為品系，進(jìn)入品系比較試驗其排列方法是，在一排地段上，排列的第一個小區(qū)和最末尾的小區(qū)一定是對照（CK）小區(qū)，每兩個CK小區(qū)中間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)，一般習(xí)慣上為4或9個，重復(fù)2~3次。各重復(fù)可排成一排，也可多排。如果在一排地段上不能安排一個完整重復(fù)的所以小區(qū)，則可在下一排地段延續(xù)下去，但在開始時仍要種一對照，稱為額外對照（ExCK），如圖.每一試驗材料在一重復(fù)中排列的順序相同，便于觀察、記載和產(chǎn)量測定。第23頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三20個品種3次重復(fù)的間比法排列，逆向式（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重復(fù)；1、2、3…代表品種；CK代表對照）鑒定試驗第24頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三←ⅢⅠ→Ⅱ→

圖1816個品系3次重復(fù)的間比排列示意圖（兩排3個重復(fù)及ExCK的設(shè)置，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重復(fù)，1、2、3、4代表株系，CK為對照，ExCK為額外對照）第25頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計3.品系比較試驗

進(jìn)入品系比較試驗的品系數(shù)目較少(一般10個左右為宜，一般不超過20個

)，常采用設(shè)置重復(fù)的隨機(jī)區(qū)組設(shè)計方法：將一塊試驗地分成幾個肥力相對均勻一致的地段，每個地段安排一套參試品系(稱為一個區(qū)組)，每套參試品種在區(qū)組內(nèi)的小區(qū)位置是隨機(jī)決定的優(yōu)點：隨機(jī)區(qū)組設(shè)計有較好的局部控制作用：每一套品系在比較均勻一致的試驗條件下，相互比較時可以獲得較為可靠的結(jié)果各個區(qū)組的地力差異可以通過方差分析加以分解各品系在區(qū)組中隨機(jī)排列，可以獲得無偏的誤差估計第26頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三小麥品系比較試驗田間種植圖（4個品系四次重復(fù)）北東第27頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計4.生產(chǎn)試驗和多點試驗多點試驗和生產(chǎn)試驗的目的：測試不同品系在不同生態(tài)區(qū)、不同耕作栽培條件和接近生產(chǎn)情況的較大面積下的反應(yīng)，可在品系試驗之后或同時進(jìn)行。多點試驗：在育種單位所在地周圍的若干地區(qū)，用同一套品系進(jìn)行試驗，分析同一品系在不同地區(qū)的反應(yīng)，決定品系的適應(yīng)范圍生產(chǎn)試驗：選擇較優(yōu)良的品系，按照接近大田生產(chǎn)的條件以及生產(chǎn)上所采用的種植密度和技術(shù)措施，考驗品系的生產(chǎn)潛力，供品種推廣應(yīng)用時參考。第28頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一作物育種不同階段田間試驗小區(qū)設(shè)計5.區(qū)域試驗區(qū)域試驗是在品種審定機(jī)構(gòu)統(tǒng)一布置下，在一定區(qū)域范圍內(nèi)所進(jìn)行的多點試驗。它包括多點的品種比較試驗和生產(chǎn)試驗，是品種選育和推廣之間的重要中間環(huán)節(jié)主要目的是考察新品種在不同地區(qū)的產(chǎn)量潛力、性狀表現(xiàn)、適宜推廣的區(qū)域范圍和推廣價值以及品種適宜的栽培條件等

第29頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三區(qū)域試驗的方法和程序1)設(shè)立試點根據(jù)作物分布范圍的農(nóng)業(yè)區(qū)劃或生態(tài)區(qū)劃，以及各該作物種植面積等，選出有代表性科研單位或良種場作為試點。試點須有代表性，分布合理2)試驗設(shè)計一般采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，重復(fù)不少于3個，參試品種10-15個。一般規(guī)定只設(shè)一個對照品種，必要時可以增設(shè)當(dāng)?shù)氐耐茝V品種作為第二對照3)試驗?zāi)晗抟话?～3年，其中表現(xiàn)突出的品種可以在參加第二年區(qū)試時，同時參加生產(chǎn)試驗。生產(chǎn)試驗一般在區(qū)試2年后，選出表現(xiàn)較好的少數(shù)品種參加，一般進(jìn)行2年。4)參試品種的條件有2年以上育種單位的品系比較試驗結(jié)果，以及自己設(shè)置品系多點試驗的結(jié)果，一般要求比對照增產(chǎn)10%以上；或者產(chǎn)量不低于對照，但具有其他突出優(yōu)點。5)總結(jié)評定每年由主持單位匯總各試點的試驗材料，對供試品種作出全面的評價后，提出處理意見和建議，報同級農(nóng)作物品種審定委員會，作為品種審定的主要依據(jù)第30頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三作業(yè)：假設(shè)某一年份有20個小麥品系進(jìn)入鑒定試驗(預(yù)備試驗)，應(yīng)用間比法設(shè)計出鑒定圃的田間小區(qū)規(guī)劃方案，繪制出田間布置詳圖。（要求順序排列，3次重復(fù)，每4個小區(qū)設(shè)置1個對照，小區(qū)長2m，寬0.6m，假設(shè)肥力變異方向為從南到北↑）

假設(shè)某年要進(jìn)行一個遼寧省中晚熟玉米區(qū)域試驗，參試品種數(shù)10個，對照(CK)品種1個，試點3個，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)長30m，寬40m，3次重復(fù)。繪制出其中一個試點的田間布置詳圖，假設(shè)肥力變異方向為從南到北↑

。第31頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三第32頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三小麥品系比較試驗田間種植圖（4個品系四次重復(fù)）北東第33頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗一小麥雜交技術(shù)實驗?zāi)康男←湹幕ㄆ鳂?gòu)造；小麥的開花習(xí)性；小麥雜交技術(shù)。第34頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三材料與工具

1.試驗地種植的小麥品種。

2.用具：鑷子、剪刀、透明紙袋、紙牌、回形針。實驗要求

1.態(tài)度認(rèn)真；

2.保管好自己使用后的工具，鑷子和剪刀不要丟失在田里；

3.撰寫實驗報告：實驗報告要完整，字跡要工整。實驗一小麥雜交技術(shù)第35頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三實驗報告寫作格式1.實驗日期、地點、實驗題目等；2.實驗的目的、意義；3.實驗材料與方法；4.實驗結(jié)果與分析；5.結(jié)論與討論。第36頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三穗軸小花護(hù)穎小穗小麥的花器構(gòu)造第37頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三雄蕊雌蕊外穎（稃）內(nèi)穎（稃）雌雄蕊鱗片第38頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三1234567891.麥穗2.穗軸3.小穗4.護(hù)穎5小花6.外稃7.內(nèi)稃8.雄蕊9.雌蕊10.鱗片10第39頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三小麥的開花習(xí)性通常小麥抽穗2-4天開花（有的當(dāng)天就開花，也有的抽穗10天才開花）。開花的最適溫度為18-23℃，最適相對濕度70-80％,花粉在田間條件下的生活力約20分鐘。開花的高峰期隨地區(qū)、品種、當(dāng)時溫、濕度有所差異，通常一天有兩個高峰，上午5-8時，下午約16-20時開花最盛。小麥的開花順序，就全株而言先主穗后分蘗穗；同一穗上，先中部的小穗，然后依次向上、向下兩端開放；就一個小穗而言，先基部第一朵小花，然后依次向上，全穗開花約3-5天。小麥開花時，鱗片吸水膨脹，迫使外穎張開，同時花絲迅速伸長并伸出穎片外，花粉囊破裂而散粉，一朵小花開花時間很短，大約15-20分鐘，開花后花粉落在柱頭上1-2小時開始萌發(fā)。第40頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三第41頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三選穗、整穗去雄花粉的采集和授粉小麥人工雜交的方法和步驟第42頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三小麥人工雜交方法1.如何選穗整穗選穗：根據(jù)計劃確定的雜交組合，在母本圃（群體內(nèi)）選擇典型、健壯、無病蟲害植株的主莖穗。一般要求：穗剛抽出葉鞘，穗柄離基部葉鞘約3-6cm，未開花，花藥呈綠色。整穗：用鑷子去掉穗基部和頂部發(fā)育不良的小穗，每穗留中部8-10個發(fā)育較一致的小穗；夾去每個小穗中部發(fā)育不良的小花，只留基部的兩朵小花，全穗約留20朵左右小花；用剪刀剪去每朵小花的芒和外穎頂端1/4-1/3?！獭恋?3頁，講稿共51頁，2023年5月2日，星期三小麥人工雜交方法2.去雄套袋去雄：用左手大拇指和中指夾住麥穗，用食指輕壓外穎的頂部使內(nèi)外穎分開，右手用鑷子插入內(nèi)外穎的合縫里，輕輕鑷出三枚雄蕊（注意：不要夾破花藥和碰傷柱頭）要求：去雄工作應(yīng)從穗的一側(cè)由下而上順序進(jìn)行，去完一側(cè)再進(jìn)行另一側(cè)，不能遺漏。去雄時如發(fā)生花藥破裂（或花藥呈黃色）這朵花應(yīng)剪