第十八章育種試驗技術(shù)2

1、第十八章第十八章 育種試驗技術(shù)育種試驗技術(shù)楊楊 樹樹 李曉麗李曉麗 張曉昕張曉昕 任明莎任明莎 張金榮張金榮 嚴(yán)淑蕾嚴(yán)淑蕾 寸寸 輝輝 李凱峰李凱峰 郝茹姣郝茹姣 李家偉李家偉 李李 燁燁 蓸文薈蓸文薈 吳玉林吳玉林 韓春雨韓春雨 許正飛許正飛 張世維張世維 作物育種主要是在田間條件下實施。無論是采用哪一種育種技術(shù)，最作物育種主要是在田間條件下實施。無論是采用哪一種育種技術(shù)，最后的決選都必須在田間完成。后的決選都必須在田間完成。 第一節(jié)第一節(jié) 作物育種的田間試驗技術(shù)作物育種的田間試驗技術(shù) 在育種計劃的實施中，鑒定和選擇在育種計劃的實施中，鑒定和選擇主要主要是通過是通過田間試驗田間試驗進行的。進

2、行的。田間試驗的田間試驗的基本要求基本要求：環(huán)境條件的一致性。：環(huán)境條件的一致性。原因原因：作物本身，無論是個：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)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。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。成效。一、田間試驗設(shè)計的要求與原則一、田間試驗設(shè)計的要求與原則 作物育種田間試驗設(shè)

3、計的作物育種田間試驗設(shè)計的主要作用：主要作用：減少實驗誤差，提減少實驗誤差，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。準(zhǔn)確的基因差異。 實驗誤差的主要來源實驗誤差的主要來源試驗田的土壤差異。因此對實試驗田的土壤差異。因此對實驗田的基本要求是前茬一致、地力均勻。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使試驗誤差降低到最小程度的3 3項田間設(shè)計的基本原則：項田間設(shè)計的基本原則：1 1）重復(fù)的設(shè)置；）重復(fù)的設(shè)置；2)2)小區(qū)隨機排列；小區(qū)隨機排列；3 3）局部控制。）局部控制。 在育種試驗的不同階

4、段，由于種子質(zhì)量等因素的限制，在育種試驗的不同階段，由于種子質(zhì)量等因素的限制，不可能都采用設(shè)計重復(fù)的試驗技術(shù)，因此，試驗小區(qū)的設(shè)計不可能都采用設(shè)計重復(fù)的試驗技術(shù)，因此，試驗小區(qū)的設(shè)計對育種試驗來說就顯得尤為重要。對育種試驗來說就顯得尤為重要。二、實驗小區(qū)設(shè)計技術(shù)二、實驗小區(qū)設(shè)計技術(shù) 試驗圃：試驗圃：依據(jù)育種試驗的要求，育種實驗田通常劃分為若干個地段，依據(jù)育種試驗的要求，育種實驗田通常劃分為若干個地段，每一地段種植一個育種階段的材料，這樣的地段通常稱為試驗圃。每一地段種植一個育種階段的材料，這樣的地段通常稱為試驗圃。 小區(qū)：小區(qū)：試驗圃內(nèi)種植同一試驗階段的不同試材，這種種植不同試材試驗圃內(nèi)種植同

5、一試驗階段的不同試材，這種種植不同試材的地段稱為小區(qū)。的地段稱為小區(qū)。（一）（一） 小區(qū)的面積小區(qū)的面積 小區(qū)面積的大小視土壤肥力差異、作物種類和育種的不同階段而小區(qū)面積的大小視土壤肥力差異、作物種類和育種的不同階段而定。定。土壤差異大，小區(qū)面積要相應(yīng)大些；土壤差異小，小區(qū)可適當(dāng)小土壤差異大，小區(qū)面積要相應(yīng)大些；土壤差異小，小區(qū)可適當(dāng)小些。育種的早期階段小區(qū)的面積可小些，后期階段可適當(dāng)大些。些。育種的早期階段小區(qū)的面積可小些，后期階段可適當(dāng)大些。 從作物的種類看，種植密度較大的小株作物，如稻、麥等，實驗小從作物的種類看，種植密度較大的小株作物，如稻、麥等，實驗小區(qū)面積可小些，一般可變動在區(qū)面積

6、可小些，一般可變動在5-155-15；種植密度較大的大株作物，如；種植密度較大的大株作物，如棉花、玉米、甘蔗等，實驗小區(qū)面積應(yīng)大些，一般可變動在棉花、玉米、甘蔗等，實驗小區(qū)面積應(yīng)大些，一般可變動在15-2515-25的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。（二）小區(qū)的形狀（二）小區(qū)的形狀 小區(qū)的形狀：小區(qū)的形狀：指小區(qū)的長寬之比。指小區(qū)的長寬之比。 一般來說，長方形小區(qū)，尤其是狹長形小區(qū)，常常比方形小區(qū)試驗誤一般來說，長方形小區(qū)，尤其是狹長形小區(qū)，常常比方形小區(qū)試驗誤差小。由于，只要小區(qū)排列方向和試驗地的肥力方向相平行，則各小區(qū)所差小。由于，只要小區(qū)排列方向和試驗地的肥力方向相平行，則各小區(qū)所受土壤肥力的影響一致

7、，從而減輕了小區(qū)間的試驗誤差。但狹長小區(qū)易于受土壤肥力的影響一致，從而減輕了小區(qū)間的試驗誤差。但狹長小區(qū)易于增加邊際效應(yīng)。增加邊際效應(yīng)。（三）（三） 邊際效應(yīng)和生長競爭邊際效應(yīng)和生長競爭 邊際效應(yīng)：邊際效應(yīng)：指小區(qū)兩邊和兩端的植株，由于占有較大的空間而表面出現(xiàn)指小區(qū)兩邊和兩端的植株，由于占有較大的空間而表面出現(xiàn)的差異。的差異。 在試驗田的邊行小區(qū)，由于與矮稈作物或走道相鄰，其邊行的實際產(chǎn)在試驗田的邊行小區(qū)，由于與矮稈作物或走道相鄰，其邊行的實際產(chǎn)量要比小區(qū)中間行高得多。其他性狀，如抗倒伏性也有很大差異。小區(qū)兩量要比小區(qū)中間行高得多。其他性狀，如抗倒伏性也有很大差異。小區(qū)兩端（縱向）的植株，由于

8、與走道和間隔道相鄰，因此，兩端植株的產(chǎn)量也端（縱向）的植株，由于與走道和間隔道相鄰，因此，兩端植株的產(chǎn)量也要比小區(qū)中間的高出很多，其他性狀表現(xiàn)也有較大差異。要比小區(qū)中間的高出很多，其他性狀表現(xiàn)也有較大差異。 生長競爭：生長競爭：指相鄰小區(qū)之間，由于株高和株型等差異，使其各自的性指相鄰小區(qū)之間，由于株高和株型等差異，使其各自的性狀表現(xiàn)互相受到影響。狀表現(xiàn)互相受到影響。 這種影響因不同性狀和形狀的差異程度而異，如分蘗較多或植株這種影響因不同性狀和形狀的差異程度而異，如分蘗較多或植株較高的試材，小區(qū)邊行會獲得優(yōu)于中間行的產(chǎn)量，同時還會抑制相鄰小區(qū)較高的試材，小區(qū)邊行會獲得優(yōu)于中間行的產(chǎn)量，同時還會抑

9、制相鄰小區(qū)邊行產(chǎn)量；生育期較短的小區(qū)試材能為鄰近生育期長的小區(qū)試材提供有利邊行產(chǎn)量；生育期較短的小區(qū)試材能為鄰近生育期長的小區(qū)試材提供有利條件等等。條件等等。對邊際效應(yīng)和生長競爭的影響的對邊際效應(yīng)和生長競爭的影響的處理辦法處理辦法 在小區(qū)的面積上，除去可能受影響的邊行和在小區(qū)的面積上，除去可能受影響的邊行和兩端，以減少試驗誤差。兩端，以減少試驗誤差。至于去掉幾個邊行則要至于去掉幾個邊行則要看邊際效應(yīng)和生長競爭的大小以及作物種類。一看邊際效應(yīng)和生長競爭的大小以及作物種類。一般，小區(qū)的每一邊可除去般，小區(qū)的每一邊可除去1-31-3行，兩端可除去行，兩端可除去0.3-1m0.3-1m，留下的面積為計

10、產(chǎn)面積。觀察記載和產(chǎn)，留下的面積為計產(chǎn)面積。觀察記載和產(chǎn)量測定均應(yīng)在計產(chǎn)面積上進行。量測定均應(yīng)在計產(chǎn)面積上進行。三三. .不同育種階段的試驗技術(shù)不同育種階段的試驗技術(shù)（一）選種圃（一）選種圃（二）鑒定圃（二）鑒定圃 （三（三) )品系比較試驗品系比較試驗（一）選種圃（一）選種圃 種植雜交組合各世代群體材料的地段稱選種圃，有時也將種植雜交組合各世代群體材料的地段稱選種圃，有時也將 種植種植F F1 1、F F2 2的地段稱為雜種圃。選種圃用來種植選育中當(dāng)選的單株后代，雜的地段稱為雜種圃。選種圃用來種植選育中當(dāng)選的單株后代，雜交育種中的交育種中的F1F1、F2F2以及以及F F2 2 以后的分離世

11、代。以后的分離世代。由于這階段的主要工作由于這階段的主要工作是從分離的群體中選擇優(yōu)良單株，種子量較少，因而一般不設(shè)置重是從分離的群體中選擇優(yōu)良單株，種子量較少，因而一般不設(shè)置重復(fù)復(fù)，小區(qū)種植的行長和行距視不同作物而定。小區(qū)種植的行長和行距視不同作物而定。一般每隔一般每隔9 9行，即逢行，即逢1010的行號種植對照以便于比較和選擇。的行號種植對照以便于比較和選擇。 在作物生育期間，目測鑒定主要性狀，如生育期、株高、抗病蟲在作物生育期間，目測鑒定主要性狀，如生育期、株高、抗病蟲害性能、抗倒性以及其他對不良環(huán)境條件的反應(yīng)等，害性能、抗倒性以及其他對不良環(huán)境條件的反應(yīng)等，一般不計產(chǎn)量。一般不計產(chǎn)量。依

12、據(jù)目測結(jié)果，從優(yōu)良的株系中選擇優(yōu)良單株，繼續(xù)進行株行試驗，依據(jù)目測結(jié)果，從優(yōu)良的株系中選擇優(yōu)良單株，繼續(xù)進行株行試驗，而將性狀相對穩(wěn)定一致的優(yōu)良株系，翌年升入鑒定試驗。而將性狀相對穩(wěn)定一致的優(yōu)良株系，翌年升入鑒定試驗。（二）鑒定圃（二）鑒定圃 鑒定圃種植由選種圃中入選的株系。鑒定圃種植由選種圃中入選的株系。根據(jù)選種圃入選株系數(shù)目的多少、根據(jù)選種圃入選株系數(shù)目的多少、設(shè)計鑒定試驗。如果株系數(shù)目較多，可設(shè)置初級鑒定試驗，然后再選擇數(shù)設(shè)計鑒定試驗。如果株系數(shù)目較多，可設(shè)置初級鑒定試驗，然后再選擇數(shù)目較少的株系進入鑒定試驗；如果株系數(shù)目較少，則可直接進行鑒定試驗。目較少的株系進入鑒定試驗；如果株系數(shù)目

13、較少，則可直接進行鑒定試驗。1.1.初級鑒定試驗初級鑒定試驗 進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，進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)。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)。小區(qū)小區(qū)行數(shù)以及種植方法如行長、行距等視作物而定。行數(shù)以及種植方法如行長、行距等視作物而定。作物生育期間，除了對適作物生育期間，除了對適于目測的性狀進行目測鑒定外，要對產(chǎn)量性狀進行比較。于目測的性狀進行目測鑒定外，要對產(chǎn)量性狀進行比較。根據(jù)試驗結(jié)果，根據(jù)試驗結(jié)果，選出較好的株系升入高一級的鑒定

14、試驗。選出較好的株系升入高一級的鑒定試驗。初級鑒定試驗分析產(chǎn)量結(jié)果時，初級鑒定試驗分析產(chǎn)量結(jié)果時，應(yīng)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)量進行應(yīng)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)量進行比較，以百分率來表示株系的產(chǎn)量潛力。比較，以百分率來表示株系的產(chǎn)量潛力。應(yīng)用幾個對照的平均產(chǎn)量為標(biāo)準(zhǔn)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行鑒定，適用于進行的優(yōu)點是工作簡便，可以同時容納較多的育種材料進行鑒定，

15、適用于進行初級鑒定的早期。初級鑒定的早期。 2.2.鑒定試驗鑒定試驗 鑒定試驗是對初級鑒定試驗或選種圃中入選的穩(wěn)定株系進行鑒定試驗是對初級鑒定試驗或選種圃中入選的穩(wěn)定株系進行 進一步進一步的田間鑒定。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)。驗設(shè)計，每一重復(fù)中仍設(shè)置對照小區(qū)。 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)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（一定是對照（CKCK）小區(qū)，每兩個）小區(qū)，每兩個CKCK小區(qū)中間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)，小區(qū)中

16、間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)，一般習(xí)慣上為一般習(xí)慣上為4 4或或9 9個，重復(fù)個，重復(fù)2323次。各重復(fù)可排成一排，也可多排。如次。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（段延續(xù)下去，但在開始時仍要種一對照，稱為額外對照（Ex CKEx CK），如），如圖圖18-1.18-1.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。產(chǎn)量測定。 圖圖18-1 16個品系個品系3次重

17、復(fù)的間比排列示意圖次重復(fù)的間比排列示意圖（兩排（兩排3個重復(fù)及個重復(fù)及ExCK 的設(shè)置，的設(shè)置，、代表重復(fù)，代表重復(fù)，1、2、3、4代表株系，代表株系，CK為對照，為對照，ExCK為額外對照）為額外對照）在鑒定圃中入選的優(yōu)良株系稱為品系，然后升入品系比較試驗。在鑒定圃中入選的優(yōu)良株系稱為品系，然后升入品系比較試驗。表表18-1 18-1 順序排列記載示意表順序排列記載示意表性狀及重復(fù)性狀及重復(fù)小區(qū)號試驗材料出苗 拔節(jié)1234.（三）品系比較試驗（三）品系比較試驗 品系比較試驗是在育種單位的育種程序中進行的最后一項品系比較試驗是在育種單位的育種程序中進行的最后一項田間試驗，這是在選擇育種程序中的

18、習(xí)慣叫法，也稱為品田間試驗，這是在選擇育種程序中的習(xí)慣叫法，也稱為品種比較試驗。種比較試驗。 1.1.品系比較試驗的田間設(shè)計品系比較試驗的田間設(shè)計 品系比較試驗一般適宜采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)品系比較試驗一般適宜采用隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3434次。采次。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計時，參試品系數(shù)目一般以用完全隨機區(qū)組設(shè)計時，參試品系數(shù)目一般以1010個左右為個左右為宜，最多不超過宜，最多不超過2020個。個。 隨機區(qū)組設(shè)計有較好的局部控制作用。由于每一套品系都隨機區(qū)組設(shè)計有較好的局部控制作用。由于每一套品系都處在均勻一致的試驗條件下，相互比較時可以獲得較為可處在均勻一致的試驗條件下，相互比較時可以獲得較為

19、可靠的結(jié)果，而各個區(qū)組間的地力差異也可以通過方差分析靠的結(jié)果，而各個區(qū)組間的地力差異也可以通過方差分析中平方和的分解加以清除。各品系在區(qū)組中隨機排列，可中平方和的分解加以清除。各品系在區(qū)組中隨機排列，可獲得無偏的誤差估計。獲得無偏的誤差估計。為了減少試驗誤差，在安排隨機區(qū)組設(shè)計的區(qū)組和小區(qū)時，小區(qū)的長邊應(yīng)與土壤肥力方向平行，區(qū)組的劃分應(yīng)與土壤肥力方向垂直。如圖18-2右邊額設(shè)計時正確的，左邊的是錯誤的。 肥 力 梯 度 圖18-2 田間小區(qū)的形狀（、表示區(qū)組或重復(fù)）（三）品系比較試驗（三）品系比較試驗 區(qū)組內(nèi)小區(qū)的形狀以長方形為好，這樣可以使各個小區(qū)盡區(qū)組內(nèi)小區(qū)的形狀以長方形為好，這樣可以使各

20、個小區(qū)盡可能鄰近，其占有的土壤類型比較相近，不至于使小區(qū)間可能鄰近，其占有的土壤類型比較相近，不至于使小區(qū)間肥力產(chǎn)生差異懸殊的弊病。肥力產(chǎn)生差異懸殊的弊病。 在試驗中，許多品系種在一起，即使是自花授粉作物，也在試驗中，許多品系種在一起，即使是自花授粉作物，也很難避免品系間天然異交的可能性，至于常異花授粉作物很難避免品系間天然異交的可能性，至于常異花授粉作物和異花授粉作物，則發(fā)生生物學(xué)混雜的可能性更大。所以和異花授粉作物，則發(fā)生生物學(xué)混雜的可能性更大。所以不應(yīng)將第一年試驗所收的種子，再作第二年試驗之用，而不應(yīng)將第一年試驗所收的種子，再作第二年試驗之用，而應(yīng)采用另外繁殖的純種。尤其是對照品種必須具

21、有原有品應(yīng)采用另外繁殖的純種。尤其是對照品種必須具有原有品種的典型特征，而不能使用已發(fā)生混雜退化的種子，否則，種的典型特征，而不能使用已發(fā)生混雜退化的種子，否則，會降低品系間鑒定評選的標(biāo)準(zhǔn)。會降低品系間鑒定評選的標(biāo)準(zhǔn)。品系比較試驗的結(jié)果分析 完全隨機區(qū)組實驗的結(jié)果分析，應(yīng)用兩向分組單完全隨機區(qū)組實驗的結(jié)果分析，應(yīng)用兩向分組單個觀察值資料的方差分析法。例：有一棉花品系個觀察值資料的方差分析法。例：有一棉花品系比較試驗，參試品系共有比較試驗，參試品系共有7 7個，采用完全隨機區(qū)組個，采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)計，4 4次重復(fù)，小區(qū)實收面積次重復(fù)，小區(qū)實收面積5050，其產(chǎn)量結(jié)果，其產(chǎn)量結(jié)果見表見表1

22、 1，產(chǎn)量的方差分析結(jié)果見表，產(chǎn)量的方差分析結(jié)果見表2.2.表表1 1：棉花品系比較試驗的產(chǎn)量結(jié)果（）：棉花品系比較試驗的產(chǎn)量結(jié)果（） 品系 Tt xi A 7.31 8.67 8.37 8.41 32.49 8.12 B 7.45 6.95 8.47 7.32 30.28 7.58 C 7.30 7.30 7.30 7.04 28.94 7.24 D 8.48 8.37 8.40 8.29 33.54 8.39 E 7.96 9.02 7.80 8.63 33.41 8.35 F 7.38 8.13 7.55 7.68 30.74 7.69 G 6.65 7.59 7.02 6.85 29.

23、01 7.25 T 52.62 56.03 55.81 53.95 T=218.41表表2:2:棉花品系比較試驗產(chǎn)量的方差分析結(jié)果棉花品系比較試驗產(chǎn)量的方差分析結(jié)果 變異來源 DF SS MS F F0.05 F0.01區(qū)間組 3 1.12 0.37 1.85 3.16 5.09品系間 6 5.75 0.96 4.80* 2.06 4.0誤 差 18 3.60 0.20總變異 27 10.47 表表2 2 的結(jié)果分析結(jié)果表明，區(qū)間組的結(jié)果分析結(jié)果表明，區(qū)間組F F測驗不顯著，說明區(qū)組排測驗不顯著，說明區(qū)組排列順序方向的地理差異較小。品系間列順序方向的地理差異較小。品系間F F測驗極顯著，說明供

24、試品測驗極顯著，說明供試品系的產(chǎn)量有極顯著差異。但品系間存在的顯著差異，要進一步系的產(chǎn)量有極顯著差異。但品系間存在的顯著差異，要進一步進行多重比較試驗。進行多重比較試驗。 品系比較試驗的多重比較有多種方法，常用的有品系比較試驗的多重比較有多種方法，常用的有: :最小顯著差異最小顯著差異法（法（LSD)LSD)和新復(fù)極差法和新復(fù)極差法(SSR)(SSR) 這里以這里以SSRSSR法為例，說明品系平均數(shù)間相互比較的方法。法為例，說明品系平均數(shù)間相互比較的方法。 解：解： SE= SE=（msmse/e/n)=(0.20/4)=0.224(MSn)=(0.20/4)=0.224(MSe e是誤差項均方值，是誤差項均方值，n n為重復(fù)數(shù)為重復(fù)數(shù)) ) 查查SSR,SSR,查得查得MSeMSe具有的自由度下具有的自由度下,P=2,3,P=2,3，KK的的SSRSSR值（值（R R為兩極差間所包含的平均數(shù)個數(shù)，為兩極差間所包含的平均數(shù)個數(shù)，為顯著水平），為顯著水平），進而計算各個進而計算各個P P值下的最小值下的最小 LSR LSR值。值。 LSR=SELSR=SESSR,SSR,將各平均數(shù)按大小順序排列，用將各平均數(shù)按大小順序排列，用各個各個P P值下的值